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史蒂芬霍金的新理論

認為沒有黑洞的存在

16:20 24 January 2014 by Jacob Aron　
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http://www.newscientist.com/article/dn24937-stephen-hawkings-new-theory-offers-black-hole-escape.html?utm_source=NSNS&utm_medium=SOC&utm_campaign=hoot&cmpid=SOC|NSNS|2013-GLOBAL-hoot

史蒂芬霍金提出有關黑洞的不同新理論，黑洞是讓霍金成為現任世界上最知名科學家的奇異宇宙物體。對黑洞很陌生嗎？看看作者如何解釋。

黑洞到底是什麼？
這是個好問題。理論物理學家相信時空(組成宇宙的結構)變的很密後，巨大重力產生事件視界，從視界裡沒有任何事物(甚至光線)可以逃脫。霍金在1974年將量子力學加入黑洞圖像中，點燃的火花燃燒到今天。

量子怎麼了
量子力學和物理學大理論的相對論不吻合，讓人很難了解跟兩者都有關係的黑洞。霍金將量子力論運用在黑洞上，認為黑洞並不是這麼黑，而是會發射出少量輻射，造成塌縮到最終蒸發。

好吧，所以黑洞不是永生的，那麼問題在哪裡呢？
霍金輻射理論也認為當黑洞結束時會帶著內部所有物體一起死亡，但是這完全違反量子理論。量子物理給我們的資訊是即是物質掉入黑洞也絕對不會消失。其他理論則建議資訊在黑洞蒸發時會逃脫，這樣就避免掉“資訊悖論”。當時霍金並不同意這種說法。直到30年後他證明這說法也許是可能的，勉強認輸跟另一位物理學家的賭注。

表示現在每個人都認可黑洞了嗎？
要是這樣就好了。黑洞社群過去18個月奮力研究資訊悖論後論，稱為火牆悖論。Santa Barbara的加州大學團隊主持人Joseph Polchinski說，離開黑洞的資訊會產生很重的能量，在事件視界形成一個火牆，並消耗任何掉入的事物。這違反廣義相對論的穿越黑洞事件視界應該不會發生任何事–悖論。

量子理論和相對論另一次的對決！
是的。火牆表示兩個理論有一個是錯誤的，所以物理學家努力找出解決方法可以合理解釋兩者。現在霍金加入戰局說，解決方法就是放棄讓黑洞引人注意的–事件視界。

等一下 --- 這表示有東西可以逃離黑洞嗎？
有可能，但是你要以光速旅行才行。霍金在他的新文章中表示“沒有事件視界表示沒有黑洞–光是無法從黑洞逃脫到無窮遠的”，這是他在本周發表在網路上的文章。取而代之的是黑洞有“表觀視界”，會侷限光線也可以因為量子變動而變化形狀，使光線有可能逃脫。

這兩種視界真的不同嗎？
答案還不清楚。表觀視界的觀念並不是新的，霍金和Oxford大學的Roger Penrose之前利用廣義相對論證明這兩種視界是完全相同的。霍金在最新的文章中指出量子力學可以說明它們其實不一樣。

那麼這是新的嗎？
不完全是。這篇新文章的主要貢獻是利用這些想法來解決火牆悖論。不承認事件視界等同於不認同火牆，也表示量子資訊也不存在–但是霍金說不需要是這樣。他建議視界恰下方的黑洞結構是渾沌，很難了解釋放出來的資訊。換句話說，資訊是以幾乎無法解釋的方式消失，但是也不是真的被銷毀。他的文章中說，“這就像地球上的天氣預報，沒有人可以預測數天後的天氣。”

霍金是對的嗎？悖論解決了嗎？
霍金的文章很短，只有兩頁的文字沒有計算，因此很難得到堅不可摧的結論，而且總是有懷疑存在。Polchinski說，“不太清楚他要給有興趣的讀者甚麼訊息，這好像他用混沌牆替代火牆一樣，這可能是一樣的。”之前加入火牆論辯的英國York大學Samuel Braunstein也不認同：“我沒看見任何證據能真正闡述他所說沒有火牆的事。”

如果霍金是對的又如何呢？
如果黑洞如霍金所描述的，我們對量子力學和廣義相對論就會有更深一層的了解。Braunstein說，“我們可能可以學習到新物理學，是真正牽涉非凡的宇宙結構。”但他也指出可能沒有新的物理涉入。

霍金的想法有錯嗎？
每個人都不喜歡錯誤–霍金也不例外。他在他70歲生日時告訴New Scientist，他後悔當初黑洞摧毀資訊的想法，那至少是他科學上最大的錯誤，之後結果說明那想法是錯誤的。

New Scientist正在取得史蒂芬霍金對他最新文章的意見。

Journal reference: arxiv.org/abs/1401.5761