寻找黑洞迷失的信息

　　人们用碎纸机粉碎无用的文件，设想一下，碎纸被一片一片地地粘结起来，重新拼结成完整的纸张。人们将一份机密文件的信息永久消除时，不妨将信息投送到超级粉碎机的黑洞。很多科学家相信，跌入黑洞的信息不能取回了，黑洞是一切宇宙信息永久消失的坟场，不可能从黑洞中找回永久性删除的信息。有关黑洞信息学的科学争论持续了很多年。有些物理学家认为，黑洞是信息的最终避难所，一旦任何自带信息的物体跌入黑洞，它们就会消失得无影无踪，黑洞在吞噬物体和信息时不会留下任何可追溯的线索。
　　一项研究的成果表明，黑洞信息杀手的封存理论的预期存在问题。布法罗大学的物理学助理教授德扬斯托伊科维奇博士不同意黑洞封存信息的理论，跌入黑洞的信息被封存在黑洞内部，但不一定跌入无底的深渊。斯托伊科维奇和安苏尔萨伊尼博士在《物理学评论通讯》杂志发表了他们的论文，详细地描述了黑洞信息不会消失的原因，在黑洞辐射中的粒子产生了相互作用，粒子包含了黑洞内被封存的信息。黑洞的能量和粒子态辐射开启了黑洞信息的窗口，永久封存的信息被释放，其中的信息包括：跌入黑洞的物体特征信息、黑洞吞噬物质和能量的特征信息。
　　天体物理学家的重要发现回应了所谓信息在黑洞内消失的观点，有些物理学家在绞尽脑汁、千方百计地使用数学公式，以揭示黑洞的信息储存和释放特性。斯托伊科维奇和萨伊尼博士演示了简明的数学计算方法，描述了黑洞保存信息的方式，在解决黑洞信息丢失悖论的难题上取得了显著的进展，科学家被黑洞的信息悖论困扰了近40年。
　　斯蒂芬霍金最早提出了黑洞不黑的理论预测，黑洞在时间流失中逐渐地蒸发、耗尽能量，他的黑洞辐射理论有一个很大的问题，当黑洞消失后，被黑洞封存的信息是否永久地丢失？好似往事随风而去的大脑印象。黑洞的信息丢失似乎违反了量子力学的原理，根据量子力学的解释，黑洞的信息会完整地保存下来。
　　上个世纪的70年代，霍金设想了一种黑洞辐射粒子的情形，黑洞辐射意味着能量的逐渐消失，黑洞不断地缓慢萎缩，直到消失成为一片云海。霍金进一步推论了黑洞信息的结局，在黑洞辐射中释放的粒子不包含任何黑洞的信息，当黑洞天体完全蒸发时，黑洞内封存的任何信息都将消失，不会留下一丝痕迹。霍金后来纠正了原先的观点，黑洞信息完全消失的见解可能并不正确。
　　科学家对黑洞信息能否恢复和如何恢复的问题看法不同，开展了无休无止的学术争议。斯托伊科维奇和安苏尔萨伊尼两位科学家澄清了一个见解，他们不仅寻找在黑洞辐射中释放的粒子，而且对粒子微妙的相互作用进行分析，假想某位科学观测者冒着生命的危险，从黑洞的边界收集黑洞辐射的信息，黑洞古堡幽灵的秘密也许会直接地显现出来。
　　粒子的相互作用涉及了引力作用、也涉及了粒子相互交换能量时依托的介质，比如：光子。科学家早已了解粒子的交互作用关系，但很多科学家在过去的研究中忽视了粒子交互作用的重要性，在相关的数学计算中时常被忽视，以为粒子交互作用的因子很小，不会对计算结果产生多少影响。两位科学家简明的计算方式表明，粒子的交互作用因素在开始时非常小，却不是一成不变的，随时间的过程逐渐变大，最终影响了计算结果。布法罗大学的黑洞信息学研究项目得到了科学基金会的资助。
　　（编译：201543）
　　邓如山知乎