黑洞会“蒸发”(霍金辐射),掉进黑洞的物质信息会消失吗

B站影视 电影资讯 2025-09-10 15:52 2

摘要:近年来,相对常见的假说是,如果霍金辐射存在,那么落入黑洞的物质的量子信息会被打乱并出现在霍金辐射里,从而避免信息消失。截至 2025 年,还不知道怎样将如此打乱的信息恢复原状。

近年来,相对常见的假说是,如果霍金辐射存在,那么落入黑洞的物质的量子信息会被打乱并出现在霍金辐射里,从而避免信息消失。截至 2025 年,还不知道怎样将如此打乱的信息恢复原状。

单调曲线/Page curve 假说认为,量子信息以极其复杂的方式编码在霍金辐射中,霍金辐射的冯诺依曼熵会在黑洞蒸发到一半左右时达到最大,然后开始下降,最后在黑洞完全蒸发后回到零。 quantamagazine the-most-famous-paradox-in-physics-nears-its-end-20201029 单调曲线假说需要霍金辐射是完全幺正的 [1] 。即便如此,重建原始量子态的难度还是会随着信息量的增加而指数增长,几乎不可能用常规计算手段实现。Hayden–Preskill 思想实验、量子复杂度增长等讨论了上述问题,有兴趣的读者可以自行搜索。 “量子信息”不是我们口语里用“信息”表示的“字、词、消息”,而是量子态包含的全部可观测性质(读者可以考虑比特的值、比特的相位、比特间的纠缠),这些性质丢失任何一点点就无法完美恢复。 量子信息可以用密度矩阵或波函数表示,可以用冯诺依曼熵或纠缠熵衡量。

截至 2025 年,霍金辐射尚未被观测到。

在与我们的宇宙不同的反德西特/共形场论对偶下,霍金辐射可以携带黑洞内的信息。对于已经在霍金辐射下半蒸发的黑洞,信息几乎会立即跑出来。2019 年有一些学者认为这件事是可以在实验室里用少量的离子来模仿的 [2] (毕竟我们现在并不能做出黑洞来实验)。他们谈了一对量子纠缠的黑洞,你可以将其拔高为一个弦理论实验,但显而易见的是:

1. 薛定谔方程可以解释这种实验现象,这跟标准量子理论没什么不一样的地方。

2. 这不代表真正的黑洞就会这样行动。将离子视为微小黑洞的等价物是靠反德西特空间的不稳定性:非常少的质量就会坍缩成黑洞。而我们这个宇宙并不是反德西特空间。我们的宇宙是近似平直的,黑洞在这种时空里的量子引力特性还没有搞明白。

来源:晚晚的星河日记一点号

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