当今世界,也许没有第二位理论物理学家能像斯蒂芬·霍金那样,引发如此多的关注。几天前,霍金将自己几个月前的一则谈话整理后上网,立即变成了许多科技新闻的头条。一个典型的标题是——霍金自我否定:黑洞不存在!
上海交大物理与天文系教授、宇宙学与黑洞领域的研究者王斌介绍,霍金的论文其实完全没有否定黑洞存在的意思。实际上,黑洞是客观存在的,这在天文观测上已经得到了证实。“他否定的,只是一个美国科研小组对于黑洞信息悖论的一种解释方式。”王斌说。
“火墙说”解释悖论
黑洞大约是宇宙中最奇特和古怪的天体。通俗地说,黑洞就是一个巨大的引力场,其引力大到所有物质都无法脱离它的“致命吸引”,包括最善于“逃逸”的光。在它附近,所有物质仿佛被囚禁在一个区域,这个区域的边界在学术上被称为“事件视界”。
黑洞的存在被广义相对论所预言。但自从霍金将量子力学的理论引入黑洞研究,预言了所谓“霍金辐射”,人们对黑洞的认识发生了变化。霍金认为,黑洞会向外辐射能量,最终,能量散失完毕,黑洞也就会完全蒸发。这是一个富于创见的假说,但它留下了一个悖论——黑洞消亡后,被它吞噬的信息去哪儿了?因为根据量子力学,信息应该不会就此归零。
于是,要么量子力学错了,要么广义相对论错了,要么黑洞理论有问题。
量子力学和广义相对论暂时找不到修正的强大理由,黑洞也坚定地存在着。物理学家们寻找答案多年,但包括霍金在内,还未曾给出完全令人信服的回答。2012年,美国加州大学圣塔巴巴拉分校的物理学家波钦斯基给了一个新解答:根据量子力学,“事件视界”存在高能量子区域,就像一堵温度极高的火墙,信息在被黑洞吞噬前就被摧毁了。
“不确定性”让信息受损
“火墙说”大体顾全了广义相对论和量子力学的“面子”,但仍留下疑问。霍金的最新论文,针对的就是“火墙说”。
王斌说,霍金这次提出一个新观点——黑洞本身的命运,就存在不确定性。专业一些的表达就是,黑洞是一个“引力场的非稳定束缚态”。它有可能向左走,变成真正的无法跳脱的“万物囚笼”;也有可能向右走,边界消失,转换成为常规的时空状态,将吞噬的物质释放。
而它的前景究竟如何,就仿佛预测天气,永远做不到精确。王斌说,霍金的意思是,既然黑洞本身的命运都像天气一样未知,那么被它吞噬的信息出现损失也就不奇怪了。同时,这也解释了霍金论文标题为何看起来这么古怪——《信息的保存和黑洞天气预报》。
这大约是霍金真正想表达的思想实质,但这些意思,大部分媒体都没有报道。王斌说,很多媒体只是对霍金的论文进行了断章取义。霍金的本意绝非“黑洞不存在”,他只是重新定义了黑洞而已。
还算不得一篇论文
昨天,随着霍金论文被越来越多地关注,越来越多业内博主在网上发言,王斌的观点得到了他们的佐证。知名科普网站“果壳”、问答网站“知乎”上,与王斌相仿的解答都得到了普遍认同。
王斌说,霍金的论文,是去年8月一场内部学术讨论会的发言整理。在物理圈子里,它的发表本来并未得到多少关注,似乎也没提出什么很有价值的新想法。严格意义上,这还不能算是一篇被学术界认可的论文。首先,它只是被上传到一个论文预发表网上平台,尚未经过同行评审;其次,该文只有薄薄两页,没有任何证明,看不出理论推导,甚至可以说不符合高水平杂志的刊发标准。严格讲,这只是一个很初步的猜想,而且它成立的基础是两个尚未被证实的预言——量子引力、CPT守恒。
英国《自然》杂志网站也认为,霍金的论文推导不够明确,同时,他预言的物理状态也过分特殊。
但谁叫他是霍金呢?对舆论场来说,过分耀眼的明星,有时也会造就出一个事实的黑洞。
文汇报首席记者 张懿