《黑洞旅行指南》

[美]珍娜·莱文 著

刘明轩 译

博集天卷 | 湖南文艺出版社2022年出版

黑洞是当代科学里极具挑战性的现象，它也是我们理解整个宇宙的方向标。无数恒星的微光点亮了宇宙虚空，而无数不可见的黑洞则藏匿于恒星间隙。我们正绕着银河系中心的一个黑洞旋转，与此同时，也正向仙女座大星系中心的另一个黑洞缓慢靠拢。作者拨开亿万光年的星际迷雾，与读者共赏黑洞奇妙绝伦的特质，改变对黑洞的认知。

>>内文选读：

黑洞是完美无缺的

黑洞，令人折服。

不仅因为黑洞是死亡恒星，会蚕食邻近星体，吞噬整个星系，并在极其漫长的时间后猎杀下一个目标，也不仅因为黑洞点燃了已知宇宙中最强大的引擎，是汇集了物质残余和混乱的旋涡，还因为黑洞是完美的。往黑洞里面扔一颗恒星、一座山，或一只山羊。随着质量在黑洞内部积累，时空会进行相应的调整。

黑洞事件视界因此发生了轻微形变，但这种变形很快就会消失。也就是说，引力波会带走所有形变，让外部视界恢复原有的平滑和完美。

“黑洞没有毛。”约翰·惠勒打趣道。你不可能推断出黑洞内部除了质量、电荷和角动量之外的任何其他特征。不然这些信息就会像线一样从黑洞中发射出来，宛若黑洞长了根毛。可惜，事件视界禁止信息向外流动，因此也绝不允许黑洞长毛。黑洞没有毛，即便是长了毛，也不会持续太长时间。你给它们植的任何毛发都会掉进黑洞，或者被辐射到外界，使洞恢复到原初的形态。

因此，黑洞将继续毫无特征，完美无缺。

黑洞是幅全息图

对我们这些生活在黑洞之外的人来说，对这个世界的观察，包括对黑洞及其释放的辐射的观察，都与视界边缘量子薄膜上积累的信息完全一致。我们曾假设信息存在于黑洞内部，但实际上，黑洞将信息编码在了自身的边界上。或许你会认为球体要比其边界能够囊括更多的信息。事实上，这个想法是错误的。球体体积无法容纳那么多的信息，我们从数学计算中可以得知，黑洞的信息量随着视界表面积的增加而增加，与视界内的体积无关。你永远不可能往黑洞里塞进比黑洞边界（也就是事件视界）所能存储的更多信息。

上述推理的必然结论便是，黑洞是幅全息图，也就是使用二维编码来投射出的三维影像。

请尝试说服你自己，黑洞将所有信息都编码于边界之上。黑洞内的三维空间只不过是一种浮华、一种虚拟投影、一种派对上的假把戏。宇宙中任何一处空间都不如其边界所能包含的信息多。如果你真的敢于尝试，你或许有机会制造出一个黑洞。

我们已经知道了黑洞能容纳的最大信息量：事件视界所能编码的信息。不仅仅黑洞是幅全息图，整个世界也是一幅全息图。全息原理的出现似乎顺理成章，意义深远，却又违反了我们的直觉，令人不安。尽管数学上已经接近精确证明，但全息原理仍然仅仅是一项猜想。

黑洞既是我们的历史，也是我们的未来

黑洞会首先脱胎于婴儿宇宙的原始物质汤，也会陪伴着垂垂老矣的宇宙一同走向生命的尽头。

黑洞作为我们已知最重的一类基本粒子，可能在宇宙大爆炸后最早也最短暂的时刻就被创造出来了。原始黑洞生活在炽热得无法辨别出物质实体的等离子体浓汤中，随后便剧烈爆炸，在早期宇宙中消失殆尽。迅速膨胀的早期宇宙很快就冷却了下来，因而无法重新获得制造黑洞所需的巨大能量。随后，更加大型的黑洞便出现了，随着原始物质汤的波动和一系列关键步骤的转变，生长中的胚胎世界正逐渐获得我们目前观察到的宇宙的某些特征。数百万年后，超大质量黑洞将直接从冷却的致密物质残渣中坍缩形成，而完完全全跳过恒星爆炸的阶段。

当我们凝视银河系中心超大质量黑洞的影子时，我们实际上也正凝视自己的未来。超大质量黑洞或许就是我们的数据，是我们零碎的量子信息最终的归宿。无论是曾生活于地球还是将要在地球上生活的人类，最终都会被垂死的太阳蒸发成基本粒子，并落入合并星系中心的超大质量黑洞中。

最终能够留下的只有信息。我们的起源，我们的进化，我们求知的雄心，我们在地球的存在，都将以一种不可读的形式传播。