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宇宙亟待解决的42个终极问题:5、一本书扔进黑洞会发生什么?

五、黑洞信息悖论

把一本书丢进黑洞会发生什么?书肯定是没了,但书上记载的那些信息呢?

量子力学认为,信息是熵,也就是系统无序度的体现,是不会从宇宙中消失的。

在一个系统内部,如果没有外界影响,熵只会增大,不会减少,这是一条铁律。

但黑洞让情况变得复杂了。物质被黑洞吞噬后,很明显熵是减少了的,因为黑洞只有质量、电荷和角动量三个属性,任何物质进入黑洞,除了改变黑洞的这三个属性外,什么也没有了,这就是黑洞无毛理论。如果把宇宙看成是一个系统,那么多物质进入了黑洞,意味着整个宇宙的熵就会减少,这完全不可思议,违反热力学第二定律。

科学家们心态好着呢,呃,不着急,不着急嘛,这些信息进入黑洞并没有消失,只是保存在黑洞里某个我们并不知道的地方,宇宙的熵并没有减少,大家不用杞人忧天了。

又是霍金,老是要搅人美梦,搞了个霍金辐射出来,呀!黑洞是要蒸发的啊,虽然很慢很慢,但总要蒸发完的嘛。蒸发完了,黑洞就没了,而蒸发的时候并不会辐射出信息,那些信息到哪儿去了呢?

科学家们蹦了起来,这下问题严重了,宇宙的熵真的会减少啊?热力学第二铁律要完蛋了吗?于是有了黑洞信息悖论。

黑洞信息悖论目前还没有令人信服的解释,主要有以下一些观点:

1、信息永久丧失,丢了就丢了。这种以烂为烂的解释当然没有什么人相信,违反了一系列宇宙基本定律,宇宙很不爽是可以理解的。

2、信息随着黑洞蒸发慢慢释放,重新回到宇宙中。热辐射几乎不会携带任何信息,同样温度的物体其辐射是完全相同的,你难道还指望黑洞蒸发完后,把你的书完整地吐出来?

3、信息在黑洞蒸发完成的瞬间释放出来。呃,黑洞没有了,你的书瞬间出现,黑洞变成了书,你很高兴,宇宙在那儿大发雷霆呢。

4、信息被存储在普朗克尺度的残余上。霍金后来提出黑洞面积定理,指出黑洞信息存储在黑洞表面,进而推导出全息宇宙理论,整个宇宙不过是二维信息的三维载体,黑洞吞噬的所有信息都存储在黑洞视界表面以普朗克面积为单位的方格里。我比较怀疑的是,黑洞蒸发得差不多的时候,砰的一声爆炸了,这本书又到哪儿去了呢?

5、信息被存储到子宇宙里了。我们不仅有这个宇宙,还有那个宇宙,甚至那那那个宇宙,或者从白洞到另一个宇宙了,于是有了更大的宇宙系统,信息完美地保留下来,不违反热力学定律。你的书到了另一个宇宙,从天上掉下去,落到一位美丽姑娘的手上,只是你们没法像《东京少女》一样,穿越时空来一段可望不可及的旷世奇缘。

6、信息被存储在未来和过去之间。不好理解,我理解是整个宇宙的时间空间是一个实体,信息存储在这个时空里,书丢进黑洞只是另一个信息,和没丢进去之前一起,被完美地存储在宇宙的所有历史里了。

个人理解,欢迎讨论。

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