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黑洞是宇宙中最大的“消費(fèi)者”，任何物體一旦進(jìn)入其“視界”范圍將被其吞噬、摧毀（注：對于經(jīng)典黑洞而言，黑洞外的物質(zhì)和輻射可以通過視界進(jìn)入黑洞內(nèi)部，而黑洞內(nèi)的任何物質(zhì)和輻射均不能穿出視界，即光進(jìn)入視界后也不能逃逸出黑洞）。黑洞為恒星坍塌形成，在極小空間內(nèi)聚集了大量的質(zhì)量而產(chǎn)生了巨大的引力。在強(qiáng)大的引力作用下，所有靠近的物體都將被撕碎為基本粒子后吸入。

但是被黑洞吸入的物質(zhì)和能量到底發(fā)生了什么呢？絕對不是簡簡單單的消失掉，因?yàn)榱孔恿W(xué)理論不支持這樣的事情發(fā)生。根據(jù)量子力學(xué)的基本理論之一的信息守恒定律，信息是永恒存在的。信息即為特定數(shù)量粒子的特定排列方式，比如兩個氫原子與一個氧原子的排列方式可以告知我們這是水。

根據(jù)量子力學(xué)理論，如果你能夠追蹤現(xiàn)存的所有原子、粒子以及輻射，理論上你可以看到我們整個宇宙的所有歷史。

除非我們改寫量子力學(xué)及廣義相對論，那么信息就將繼續(xù)存在于黑洞中。根據(jù)霍金提出的霍金輻射理論，每隔一段時間黑洞將蒸發(fā)損失掉一些質(zhì)量，這意味著這些質(zhì)量所代表的信息也遺失了。其他科學(xué)家花了很長時間才接受并認(rèn)識到這個理論的重要性，并命名為黑洞信息悖論。

在我們探尋該悖論的可能解之前，需要先了解黑洞的另一些關(guān)鍵信息。

當(dāng)物質(zhì)和能量進(jìn)入黑洞時，在進(jìn)入位置為黑洞增加質(zhì)量。而其攜帶的信息將在視界邊界被扭曲。

根據(jù)黑洞無毛理論，黑洞形成后只有質(zhì)量、角動量、電荷三種不能轉(zhuǎn)變成電磁輻射的守衡物理量，它們唯一地確定了黑洞的性質(zhì)。其它信息（“毛發(fā)”）全部消失了。黑洞的輻射溫度與質(zhì)量成反比，但該輻射并不取決于黑洞的內(nèi)部構(gòu)成（僅僅與質(zhì)量相關(guān)），因此在輻射過程中損失的質(zhì)量將永久性的導(dǎo)致黑洞內(nèi)信息量的減少（對外輻射并為攜帶信息）。

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可能的解

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關(guān)于這些信息到哪兒去了，有著多種多樣的理論來進(jìn)行解釋。

其中一種是霍金支持多年的蟲洞理論——這些信息通過蟲洞到了另一個平行宇宙。蟲洞是由一個連著黑洞的白洞組成，這種天體不斷的向外噴涌信息，外部的信息并不能進(jìn)入其中。雖然我們不能再次獲取這些信息，但它確認(rèn)遵循著信息守恒定律而存在著。

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什么是白洞？

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另一種理論的解釋是這些信息被刻印在了霍金輻射上，因此并沒有離開這個宇宙。這種解釋的問題在于，信息是如何刻印到霍金輻射上的？是何種機(jī)制使得這種情況發(fā)生？

即使有這么一種機(jī)制讓信息可以刻印在霍金輻射上，這也違反了信息守恒定律，因?yàn)樾畔⒉荒鼙粡?fù)制。在這種情況下，信息進(jìn)入了黑洞被保存在其中，同時也被刻印在霍金輻射上而存在，此時一份信息同時存在于兩個位置。

有一些觀點(diǎn)這樣反駁，由于黑洞內(nèi)部的時間流速與表面差別巨大，因此兩份信息并不是同時存在。彼此之間完全沒有聯(lián)系，這種理論稱為黑洞互補(bǔ)。

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那么這一切發(fā)生的機(jī)制是什么呢？

黑洞存儲信息的手段非常高效，就如同iPod存儲歌曲一般（一種手持設(shè)備可以存儲相當(dāng)于幾百張CD的歌曲）。當(dāng)信息到達(dá)視界范圍時被扭曲并存儲，而這種扭曲可能影響到了由此向外的霍金輻射，這可能就是霍金輻射攜帶信息的機(jī)制。

這種機(jī)制蘊(yùn)含的推論是令人震驚的，這意味著三維尺度下的黑洞內(nèi)部可以通過其二維的邊界上交互的信息進(jìn)行描述。如果我們對于量子力學(xué)和廣義相對論理解正確，那它們的結(jié)合可能推論出我們的宇宙是一個全息圖。這個想法在弦理論種得到進(jìn)一步的充實(shí)，從而引出了全息宇宙原理。

如果一個人在黑洞中，不一定會意識到他在一個二維視界。同樣，我們可能也不會意識到我們生活在一個全息世界中。

到目前為止，這些都是基于目前待發(fā)展完善理論的推測。廣義相對論與量子力學(xué)已經(jīng)給我們帶來了足夠多的驚喜，但是在未來我們可能不得不去修正它們，以解答我們神秘而復(fù)雜宇宙帶來的眾多問題。

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BY: quora

FY: 大衛(wèi)高怕飛

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