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斯蒂芬霍金的期末论文刚刚发表

史蒂芬·霍金在2010年加州帕萨迪纳电视评论协会新闻巡演上发表讲话。弗雷德里克·M·布朗(Frederick M.Brown/Getty Images)

斯蒂芬·霍金(Stephen Hawking)的最后一篇论文刚刚由他的同事在预印本杂志arXiv上发表。研究小组在霍金3月去世前几天完成了这项研究。

这是霍金花了几十年时间思考的一个概念:黑洞信息悖论系列论文中的第三篇。这就是它的来龙去脉:

黑洞密度极高,时空扭曲的物体可以在恒星碰撞或巨型恒星自毁时形成。经典物理学认为没有什么东西能逃过黑洞,即使是光。但是在20世纪70年代,霍金提出黑洞可能有一个温度,可能会慢慢地泄漏出量子粒子。这种“霍金辐射”效应意味着,最终,黑洞将蒸发,留下一个真空,对于每个蒸发的黑洞来说,不管它在生命周期中吃了什么,它看起来都是一样的。[宇宙:大爆炸到现在的10个简单步骤]

这个想法提出了一个问题:在黑洞的一生中,它以天体的形式吞噬了很多信息,但这些信息去了哪里?物理学定律规定不应丢失任何信息:如果过去存在信息,我们就应该能够恢复它。因此,这一悖论

在2016年,霍金和他的团队提出黑洞可能有由光子(轻粒子)或引力子(假设的重力粒子)组成的“软毛”,至少存储了其中一些信息,Live Science先前报道。这些软毛围绕着黑洞的“事件视界”(event horizon)——一个任何东西,甚至光都无法逃逸的边界。

在新的论文中,霍金和他的团队发现了一种机制——它依赖于尚未证实的假设——来计算软毛可以携带的信息量。”它与斯蒂芬墓碑上刻着的著名公式一致,”资深作家安德鲁·斯特罗明格在一封电子邮件中告诉《现场科学》。他所指的公式被称为“霍金方程”,它描述了黑洞如何发射霍金辐射。

当黑洞吞下一个物体时,它的温度应该改变,这意味着它的熵或粒子的无序性也必须改变(更高的温度意味着粒子移动得更快,这意味着更多的混乱)。在这项新的研究中,霍金和他的同事们证明了“软毛”确实可以记录黑洞的熵,据《卫报》报道,

霍金的另一位同事,剑桥大学理论物理学教授马尔科姆·佩里告诉《卫报》,已故物理学家“知道”黑洞熵的最终结果在他死前的工作,当佩里几天前向他解释时,“他只是露出了一个巨大的微笑。”

对于这些软毛是如何存储信息,以及它们是否存储了被黑洞吞噬的全部或部分信息,仍有很多未知。

“这是一个极好的进展,“但我们还有很多工作要做,”斯特明格说,

最初发表在《生命科学》杂志上,

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