我们能否解决黑洞信息悖论？答案或许是肯定的。在这一过程中，我们对黑洞和自然的认识将会发生实质性的改变，进入到更加微观的层次。
撰文 | 野村泰纪（Yasunori Nomura）
翻译 | 赵剑琳
作为宇宙中最特别的一种天体，黑洞蕴含着一个物理学家尚未解决的悖论。目前，两个主流的物理学理论在解释黑洞如何运作时，产生了完全不同甚至矛盾的结果。
包括我在内的很多科学家尝试去调和这些观点，不仅是为了增进对黑洞的了解，更是想要去回答一些更加深刻的问题，例如"时空是什么"。
虽然我们在过去的时间里已经取得了一部分成果，但问题并没有得到解决。不过，我在过去几年建立了一个理论框架，我相信它可以很好地解决这个问题，让我们在最基本的层面上理解时空的奥秘。
我们面对的问题是：根据广义相对论的观点，当天体的密度过高，在引力作用下物质向中心坍塌，并形成了黑洞。黑洞生成时，由于其区域内的引力极强，任何物体——甚至是光线——都无法从中逃离。从原理上讲，我们无法从黑洞外面观测其内部，而黑洞被称为"事件视界"的边缘就好像是一个单向薄膜：物质无法从黑洞内部向外部逃逸，但却能从黑洞外部很容易地进入其内部。
但当我们利用解释基本粒子运动的量子力学效应考虑这一问题时，会得到不同的答案。1974年，史蒂芬·霍金（Stephen Hawking）提出了著名的霍金辐射。他发现如果我们考虑黑洞的量子力学效应，它实际上在非常缓慢地释放辐射。而这会导致黑洞不断损失质量，并最终消亡。如今，这一结论已经得到了多种方法的验证，它的正确性已经毋庸置疑。
不过，一个奇怪的地方在于，在霍金的计算中，黑洞释放的辐射与它的形成方式无关。这意味着两个通过不同的初始态形成的黑洞，最终以同样的方式释放辐射。
而这毫无疑问是一个问题。现代物理学建立在这样的假设上：如果我们对于一个体系具有充分的认知，我们就能解出其运动方程，从而预言它的未来、推断它的过去。而霍金给出的结论意味着这一基本原则是错误的。很多科学家认为这个问题已经在1997年得到了解决，当时胡安·马尔达西纳（Juan Maldacena）提出了一种新方法来解释这一问题，似乎能证明黑洞并没有损失信息，但他并没有真正解决这个问题。
2012年，加利福尼亚大学圣巴巴拉分校的艾哈迈德·阿尔姆海里（Ahmed Almheiri）和同事们在一篇影响力很大的论文中提供了一项有力论据，证明如果黑洞在霍金辐射过程中不存在信息丢失，那它与事件视界的"平滑"就会产生矛盾。他们在论文中提出，事物可以不受干扰地通过事件视界。当不考虑信息丢失时，他们认为黑洞的事件视界事实上并不是一个单向薄膜，而是类似于某种坚固的墙，他们称之为"火墙"。
这让理论物理学家十分困惑，虽然他们不愿意认同信息丢失，但同样也无法接受这个火墙理论。其他暂且不论，火墙理论暗示爱因斯坦的广义相对.............
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