奇客 发现逃离霍金黑洞悖论方法的物理学家

1974 年，斯蒂芬·霍金提出著名的悖论，认为黑洞中的信息会随黑洞本身一同消失。黑洞的球形边界被称为“事件视界”，其中的随机量子抖动会导致黑洞辐射粒子逐渐坍缩消失。因此任何关于恒星剧烈收缩成黑洞、以及之后吞噬其他星体的线索信息，都将永远消失无踪。 霍金通过计算提出的这项悖论被称为“黑洞信息悖论”，很快激起基础物理学领域的深入研究。一方面，作为关于粒子运动模式的假设，量子力学认为粒子过去状态的信息会随着其变化而不断推进，保证任何物质在时刻t于全空间找到粒子的叫概率等于1，这种基本原理被称为「幺正性（unitarity）」。但黑洞现象的理论根源来自广义相对论，即空间与时间的强作用关系将形成弯曲结构，其中重力则成为“编织结构的线条”。霍金也曾试图用量子力学理论解释黑洞外围的粒子，但最终发现幺正性只会随之崩溃。 那么蒸发的黑洞真的会彻底破坏信息，从而颠覆幺正性这一原理性假设吗？还是说，信息会随着黑洞蒸发而散逸出去？也许信息悖论的解决正是发现真正量子引力理论的起点，毕竟除了黑洞之外，它与广义相对论在其他领域都基本一致。 过去两年以来，由千禧一代为主力的量子引力理论家在霍金悖论方面取得了巨大进展。牵头的研究人员之一为麻省理工学院32岁的理论物理学家 Netta Engelhardt。她和同事们完成了一项新的计算，成功修正了霍金 1974 年提出的公式；研究结果表明，信息实际上确实会以辐射的形式从黑洞中散逸出去。她和 Aron Wall 还确定，黑洞事件视界之内存在一个不可见的表面，即「量子极值表面」。2019 年，Engelhardt 还和其他几位研究人员证明，此表面似乎承载着从黑洞辐射出去的信息的量值编码。如果信息成功逃逸，则粒子会在黑洞的整个生命周期中完全按照预期进行演变。 Engelhardt 凭借“计算黑洞及其辐射的量子信息内容”获得 2021 年物理学新视野奖。作为她的长期合作者，普林斯顿高等研究院的 Ahmed Almheiri 表示 Engelhardt“对于重力的复杂作用有着非常深厚的直觉”，这也驱使她成功发现了量子极值表面。