黑洞除了在觀測(cè)上非常有意思，

能帶給我們很奇妙的照片外，

它其實(shí)也非常適合做思維試驗(yàn)，

是憑空就能推動(dòng)科學(xué)發(fā)展的東西。

張帆· 北京師范大學(xué)天文系副教授

格致論道第38期 | 2019年4月29日 北京

大家好，我是張帆，來(lái)自北京師范大學(xué)天文系。

引力不是力，而是時(shí)空彎曲的表現(xiàn)

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如果要想明白為什么黑洞看起來(lái)像甜甜圈，我們要先知道廣義相對(duì)論。

廣義相對(duì)論的誕生最早可追溯到比薩斜塔的實(shí)驗(yàn)，伽利略將一個(gè)重球和一個(gè)輕球同時(shí)從斜塔上扔下來(lái)，它們最后居然同時(shí)落地，結(jié)果出乎人們的意料。在做實(shí)驗(yàn)之前，人們并不認(rèn)為會(huì)出現(xiàn)這樣的結(jié)果。

▲ 比薩斜塔實(shí)驗(yàn)

后來(lái)愛(ài)因斯坦細(xì)想這個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，想到一個(gè)很有意思的事情，他意識(shí)到引力和其他的力完全不一樣。

比如電磁力。如果讓兩個(gè)同樣的物體帶上不同的電荷，把它們放到電場(chǎng)里面，一個(gè)會(huì)加速快，一個(gè)會(huì)加速慢，然后它們兩個(gè)就分開了。通過(guò)這個(gè)辦法，我們就能知道某處是否有電場(chǎng)。

但是在引力場(chǎng)的作用下，兩個(gè)物體永遠(yuǎn)同步下落。我們沒(méi)有辦法區(qū)分，到底是因?yàn)橐?chǎng)的作用它們才下落，還是其實(shí)這兩個(gè)物體是在太空中飄著的，只不過(guò)是我們作為參照物的電梯加速往上走，才顯得它們加速向下運(yùn)動(dòng)。

在這種情況下，愛(ài)因斯坦就思考，如果在任何實(shí)驗(yàn)下都不能區(qū)別這兩種情況，那么作為實(shí)驗(yàn)科學(xué)，物理應(yīng)當(dāng)認(rèn)定他們是一樣的東西。

換句話說(shuō)，引力不是力，它并沒(méi)有加速物體。人們平時(shí)生活中所經(jīng)歷的引力效果，大多是因?yàn)槿藗冞x了比較奇怪的參照物。

話雖如此，也不是說(shuō)引力在任何時(shí)候都沒(méi)有效果，引力當(dāng)然存在，只不過(guò)它不是一個(gè)正常的力。不受力的東西是走直線的。但是在大尺度上，比如在地球的周圍，各個(gè)地方受到引力的方向都是偏向地心的，方向都是不一樣的。

▲ 下落的兩部電梯

好比這張圖顯示的思維實(shí)驗(yàn)的情況，一開始這兩部電梯是平行下落的，但到后來(lái)它們會(huì)撞到一起，因?yàn)橐Φ淖饔脮?huì)引導(dǎo)它們向地心的方向走。所以引力可以用實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證結(jié)果。

如果引力不是力，那不受力的物體應(yīng)該沿直線運(yùn)動(dòng)。沿直線運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)物體在開始的時(shí)候平行，為什么走著走著到后面就不平行了？

很明顯，這種情況無(wú)法在平面上發(fā)生，在平面上平行的物體會(huì)一直平行。但如果在一個(gè)彎曲的曲面上，這種情況就有可能發(fā)生。

最開始，這兩條黑線和黃線的夾角都是一樣的，所以剛開始的時(shí)候兩條黑線是平行的。但是兩條黑線慢慢地往地球兩端走，他們就會(huì)撞在一起。

這個(gè)時(shí)候愛(ài)因斯坦就想，引力不是力，引力其實(shí)代表著時(shí)空的彎曲。

物體走直線，在任意的形狀上面，意味著物體會(huì)走這個(gè)形狀上最短的線。而形狀本身很奇怪的話，這些線也會(huì)表現(xiàn)出很奇怪的特點(diǎn)。

我們現(xiàn)在就可以理解為什么在一個(gè)電梯里面，我們沒(méi)有辦法測(cè)出來(lái)引力是否存在。但是在一個(gè)大的尺度上，在引力場(chǎng)有變化的時(shí)候，引力的效果就體現(xiàn)出來(lái)了。

想象你是一只螞蟻，位于圖中黑色的小圈里，你其實(shí)無(wú)法區(qū)分你究竟是在上方的平面上，還是在下方的曲面上。這有點(diǎn)類似于我們身處地球，卻不知道地球是圓的。我們只有把自己拉出來(lái)，放到一個(gè)很大的尺度上，看到了引力場(chǎng)的變化，才會(huì)知道原來(lái)我們的時(shí)空是彎曲的，我們?cè)谝粋�(gè)彎曲的面上。

這種引力的變化也叫潮汐力，可以說(shuō)，引力的效果主要是通過(guò)潮汐力來(lái)體現(xiàn)的。引力本身的一階的效應(yīng)是不存在的，不是一個(gè)力。

引力既然是時(shí)空彎曲的表現(xiàn)，那么產(chǎn)生引力的物質(zhì)就必然要彎曲時(shí)空，物質(zhì)怎么彎曲時(shí)空呢？如果引力不是力，我現(xiàn)在跳一下，為什么沒(méi)有受到力的我不會(huì)飛到太空里面去呢？

黑洞的邊際——事件視界

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▲ 一條魚拼命想游出瀑布

其實(shí)，你可以這樣想象，空間就像一條瀑布，水不斷地往下流，越往下流速越快。即便我往上跳，但還是被瀑布給沖下來(lái)了。

換而言之，在宇宙里，如果一個(gè)很小的范圍里有著一個(gè)質(zhì)量很大的物體，這個(gè)物體周圍瀑布的流速會(huì)很猛，那么以最快速度游動(dòng)的魚也沒(méi)有辦法游出去。

愛(ài)因斯坦曾說(shuō)，宇宙里速度最快的是光速。如果一條光速游動(dòng)的魚都逃不出去，那么這個(gè)瀑布就叫作黑洞，黑洞的邊際叫作事件視界。

▲ 在瀑布邊緣試探的船

在事件視界之外，光雖然不會(huì)被吸進(jìn)去，但也會(huì)受到影響。就像圖片中的這條船，即便人們?cè)倥Φ匮刂本�劃，因?yàn)闄M向水流很快，還是會(huì)受到影響而被拖著拐彎。

▲ 黑洞周圍彎曲的光

所以，黑洞周圍的光不只會(huì)彎曲，還會(huì)繞著黑洞轉(zhuǎn)圈。黑洞的效果和眼鏡的效果是一樣的，眼鏡之所以可以放大，是因?yàn)楣饩�通過(guò)眼鏡發(fā)生了偏折。

▲ 繞黑洞轉(zhuǎn)的氣體

我們可以把黑洞想象成一個(gè)大的哈哈鏡。這時(shí)如果在黑洞周圍放一團(tuán)炙熱的氣體，讓它繞著黑洞轉(zhuǎn)，你就會(huì)看到它有好多個(gè)影子，但實(shí)際上只有一團(tuán)氣體。我們從不同角度去看黑洞這個(gè)哈哈鏡，它就會(huì)把這團(tuán)氣體映射出很奇怪的影像。

▲ 像甜甜圈的黑洞

明白上面所講的內(nèi)容，再看上圖，我們大概能明白是怎么回事。這張像甜甜圈的照片，黑洞其實(shí)在中間黑色位置的里面，圍繞它的那一圈是黑洞外面的物質(zhì)所發(fā)射出來(lái)的信號(hào)，被像哈哈鏡一樣的黑洞折射出來(lái)的射電信號(hào)。

當(dāng)然這景象人的肉眼是看不到的，因?yàn)槿耸强床坏轿⒉ǖ�。這張圖實(shí)際上是根據(jù)信號(hào)強(qiáng)度做出來(lái)的一個(gè)示意的東西。

如果人類真的可以跑到黑洞附近去觀看，會(huì)看到黑洞周圍是彩色的。彩色并不是代表著它很好看，而是因?yàn)?strong>繞著黑洞轉(zhuǎn)的這些氣體，在不同的地方溫度不一樣，發(fā)射出來(lái)的顏色也就不一樣，所以才會(huì)呈現(xiàn)彩色效果。

▲ 黑洞周圍氣體因不同溫度發(fā)射出不同光彩

但這個(gè)圖片是想象圖，是根據(jù)大量數(shù)據(jù)處理出來(lái)的，實(shí)際上想拍攝到前面展示過(guò)的黑洞甜甜圈的照片還是非常難的。因?yàn)檫@實(shí)際上是黑洞的剪影，我們要看出中間那個(gè)黑圈，才能說(shuō)它是黑洞。

照片中的黑洞本體在5500萬(wàn)光年以外，而且黑洞本身很小，在天空上基本是一個(gè)小點(diǎn)兒。它中間有暗斑，人們想在小點(diǎn)兒上分辨出明暗，這是非常難的。如果再模糊的話，它就是一個(gè)亮點(diǎn)，天空中有很多亮點(diǎn)。

用干涉陣列來(lái)看遙遠(yuǎn)的黑洞

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如果要得到這么精細(xì)的照片，就必須要有特別高的角度分辨率。那么怎樣才能獲得這么高的角度分辨率呢？

▲ 通過(guò)干涉陣列的方法來(lái)獲得高的角度分辨率

我們通過(guò)干涉陣列的方法來(lái)獲得高的角度分辨率。黑洞的信號(hào)在某一時(shí)刻齊頭并進(jìn)向外傳播，而它們到達(dá)地球上各個(gè)射電望遠(yuǎn)鏡的時(shí)間是有差別的。時(shí)間差明顯與圖片中紅色虛線和紅色實(shí)線之間的夾角相關(guān)。所以利用時(shí)間差，科學(xué)家們就能用干涉的方法將這些信號(hào)的來(lái)源方向提取出來(lái)。同時(shí)，時(shí)間差又和實(shí)線的長(zhǎng)度成正比。

換句話說(shuō)，如果兩個(gè)望遠(yuǎn)鏡之間的距離特別長(zhǎng)，我們會(huì)得到一個(gè)比較大的時(shí)間延遲，這個(gè)時(shí)間延遲會(huì)告訴我們信號(hào)究竟是從哪個(gè)方向來(lái)的。在儀器精度不變的情況下，我們就可以得到特別高的角度分辨率了。

這就是為什么參與拍攝黑洞的射電望遠(yuǎn)鏡陣列，涵蓋了從格陵蘭島到南極不同地方的望遠(yuǎn)鏡，之間的距離達(dá)到地球直徑。這其中有一個(gè)智利的望遠(yuǎn)鏡陣列的靈敏度特別高，也是非常重要的一個(gè)陣列。

我們可以用大型儀器觀看遙遠(yuǎn)星際里很大的黑洞，也有可能用一些高端儀器在地球上造出來(lái)很小的黑洞。

我們能造出黑洞嗎？

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這位老先生叫Kip Thorne（基普·索恩），是電影《星際穿越》的科學(xué)顧問(wèn)。

他提出來(lái)一個(gè)猜想：如果給定一個(gè)物體，根據(jù)它的質(zhì)量做一個(gè)特別小的呼拉圈，然后讓呼拉圈各種轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)的過(guò)程中始終能把這個(gè)物體包含在內(nèi)。換句話說(shuō)，物體在各個(gè)維度、各個(gè)方向都要能夠包含這個(gè)物體。那么，這個(gè)物體必定會(huì)形成一個(gè)黑洞。

大型的粒子對(duì)撞機(jī)能夠把很高的能量，也就是很大的質(zhì)量集中在一個(gè)很小的范圍里，所以根據(jù)這個(gè)猜想也是有可能造出一個(gè)黑洞的。

如果我們真的用粒子對(duì)撞機(jī)造出了黑洞，它會(huì)吞噬地球嗎？

這是不可能發(fā)生的。首先，形成黑洞是很難的。這需要兩個(gè)粒子對(duì)得特別準(zhǔn)，正好迎頭撞上。如果不在微小的尺度上修改引力，引入一個(gè)高維空間，想要做到這點(diǎn)實(shí)際上很難。

即便黑洞產(chǎn)生之后，也會(huì)面臨霍金蒸發(fā)，而且越小的黑洞蒸發(fā)越快，黑洞很快就沒(méi)了。這個(gè)“蒸發(fā)”的說(shuō)法是霍金提出來(lái)的。即便霍金說(shuō)錯(cuò)了，黑洞不會(huì)蒸發(fā)，它也能長(zhǎng)期而穩(wěn)定地存在，不會(huì)吞噬地球。

雖然黑洞的引力強(qiáng)，但只有在距離黑洞特別近的地方才能體會(huì)到。離黑洞比較遠(yuǎn)的時(shí)候，黑洞的引力實(shí)際上和一個(gè)同等質(zhì)量的基本粒子沒(méi)什么區(qū)別，不會(huì)把遠(yuǎn)處的物體吸過(guò)去吞掉。基本上沒(méi)有什么東西能夠正好跑到離黑洞特別近的地方。

我們周圍的這些東西基本都是真空，因?yàn)榛玖Ｗ涌瓷先ザ际钦婵�，原子核和原子的大小差著十萬(wàn)倍。

就算科學(xué)家能造出黑洞，那也比原子核小得多，基本沒(méi)有什么能跑到距離黑洞特別近的地方給它“吃”。所以黑洞唯一會(huì)做的事情，最多就是沉到地球中間，就靜靜地“坐著”。

如果你掉進(jìn)黑洞，會(huì)有什么體驗(yàn)？

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雖然我們沒(méi)在地球上“作死”，但經(jīng)常能夠看到電影里面的黑洞。例如《星際穿越》中的男主角Cooper后來(lái)跳到了黑洞里。

影片中的他在經(jīng)過(guò)事件視界的時(shí)候，沒(méi)有任何感覺(jué)，然后就進(jìn)去了。這是因?yàn)�，除非有潮汐力的存在，否則根據(jù)等效原理，物體在自由落體時(shí)是沒(méi)有任何感覺(jué)的。

超大黑洞的潮汐力其實(shí)很弱，引力雖然很強(qiáng)，但是人的尺寸比黑洞的尺寸小得多。在人的尺寸上，黑洞的引力場(chǎng)雖然強(qiáng)，但黑洞引力沒(méi)什么變化，也沒(méi)有什么潮汐力，所以Cooper并沒(méi)有感到什么不適。

▲ 掉進(jìn)黑洞的Cooper

直到他掉到中間接近奇點(diǎn)的時(shí)候，如果頭朝下掉就會(huì)被撕碎，如果橫著掉就會(huì)被壓扁。

影片中的女主角布蘭德，也就是安妮·海瑟薇飾演的角色，她坐在宇宙飛船里其實(shí)是看不到Cooper掉到黑洞里面的，她會(huì)以為Cooper一直凝固在事件視界上。為什么會(huì)這樣呢？

▲ 手繪時(shí)空?qǐng)D

大家請(qǐng)看這張手繪的時(shí)空?qǐng)D，豎著的代表時(shí)間，橫著的代表空間，實(shí)線表示事件視界，虛線代表奇點(diǎn)，弧線代表Cooper的運(yùn)動(dòng)軌跡。

我們剛才說(shuō)了，事件視界的定義是任何光都永遠(yuǎn)無(wú)法逃脫的地方。換句話說(shuō)，光沿著事件視界在運(yùn)動(dòng)。

如果想讓布蘭德看到Cooper，必須要有光從Cooper那里發(fā)出來(lái)，并達(dá)到布蘭德的眼睛。但因?yàn)楣鉄o(wú)法從事件視界里逃脫出來(lái)，所以里面的光永遠(yuǎn)到不了布蘭德的眼睛，布蘭德也就永遠(yuǎn)不知道Cooper掉進(jìn)黑洞了。

而且離事件視界越近，光往外走就越艱難，需要花費(fèi)更長(zhǎng)的時(shí)間。布蘭德只會(huì)看到Cooper走得越來(lái)越慢，最后貼到事件視界上不動(dòng)。如此看來(lái)，事件視界真是很奇妙。

但還有更奇妙的。這段視頻展示了兩個(gè)黑洞合并時(shí)的狀態(tài)，兩個(gè)黑洞的事件視界最終合并成了一個(gè)單一的事件視界。

請(qǐng)大家注意觀察，兩個(gè)事件視界在合并的時(shí)候，就像兩只小手在牽手一樣。它們?cè)趺催@么厲害？它們?cè)趺粗缹?duì)方要往哪個(gè)方向伸手？怎么知道未來(lái)會(huì)發(fā)生什么事？怎么確定它們就能完美地合并呢？

這其實(shí)涉及到了事件視界的另一個(gè)特性——預(yù)知未來(lái)。事件視界的定義是光“永遠(yuǎn)”無(wú)法從事件視界里逃脫，所以光在某一時(shí)刻其實(shí)并不知道自己是否位于事件視界里。只有一直等到宇宙滅亡，它才會(huì)知道自己最后到底有沒(méi)有跑掉。所以事件視界的定義就限定它不是由局部的物理就能決定的。

▲ 褲子圖

這張圖描繪了兩個(gè)小黑洞合并成一個(gè)大黑洞，這個(gè)圖也叫褲子圖。在黑洞合并的過(guò)程中，實(shí)際上黑洞的質(zhì)量會(huì)減小，因?yàn)橛幸徊糠帜芰勘灰Σ◣ё吡恕?/strong>

但是Bekenstein（貝肯施泰因）和霍金告訴我們，黑洞的表面積實(shí)際上是增大的。這個(gè)結(jié)論聽(tīng)起來(lái)有點(diǎn)違反常理，但是確實(shí)成立。

這種情況只在經(jīng)典引力的情況下存在，當(dāng)我們把量子力學(xué)加入進(jìn)來(lái)之后，又發(fā)生了另外一件事，黑洞的表面可以減小，而且黑洞最后能夠蒸發(fā)。這就是之前講的為什么小黑洞不會(huì)消滅地球。

不同領(lǐng)域科學(xué)家眼中的多種黑洞

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量子力學(xué)對(duì)真空的定義是根據(jù)觀測(cè)者而定的。《星際穿越》中的Cooper看到的是真空，周圍什么都沒(méi)有。但在宇宙飛船里的布蘭德看到的是黑洞周圍有很多粒子。這些粒子組成的體系有溫度，黑洞就會(huì)產(chǎn)生熱輻射，這就叫霍金輻射。

在宇宙真空環(huán)境里，不斷會(huì)有一對(duì)粒子產(chǎn)生出來(lái)，它們互相抵消然后消失。之所以能這樣，是因?yàn)?strong>測(cè)不準(zhǔn)原理。測(cè)不準(zhǔn)原理認(rèn)為，在一個(gè)很小的時(shí)間范圍內(nèi)，能量是測(cè)不準(zhǔn)的，所以能量不需要守恒。

你可以造出兩個(gè)粒子，只要它們能在短時(shí)間內(nèi)抵消再消失，把能量還回去，那一切都沒(méi)事兒。當(dāng)然實(shí)際上，量子力學(xué)在計(jì)算的時(shí)候，會(huì)用另一個(gè)等效的方法，還是假設(shè)能量守恒，但是給這兩個(gè)粒子特別奇怪的能量值。這樣一來(lái)，質(zhì)能方程E=mc2就不能用了。

但這種粒子產(chǎn)生再消亡的情況如果發(fā)生在黑洞附近，情況就會(huì)變得復(fù)雜些。比如其中一個(gè)粒子掉到黑洞里，或者一開始就在黑洞里，而另一個(gè)粒子在黑洞外。那里面的粒子就沒(méi)法出來(lái)和外面的粒子抵消，外面的粒子就能跑掉，帶走能量，這樣就無(wú)法償還能量給真空。這筆賬需要黑洞替它還。

長(zhǎng)期下來(lái)，黑洞的能量就會(huì)被帶走，黑洞就會(huì)逐漸變小，直至最后炸掉、消失。而跑掉的粒子就是霍金輻射。

霍金輻射還有一個(gè)特別奇妙的地方。它是純正的黑體輻射，它只和黑洞的質(zhì)量、旋轉(zhuǎn)速度和電荷相關(guān)，和黑洞由什么組成沒(méi)有任何關(guān)系。

你扔本字典和扔塊石頭進(jìn)去，它們對(duì)霍金輻射的影響都是一樣的，我們沒(méi)有辦法通過(guò)霍金輻射識(shí)別最開始扔的是字典還是石頭。

這和太陽(yáng)的黑體輻射還不一樣，太陽(yáng)的輻射里面其實(shí)有很詳細(xì)的細(xì)節(jié)信息，只不過(guò)人們?nèi)藶榈睾雎运鼈�。我們用一個(gè)大寫意的方法，用熱力學(xué)來(lái)描述太陽(yáng)輻射，人為地把那些信息忽視了。

而霍金輻射是沒(méi)有細(xì)節(jié)的，無(wú)所謂是什么信息，被黑洞給吞了以后就出不來(lái)了。直到黑洞蒸發(fā)消失，這些信息也就跟著消失了。

不過(guò)，信息憑空不見(jiàn)的說(shuō)法讓一群人無(wú)法接受，他們就是量子物理學(xué)家。

這只貓的名字大家知道嗎？“薛定諤的貓”是量子力學(xué)領(lǐng)域里一個(gè)非常知名的思維實(shí)驗(yàn)。

在這個(gè)實(shí)驗(yàn)里，這只貓?zhí)幱诩壬炙赖臓顟B(tài)，量子力學(xué)會(huì)告訴你它生的概率是多少，死的概率是多少。

但如果你把盒子一打開去觀察貓，那貓的生死就坐實(shí)了，貓的生死概率就沒(méi)有了，量子力學(xué)用來(lái)描述概率的那個(gè)物理實(shí)體也就一下子瞬間改變了。當(dāng)然這種人類行為瞬間改變物理實(shí)體的說(shuō)法是比較唯心的解釋。

用現(xiàn)代一點(diǎn)的解釋，就是貓的狀態(tài)傳染給了你。一個(gè)看到貓生的你和一個(gè)看到貓死的你同時(shí)存在，就像貓同時(shí)既生又死一樣。但這兩個(gè)你之間是不能夠通信的，也沒(méi)法影響到對(duì)方，這就叫多重世界解釋。

多重世界解釋并不是指我們的時(shí)空會(huì)分裂出很多平行的宇宙，而是不同狀態(tài)的你其實(shí)和那個(gè)既生又死的貓一樣，生活在同一個(gè)時(shí)空上。

不管怎么說(shuō)，量子力學(xué)需要有一個(gè)統(tǒng)計(jì)學(xué)的解釋，那就需要所有可能性所對(duì)應(yīng)的概率數(shù)加起來(lái)應(yīng)該等于1，也就是總概率為100%。我要是只告訴你某個(gè)事件對(duì)應(yīng)的數(shù)是0.9，但不告訴你所有事件的數(shù)加起來(lái)是不是1，那其實(shí)等于什么也沒(méi)有告訴你，你沒(méi)有辦法推測(cè)出一個(gè)有用的概率來(lái)。信息在黑洞中丟失就會(huì)造成這種總數(shù)不一定為1，但我們也不知道它究竟是多少的囧況。

所以量子科學(xué)家對(duì)信息丟失后總概率無(wú)法確認(rèn)為1的說(shuō)法痛恨至極。他們一直在挑霍金的錯(cuò)，但一直挑不出來(lái)。所以他們就通過(guò)旁證，用別的辦法來(lái)論證信息其實(shí)并不應(yīng)該丟失。

先不管如何讓信息不丟失，他們先假設(shè)霍金輻射是能夠被修改的。被修改之后，黑洞附近復(fù)雜的量子過(guò)程產(chǎn)生的信息能夠通過(guò)霍金輻射帶出來(lái)。

雖然不知道這個(gè)過(guò)程怎么做，但是量子信息學(xué)家告訴我們，如果要想能將信息有效地提取出來(lái)，那么這些霍金輻射出來(lái)的粒子之間，就必須通過(guò)量子糾纏的方法勾連在一起。

量子糾纏可以這樣理解，把兩個(gè)粒子放在一起制備，隨后將一個(gè)放在這頭，另一個(gè)放在很遠(yuǎn)的那頭，但仍然有著神秘的作用在聯(lián)系著它們。我如果對(duì)其中一個(gè)粒子做一個(gè)測(cè)量，另一個(gè)粒子的狀態(tài)馬上就發(fā)生了改變。“馬上”的意思是不需要任何時(shí)間，這明顯是超光速的。

可如此一來(lái)，愛(ài)因斯坦就不愿意了。因?yàn)閻?ài)因斯坦認(rèn)為宇宙里速度最快的是光速。你們?cè)趺磁龀馑賮?lái)了？當(dāng)然，后來(lái)發(fā)現(xiàn)這種方法并不能用來(lái)傳遞信息，所以廣義相對(duì)論和量子力學(xué)之間的矛盾才沒(méi)有變得那么尖銳。

后來(lái)人們通過(guò)利用實(shí)驗(yàn)來(lái)證明貝爾不等式的方法，驗(yàn)證了量子糾纏。當(dāng)然，實(shí)際上貝爾不等式有漏洞可鉆。

回到霍金輻射。如果把出來(lái)的霍金輻射糾纏上，我們是能夠提取信息的。之所以會(huì)有霍金輻射，其實(shí)是以粒子犧牲同伴到黑洞里為代價(jià)的。所以輻射跑出來(lái)的粒子其實(shí)已經(jīng)和掉進(jìn)去的粒子之間糾纏在一起了，如果它想按量子信息學(xué)家要求的那樣和其它跑出來(lái)的粒子之間糾纏上的話，就需要先和里面的粒子斷交。和里面粒子斷交的過(guò)程中會(huì)釋放很多能量，就會(huì)產(chǎn)生火墻。

有量子力學(xué)專家認(rèn)為斷交的結(jié)果是在事件視界附近形成了一個(gè)充斥著極高能量粒子的區(qū)域——火墻。

這樣一來(lái)，Cooper就不是像經(jīng)典物理學(xué)家說(shuō)的那樣，會(huì)毫無(wú)感覺(jué)地通過(guò)事件視界，完全不知道自己面臨死亡的威脅。相反，Cooper會(huì)被火墻燒焦，甚至直接燒成渣。

這種說(shuō)法如果是正確的，就有另外一群人接受不了，也就是研究廣義相對(duì)論的學(xué)者。他們認(rèn)為這種說(shuō)法完全不合邏輯，直接違反了愛(ài)因斯坦廣義相對(duì)論的等效性原理——除去潮汐力，以自由落體方式落入黑洞的人感受到的物理規(guī)律應(yīng)當(dāng)和漂浮在空曠的星系空間的人相同。

而且確定事件視界的位置需要能預(yù)知未來(lái)。光子自己都不知道是否身處事件視界上，如果要在事件視界周圍放火墻，難道要讓火墻去預(yù)知未來(lái)嗎？

如果這樣的話，整個(gè)物理學(xué)都要被重新改寫了。如果能夠把火墻放到事件視界里一點(diǎn)點(diǎn)，實(shí)際上是能夠出來(lái)的。我們?cè)谡掌蠜](méi)看到火墻，當(dāng)然可以說(shuō)火墻是在黑洞晚期才形成的，但也有人說(shuō)應(yīng)該是在早期形成，總之沒(méi)有人能夠真的證實(shí)。

很多人認(rèn)為既然要做那么多的改動(dòng)，還不如承認(rèn)信息丟失，把量子力學(xué)的理論改一改，別總試圖改相對(duì)論。尤其像羅杰·彭羅斯，他認(rèn)為黑洞信息丟失是他所提議的循環(huán)宇宙模型中很關(guān)鍵的一部分。

總而言之，黑洞除了在觀測(cè)上非常有意思，能帶給我們很奇妙的照片外，它其實(shí)非常適合做思維試驗(yàn)，是憑空就能推動(dòng)科學(xué)發(fā)展的東西。

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