推 windfree:霧裡看花系列之1 203.70.158.197 07/26
霍金認錯 黑洞 以殘破形式回吐
前言
黑洞究竟會不會吞噬所有的東西，包括任何可以研究黑洞內部物質狀態與結構
的訊息呢？這個「黑洞謬論（black hole information paradox）」，目經過
30年的爭議之後，聞名全球的黑洞大師—英國劍橋大學物理學家史蒂芬‧霍金
（Stephen Hawking）說：「我錯了！」
1976年，霍金提出：黑洞一旦形成之後，便會開始藉由輻射能量的方式損失質
量，是謂「黑洞蒸發（black hole evaporattion）」理論；而這種輻射（稱為
「霍金輻射（Hawking radiation）」）並不含有任何黑洞內部的物質訊息，因
此，只要黑洞開始蒸發，所有黑洞內部的狀態與結構的資訊就會全部遺失。換言
之，人類永遠不可能知道黑洞裡面是什麼樣子。不過，這種說法與量子物理相互
抵觸，因為量子物理中認為不可能有任何資訊會被永遠抹滅掉。當時霍金辯稱：
由於黑洞的重力場非常強大，量子物理定律在此狀態下可能大不相同。雖然黑洞
大師說話了，不過，可不是所有的人都會聽從他的說法。
2004年初，美國俄亥俄州立大學Samir Mathur等人發表研究結果，認為如果根據
「弦論（string theory）」：宇宙萬物都是由一些微小且會震動的細弦所組成
，而不是由一般認知的點狀粒子所組成，則黑洞就會像團大毛線球一樣，是由眾
多細弦糾結在一起而形成；如此一來，霍金輻射就會包含來自黑洞內部的訊息，
不再是空白一片。
如今，霍金本身也對這個問題做出回應，雖然他還未呈現所有的物理和數學細節
，不過當他在7/21於愛爾蘭都柏林舉行的第十七屆廣義相對論和重力國際研討會
（International Conference on General Relativity and Gravitation）會議
中發表他的研究成果後，肯定會在物理界中引起不小的波瀾。有別於傳統黑洞理
論，在他的新理論中，黑洞根本不存在會將所有東西隱藏於其內、分隔黑洞內外
的事件視界（event horizon），而且黑洞不會吞噬所有接近它的物質與能量，
反而會持續地向外發出輻射，天文學家更可直接研究來自黑洞內部的訊息。
目前科學界只能用「嚴陣以待」四個字形容他們對霍金新黑洞理論的等待。如果
霍金的新理論真的正確而成功了，最高興的不是他本人，而是和他在1997年立下
賭約的美國加州理工學院理論物理學家John Preskill，因為當年同是加州理工
學院的Kip Thorne和霍金將輸了這場賭約。
參考資料來源：http://www.newscientist.com/news/news.jsp?id=ns99996151
美聯社都柏林二十二日電
牛津大學名物理學家霍金廿一日當眾認輸，推翻他一九七五年賴以成名的黑洞理論
，宣稱由崩潰的星球形成的黑洞其實不會吞噬和消滅一切物質，而會保留被吞噬物
體的些微痕跡，最後以殘破形式吐出來。
霍金原來堅信黑洞會摧毀它們吞噬的一切資訊，可是加州理工學院粒子物理學家普
瑞斯基爾不同意這種理論。他們一九九七年公開打賭。霍金廿一日當眾對這場科學
史上著名的賭賽認輸，並送給普瑞斯基爾一套棒球百科全書。
這種玄奧的辯論對科學關係非同小可，因為如果霍金的論調沒錯，這將違反現代物
理學的基本原則：我們可以扭轉時間，像影片倒帶一樣，重建以前發生的事。
形成整個現代物理學基礎的量子理論，宣稱所有資訊都會以某種形式保存下來。史
丹福大學理論學家蘇斯坎說，霍金原來的理論會導致廿世紀大部分物理學瓦解。
霍金激進的新理論，使他卅年來為解釋科學界兩種互相矛盾理論的努力終於結束：
次原子理論認定物質不滅定律，也就是物質會改變形式，可是絕不會消滅，在這種
情況下，物體何以能夠「消失」在黑洞裡，絲毫不留痕跡？
霍金以前堅持黑洞會摧毀物體的所有分子特徵，只釋放沒有任何特性的輻射線。
但廿一日在第十七屆國際廣義相對論和重力會議中，他提出深奧的新計算，表示黑
洞會吐出裡面的資訊，而且黑洞只有一個出入口。
六十二歲的霍金也表示，他不再相信一九八○年代對黑洞可能提供通往另一個宇宙
的通道的理論。後者是解釋物質和能量被黑洞吞噬時會淪落何處的另一種競爭理論。
霍金現在支持粒子物理學家長久以來的看法，認為黑洞吞噬的任何物質不會就此消
失，最後必然以某種形式出現。
霍金向來自五十國的約八百名物理學家和其他科學家說：「黑洞裡面不會發展出新
宇宙，這和我以前的想法相反。這些資訊仍存在我們宇宙裡。我很抱歉讓科幻小說
迷失望，可是既然這些資訊保存下來，就不可能利用黑洞前往其他宇宙。」
他說：「如果跳進黑洞，你的物質能量會返回我們的宇宙，只是以殘破的形式呈現
，其中含有你原有形式的資訊，只是出現的狀況已無法辨認。」
【2004/07/23 聯合報】
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