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在现代物理学和天文学中，如果说有一项奠基的理论，那么无疑就是爱因斯坦的广义相对论。1915年，伟大的物理学家爱因斯坦，在之前提出的狭义相对论基础上，又进一步提出了广义相对论，以引力场方程和测地线方程两个基础方程，深刻描述了宇宙物质引力间的相互作用效果，用一句最简单的话来说，其核心思想就是宇宙中任何有质量的物体，都能引发周围时空的弯曲，物体在弯曲的时空里继续做它们的“惯性运动”。

黑洞的辐射

广义相对论的提出，很好地印证了科学家们在宇宙观测中所发现的许多现象，一些疑难问题也迎刃而解，特别是爱因斯坦根据广义相对论，作出的关于黑洞、引力波等的预测，完全开拓了人们的视野，一度还被认为不可能出现的宇宙现象，后来也一一被实验和观测所证实。目前，还没有哪一种宇宙中的观测和发现情形，与广义相对论相违背，广义相对论对现代物理学和天文学的指导性和重大意义，不言而喻。

提到广义相对论，就不得不提宇宙中最为极端的天体-黑洞。按照广义相对论，宇宙中势必存在着这样的天体，那就是它的密度非常之大，质量非常之高，以至于它对周围的时空有着非常大的弯曲效应，就连宇宙中速度最快的光线也无法从中逃逸，就像一个漆黑的无底洞一样，因此天文学家将其命名为“黑洞”，这种天体形态，是根据广义相对论推导出来的。宇宙中的任何物体，只要靠近黑洞到一定界限之内，那么就会在强大的引力作用下，一直向黑洞的中心坠落，也相当于黑洞把靠近过来的天体都吞噬了一般。

科学家们按照上面的推测逻辑，自然而然地会产生一个问题，那就是被黑洞吞噬的物质去哪了？有一些科学家认为，宇宙中存在着一种与黑洞截然相反的天体-白洞，物质只出不进。但是，白洞目前只是纯粹的猜测，根本没有任何的观测证据。还有一些科学家认为，被黑洞吞噬的物体，就存在于黑洞的内部，以一种亚原子的形态存在。在相当长的时间里，后面一种猜测占据了主流，认为黑洞就像中国神话传说中的貔貅一样，只吃不吐。

1974年，上述关于黑洞特性的这种主流观点，被一个人提出了质疑，这个人就是伟大的科学家霍金，它通过大量的观测以及理论推导，发现了黑洞并非完全只进不出，而是每时每刻也在向外释放着能量，这一发现立即轰动了整个世界。

霍金根据海森堡测不准原理，认为黑洞周围的空间中，会产生由黑洞本身固有的能量而产生的粒子和反粒子对，受黑洞巨大引力作用下，其中一个粒子被黑洞吸收，从而加速坠落到黑洞的奇点，而另外一个粒子则会做出相反的运动，被喷射到宇宙空间之中。如果从黑洞的整体来看，黑洞的能量（质量）也会发生流失，通过辐射的方式释放到外围空间中。这种现象后来被称为“霍金辐射”。

黑洞信息悖论

然而，当霍金提出这个猜想之后，虽然从理论上看没什么问题，但是却引出了另外一个矛盾点，那就是，黑洞的质量可以通过辐射的形式散发出去，那么信息呢？也就是说，黑洞从质量上看，是存在着寿命的，也有寿终正寝的时候，那么，黑洞和它所包含的所有量子信息，在黑洞消失以后，也随着消失了吗？如果没有消失，那么量子信息到底去哪里了？

霍金在提出“霍金辐射”理论以后，关于信息问题，他认为，任何物体在被黑洞吞噬并且进入到黑洞内部之时，物体所包含的所有信息就已经彻底消失了。但是，物理学家普瑞斯基尔则认为，物质的信息不会无缘无故地消失，在一个地方消失后必然会在另外一个地方重现。

在2004年的时候，霍金通过自己的研究，发现被黑洞吞噬的物质信息，与自己原来猜想的并不一致，而是会保留一部分从黑洞中释放出来。至此，霍金基于自己提出的“霍金辐射”理论而猜测出的“黑洞信息消失说”，完全被自己给否定了，相当于承认了自己的失败，转而支持宇宙信息守恒的观点。

至于黑洞信息悖论产生的原因，我们可以认为黑洞从本质上是跨越了两大领域，一个是宏观层面的广义相对论规则，这个是巨大的时空；另一个是微观层观的量子领域，黑洞的质量坍缩到了一个无限小的点上。因此，黑洞信息悖论的产生根源，是相对论和量子理论之间无法统一在宇宙中的一个体现而已。几十年来，许许多多的物理学家们，都试图把对黑洞的相关描述与量子力学协调起来。

解决黑洞信息悖论的猜想

早在2016年，霍金提出了黑洞“绒毛层”的概念，认为在黑洞中，存在着一个由光子和引力子所构成的部分，这个部分可以拿来存储物质的熵，也就是说黑洞存储所吞噬物质信息的区域，就是这个黑洞的“绒毛层”，至此，黑洞被越来越多的科学家称为“毛球”。

随着量子力学的发展，一些科学家将“毛球”理论进行了有针对性的阐释，黑洞的“绒毛层”实际上是黑洞事件视界二维表面能够保存量子信息的区域，按照弦理论引申开来，黑洞的质量实际上并未完全集中在中心，黑洞的引力试图将所有质量都挤压到一点，但是进入其中的粒子被拉伸成为了“弦”，然后开始拉伸和扩张，最后膨胀形成填满整个黑洞的“毛球”。

以上这种量子力学的解释，实际上是一种“模糊球”理论，它摒弃了传统的黑洞事件视界和奇点的概念，允许黑洞消耗的信息作为一个凌乱的弦球分布在整个区域。由于摆脱了事件视界，因此落入黑洞的物质和粒子（包括反粒子），不会导致信息破坏，只能会不断壮大“模糊球”的力量。落入黑洞并“存储”的信息，需要很长的时间才能从黑洞中出来，而正因为黑洞的不可观测性，我们目前还无法得知信息在黑洞中的转化和传递，按照“毛球”或者“模糊球”理论，信息就摆在那里，只是我们不得而知。

不知道当年自己承认失败的霍金，如果能看到现在应用量子力学的解释，会作何感想？不可否认的是，从整体上来看，黑洞信息悖论现在仍然尚未完全被解决，无论是“绒毛层”还是“模糊球”，都只是猜测而已，在非常长的时间里，甚至最终我们人类也无法证实。

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