fbpx
维基百科

黑洞資訊悖論

五月 07, 2023

黑洞資訊悖論（英語：Black hole information paradox）起源於量子力學與廣義相對論兩者的結合。其指出物理資訊可能永久消失於黑洞中，導致許多不同的物理狀態最終會變為相同的狀態，跟無毛定理的內涵相符合。這現象違反了一個科學上的宗旨，亦即原則上，由於量子決定性，一物理系統於某個時刻的完整資訊會決定其它任意時刻的狀態[6][7]。量子力學中的一項基礎假設指出：一系統的完整資訊涵蓋於其波函數，直到發生波函數塌縮。波函數的時間演化由么正算符來決定，而么正性暗示了量子世界資訊的保存[8]:2。

在巨大橢圓星系M87核心的超大質量黑洞質量大約是太陽70億倍[1]，如事件視界望遠鏡發佈的第一張圖片（2019年4月10日）所示[2][3][4][5]。可見眉月形的光環和中心的陰影，這是在黑洞的事件視界光環和光子捕獲區引力的放大視覺影像。眉月形肇因於黑洞的自轉和相對論放射現象（英语：Relativistic beaming）；陰影直徑大約是事件視界直徑的2.6倍[3]

主要原理

未解決的物理學問題：當資訊墜入黑洞中之後，會發生什麼事呢？  

關於黑洞資訊悖論，有兩項原理主導：

  • 量子決定性：給定目前的波函數，透過演化算符可確定地預測出未來的波函數。
  • 可逆性：演化算符具有逆算符，因此過去的波函數與未來的波函數具有一樣的決定性。

這兩項原理的結合則表示資訊總是得以保存。

1970年代中期以來，史蒂芬·霍金與雅各布·貝肯斯坦將基於廣義相對論與量子場論的黑洞熱力學推展，發現其結果不只與資訊守恆律相矛盾，而且無法解釋資訊喪失的情形。霍金的計算指出，霍金輻射將導致黑洞蒸發而消失，輻射出來的粒子也不會攜帶任何黑洞內部的線索，導致其中的資訊將永遠消失[9][10]。

今日許多物理學家相信全像原理（特別是AdS/CFT對偶）可指出先前霍金結果的錯誤，而資訊實際上是保存的[11]。2004年，霍金對先前索恩-霍金-普雷斯基爾賭局認輸，承認黑洞蒸發確實會保存資訊[12]。

霍金輻射

主条目：霍金輻射
 
生成之後又完全蒸發殆盡之黑洞的彭罗斯图。掉進該黑洞的資訊會擊中奇異點。縱軸代表時間（由下而上）；橫軸則代表空間（從左至右半徑從零開始擴增）

1975年，史蒂芬·霍金與雅各布·貝肯斯坦提出黑洞會緩慢地向外輻射能量，導致了一個問題。由无毛定理，我們可推論霍金輻射完全與進入黑洞的物質不相關。然而，如果進入黑洞的物質是個純量子態，其狀態最終會被變換成為霍金輻射的混合態，進而毀滅原量子態的資訊。這違反了刘维尔定理對資訊守恆的預測並導致了物理上的悖論（英语：physical paradox）[a][8]:2。

更精確地說，若有個處於量子纏結的純量子態，且該纏結系統之一部分被拋入黑洞中，留下另一部分在黑洞外。現思考對應於這純態的密度算符，取這密度算符對於進入黑洞部分的偏跡數（英语：partial trace），則結果會顯示出，在黑洞外的部分處於混合態。但由於任何在黑洞內部的物體都會在有限時間內擊中引力奇点，取偏跡數的部分可能會從物理系統裏完全消失地杳然無蹤。

霍金相信黑洞热力学與无毛定理的結合會導致量子資訊被毀滅的結論。然而，約翰·普雷斯基爾等物理學家則認為資訊不會在黑洞中消失，並為此和霍金與基普·索恩在1997年打了一場賭。這導致李奧納特·蘇士侃與杰拉德·特·胡夫特對霍金的理論「宣戰」，蘇士侃並在2008年著書《黑洞戰爭（英语：The Black Hole War）》專述此事。該書並特別說明這場「戰爭」純粹是科學上的爭論，而參與雙方仍舊是朋友[13]。該書以胡夫特提出、蘇士侃賦予弦論上詮釋的全像原理作為整場「戰爭」的總結[14]。

目前，物理學界有數種解決此悖論的可能方案。自從1997年胡安·馬爾達西那提出AdS/CFT对偶之後，物理學家們大多認為資訊是守恆的，並且霍金輻射不完全是熱力學的，而是有著量子修正。此外還有其他的可能性，譬如說資訊在霍金輻射的末尾被保存在普朗克尺度殘餘，又或者量子力學定律的修正以允許非么正性的時間演變。

2004年7月，史蒂芬·霍金發表了一篇論文，其中提到事件視界的量子微擾可能可以允許資訊從黑洞中逃出，並可能可以解決此悖論[15]。他的論述假設AdS 黑洞（英语：AdS black hole）與熱量子共形場論之AdS/CFT对偶的么正性。在宣布他的結論之後，霍金對先前的索恩-霍金-普雷斯基爾賭局認輸，並贈送普雷斯基爾一本棒球百科全書，因為「從中可以任意獲取資訊」[12]。然而，索恩並沒被霍金的證明所說服，因此並未對該賭局認輸。2015年3月17日，德揚·史杜高域（Dejan Stojkovic）與安舒爾·賽尼（Anshul Saini）發表在《物理评论快报》的論文表示，若考慮原先被忽略的粒子間交互作用，霍金輻射即能符合么正性，資訊因此不會喪失[10][16][17]。2015年8月25日，霍金在斯德哥爾摩皇家工学院發表演說，並認為資訊可能被儲存在事件視界上，即便原先攜帶該資訊的粒子已經墜入黑洞中，儲存在事件視界上的資訊則會隨霍金輻射重新釋放至外界[18]。

根據羅傑·潘洛斯的說法，量子系統中么正性的喪失並不是一個問題，因為量子測量本身即不具備么正性。潘洛斯宣稱量子系統在重力的影響之下將不再具備么正性，而黑洞中正是如此。潘洛斯提出的共形循环宇宙学嚴重依賴於資訊在黑洞中喪失的條件。這個新形態的宇宙學模型可使用對宇宙微波背景辐射（CMB）數據的詳細分析做測試。如果該理論是正確的，則宇宙微波背景辐射將展現溫度略高或略低的圓形模式。在2010年11月，潘洛斯和瓦赫·古爾扎江（英语：Vahe Gurzadyan）宣布他們在威尔金森微波各向异性探测器與毫米波段氣球觀天計畫測得的數據發現了此種圓形模式[19]，但他們的結果仍在处于爭論當中。

主要的幾種可能解答

資訊永久喪失

資訊隨黑洞蒸發逐漸釋出

  • 優點：直觀上吸引人的，因為它性質上類似於古典燃燒過程中的資訊恢復。
  • 缺點：與古典和半古典重力理論（不允許資訊從黑洞內部漏出）有著較大的差異，即便在巨觀黑洞的情形之下[b][20][21]。

資訊在黑洞蒸發殆盡時瞬間釋出

  • 優點：只在量子引力作用主宰時，才會與古典和半古典重力理論有較明顯的差異。
  • 缺點：在資訊釋出前的瞬間，一個極小的黑洞需要有能力儲存任意量的資訊，而這違反了貝肯斯坦上限[20][21]。

資訊被儲存在普朗克尺度殘餘

  • 優點：不需要任何的資訊釋出機制。
  • 缺點：為了容納從任何已蒸發黑洞而來的資訊，此類殘餘需要無限數目的內部態。有人認為，這將有可能產生無限對的該種殘餘的量，因為它們從低能有效理論的角度來看很小，而且具備不可區別性[20][21][22]。

資訊被儲存在從本宇宙分離的子宇宙

  • 優點：此為愛因斯坦-嘉當理論所預測的情形，該理論將廣義相對論擴展至具有內生角動量[c]的物質，而且沒有違反已知的任何物理定律。
  • 缺點：愛因斯坦-嘉當理論難以被測試，因為該理論的預測與廣義相對論所預測的相異處僅存在於極高密度時[21][23]。

資訊被儲存在未來與過去之間的關聯

  • 優點：半古典重力即已足夠。也就是說，這不需要用到尚未被研究透徹的量子引力細節部分。
  • 缺點：違背人們的直觀認知，亦即自然是隨著時間演變的實體[24][25]。

參見

註釋

  1. ^ 在量子力學中，資訊的守恆被表示為量子系統隨時間的演化遵守么正性，因此一個純量子態只會轉變成另一個純量子態，而不會轉變成混合態，除非受到外界的干擾。
  2. ^ 物理學家們多認為古典和半古典重力理論在巨觀黑洞應是良好的近似。
  3. ^ 自旋。

參考資料

  1. ^ Oldham, L. J.; Auger, M. W. Galaxy structure from multiple tracers – II. M87 from parsec to megaparsec scales. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 2016-03-21, 457 (1): 421–439 [2021-05-25]. ISSN 0035-8711. doi:10.1093/mnras/stv2982. （原始内容于2022-01-28） （英语）. 
  2. ^ Overbye, Dennis. Darkness Visible, Finally: Astronomers Capture First Ever Image of a Black Hole (Published 2019). The New York Times. 2019-04-10 [2020-10-11]. ISSN 0362-4331. （原始内容于2019-04-28） （美国英语）. 
  3. ^ 3.0 3.1 Akiyama, Kazunori; Alberdi, Antxon; Alef, Walter; Asada, Keiichi; Azulay, Rebecca; Baczko, Anne-Kathrin; Ball, David; Baloković, Mislav; Barrett, John. First M87 Event Horizon Telescope Results. I. The Shadow of the Supermassive Black Hole. The Astrophysical Journal. 2019-04-10, 875 (1): L1 [2020-10-11]. ISSN 2041-8213. doi:10.3847/2041-8213/ab0ec7. （原始内容于2019-11-08） （英语）. 
  4. ^ Black Hole Image Makes History. NASA/JPL. [2020-10-11]. （原始内容于2019-04-12）. 
  5. ^ Katie Bouman: The woman behind the first black hole image. BBC News. 2019-04-11 [2020-10-11]. （原始内容于2019-04-11） （英国英语）. 
  6. ^ Hawking, Stephen. . Discovery Channel. 2006 [2013-08-13]. （原始内容存档于2013-08-02） （英语）. 
  7. ^ Overbye, Dennis. A Black Hole Mystery Wrapped in a Firewall Paradox. New York Times. 2013-08-12 [2013-08-12]. （原始内容于2012-06-18） （英语）. 
  8. ^ 8.0 8.1 Baocheng Zhang; Qing-yu Cai; Ming-sheng Zhan; Li You. An interpretation for the entropy of a black hole (PDF). 2011-02-25 [2015-08-28]. arXiv:1102.5144  . （原始内容 (PDF)于2018-01-05） （英语）. 
  9. ^ Hawking, Stephen. Particle Creation by Black Holes. Commun. Math. Phys. 1975-08-01, 43 (3): 199–220 [2013-08-13]. Bibcode:1975CMaPh..43..199H. doi:10.1007/BF02345020. （原始内容存档于2015-08-26） （英语）. 
  10. ^ 10.0 10.1 許瑞福. 硬碟掉入黑洞，D槽裡的電影還會在嗎？. PanSci 泛科學. 2015-04-14 [2015-08-28]. （原始内容于2015-08-28） （中文（臺灣））. 
  11. ^ Barbón, J. L. F. Black holes, information and holography. J. Phys.: Conf. Ser. 2009, 171 (1): 1 [2015-05-01]. doi:10.1088/1742-6596/171/1/012009. （原始内容存档于2015-08-26） （英语）. The most important departure from conventional thinking in recent years, the holographic principle...provides a definition of quantum gravity...[and] guarantees that the whole process is unitary. 
  12. ^ 12.0 12.1 Mark Peplow. Hawking changes his mind about black holes. Macmillan Publishers. 2004-07-15 [2015-08-28]. doi:10.1038/news040712-12. （原始内容于2014-02-22） （英语）.  |journal=被忽略 (帮助)
  13. ^ Susskind, Leonard. The Black Hole War: My Battle with Stephen Hawking to Make the World Safe for Quantum Mechanics. Little, Brown. 2008-07-07: 10 [2015-04-07]. ISBN 9780316032698. （原始内容于2016-06-16） （英语）. It was not a war between angry enemies; indeed the main participants are all friends. But it was a fierce intellectual struggle of ideas between people who deeply respected each other but also profoundly disagreed. 
  14. ^ . CALIFORNIA LITERARY REVIEW. 2008-07-09 [2015-08-26]. （原始内容存档于2012-04-02） （英语）. 
  15. ^ Baez, John. This Week's Finds in Mathematical Physics (Week 207). [2011-09-25]. （原始内容于2014-06-12）. 
  16. ^ Charlotte Hsu. Black holes don't erase information, scientists say. phys.org. 2015-04-02 [2015-08-28]. （原始内容于2015-07-11） （英语）. 
  17. ^ Anshul Saini; Dejan Stojkovic. Radiation from a Collapsing Object is Manifestly Unitary. Physical Review Letters (American Physical Society). 2015-03-17, (114) [2015-08-28]. doi:10.1103/PhysRevLett.114.111301. （原始内容存档于2015-08-28） （英语）. 
  18. ^ Rachel Feltman. Stephen Hawking believes he’s solved a huge mystery about black holes. The Washington Post. 2015-08-25 [2015-08-26]. （原始内容存档于2015-08-26） （英语）. On Tuesday, he explained his new theory: "I propose that the information is stored not in the interior of the black hole as one might expect, but in its boundary, the event horizon," Hawking said. 
  19. ^ Gurzadyan, V. G.; Penrose, R. Concentric circles in WMAP data may provide evidence of violent pre-Big-Bang activity 1011: 3706. 2010. Bibcode:2010arXiv1011.3706G. arXiv:1011.3706   （英语）. .
  20. ^ 20.0 20.1 20.2 20.3 Giddings, Steven B. The black hole information paradox. Particles, Strings and Cosmology. Johns Hopkins Workshop on Current Problems in Particle Theory 19 and the PASCOS Interdisciplinary Symposium 5. 1995. arXiv:hep-th/9508151   （英语）. 
  21. ^ 21.0 21.1 21.2 21.3 21.4 Preskill, John. Do Black Holes Destroy Information?. International Symposium on Black Holes, Membranes, Wormholes, and Superstrings. 1992. arXiv:hep-th/9209058   （英语）. 
  22. ^ Giddings, Steven B. Comments on information loss and remnants. Phys Rev D. 1998. Bibcode:1994PhRvD..49.4078G. arXiv:hep-th/9310101  . doi:10.1103/PhysRevD.49.4078 （英语）. 
  23. ^ Nikodem J. Popławski. Cosmology with torsion: An alternative to cosmic inflation. Physics Letters B. 2010, 694 (3): 181–185. Bibcode:2010PhLB..694..181P. arXiv:1007.0587  . doi:10.1016/j.physletb.2010.09.056 （英语）. 
  24. ^ Hartle, James B. Generalized Quantum Theory in Evaporating Black Hole Spacetimes. Black Holes and Relativistic Stars. 1998: 195. Bibcode:1998bhrs.conf..195H. arXiv:gr-qc/9705022   （英语）. 
  25. ^ Nikolic, Hrvoje. Resolving the black-hole information paradox by treating time on an equal footing with space. Physics Letters B (Phys. Lett.). 2009, 678 (2): 218–221. Bibcode:2009PhLB..678..218N. arXiv:0905.0538  . doi:10.1016/j.physletb.2009.06.029 （英语）. 

外部連結

  • ：一個USENET上的物理學常見問題解答頁面。（英文）
  • Preskill, John. Do black holes destroy information?. An international symposium on Black Holes. 1992: 22. Bibcode:1993bhmw.conf...22P. arXiv:hep-th/9209058  . ：有關此悖論的各種解決方案之討論以及它們各自表面上的缺點。（英文）
  • 《自然》上有關霍金2004年提出的理論的報導（页面存档备份，存于互联网档案馆）（英文）
  • Hawking, S. W. (July 2005), Information Loss in Black Holes, arxiv:hep-th/0507171（页面存档备份，存于互联网档案馆）：霍金對黑洞么正性悖論的解答。（英文）
  • Hawking and unitarity（页面存档备份，存于互联网档案馆）：有關資訊悖論的探討以及霍金相關的工作。（英文）
  • The Hawking Paradox - BBC Horizon documentary (2005)（页面存档备份，存于互联网档案馆）（英文）
  • 互联网电影数据库（IMDb）上《"Horizon" The Hawking Paradox》的资料（英文）（英文）
  • （英文）

五月 07, 2023
黑洞資訊悖論, 英語, black, hole, information, paradox, 起源於量子力學與廣義相對論兩者的結合, 其指出物理資訊可能永久消失於黑洞中, 導致許多不同的物理狀態最終會變為相同的狀態, 跟無毛定理的內涵相符合, 這現象違反了一個科學上的宗旨, 亦即原則上, 由於量子決定性, 一物理系統於某個時刻的完整資訊會決定其它任意時刻的狀態, 量子力學中的一項基礎假設指出, 一系統的完整資訊涵蓋於其波函數, 直到發生波函數塌縮, 波函數的時間演化由么正算符來決定, 而么正性暗示了量子世界資訊的保. 黑洞資訊悖論 英語 Black hole information paradox 起源於量子力學與廣義相對論兩者的結合 其指出物理資訊可能永久消失於黑洞中 導致許多不同的物理狀態最終會變為相同的狀態 跟無毛定理的內涵相符合 這現象違反了一個科學上的宗旨 亦即原則上 由於量子決定性 一物理系統於某個時刻的完整資訊會決定其它任意時刻的狀態 6 7 量子力學中的一項基礎假設指出 一系統的完整資訊涵蓋於其波函數 直到發生波函數塌縮 波函數的時間演化由么正算符來決定 而么正性暗示了量子世界資訊的保存 8 2 在巨大橢圓星系M87核心的超大質量黑洞質量大約是太陽70億倍 1 如事件視界望遠鏡發佈的第一張圖片 2019年4月10日 所示 2 3 4 5 可見眉月形的光環和中心的陰影 這是在黑洞的事件視界光環和光子捕獲區引力的放大視覺影像 眉月形肇因於黑洞的自轉和相對論放射現象 英语 Relativistic beaming 陰影直徑大約是事件視界直徑的2 6倍 3 目录 1 主要原理 2 霍金輻射 3 主要的幾種可能解答 3 1 資訊永久喪失 3 2 資訊隨黑洞蒸發逐漸釋出 3 3 資訊在黑洞蒸發殆盡時瞬間釋出 3 4 資訊被儲存在普朗克尺度殘餘 3 5 資訊被儲存在從本宇宙分離的子宇宙 3 6 資訊被儲存在未來與過去之間的關聯 4 參見 5 註釋 6 參考資料 7 外部連結主要原理 编辑未解決的物理學問題 當資訊墜入黑洞中之後 會發生什麼事呢 關於黑洞資訊悖論 有兩項原理主導 量子決定性 給定目前的波函數 透過演化算符可確定地預測出未來的波函數 可逆性 演化算符具有逆算符 因此過去的波函數與未來的波函數具有一樣的決定性 這兩項原理的結合則表示資訊總是得以保存 1970年代中期以來 史蒂芬 霍金與雅各布 貝肯斯坦將基於廣義相對論與量子場論的黑洞熱力學推展 發現其結果不只與資訊守恆律相矛盾 而且無法解釋資訊喪失的情形 霍金的計算指出 霍金輻射將導致黑洞蒸發而消失 輻射出來的粒子也不會攜帶任何黑洞內部的線索 導致其中的資訊將永遠消失 9 10 今日許多物理學家相信全像原理 特別是AdS CFT對偶 可指出先前霍金結果的錯誤 而資訊實際上是保存的 11 2004年 霍金對先前索恩 霍金 普雷斯基爾賭局認輸 承認黑洞蒸發確實會保存資訊 12 霍金輻射 编辑主条目 霍金輻射 生成之後又完全蒸發殆盡之黑洞的彭罗斯图 掉進該黑洞的資訊會擊中奇異點 縱軸代表時間 由下而上 橫軸則代表空間 從左至右半徑從零開始擴增 1975年 史蒂芬 霍金與雅各布 貝肯斯坦提出黑洞會緩慢地向外輻射能量 導致了一個問題 由无毛定理 我們可推論霍金輻射完全與進入黑洞的物質不相關 然而 如果進入黑洞的物質是個純量子態 其狀態最終會被變換成為霍金輻射的混合態 進而毀滅原量子態的資訊 這違反了刘维尔定理對資訊守恆的預測並導致了物理上的悖論 英语 physical paradox a 8 2 更精確地說 若有個處於量子纏結的純量子態 且該纏結系統之一部分被拋入黑洞中 留下另一部分在黑洞外 現思考對應於這純態的密度算符 取這密度算符對於進入黑洞部分的偏跡數 英语 partial trace 則結果會顯示出 在黑洞外的部分處於混合態 但由於任何在黑洞內部的物體都會在有限時間內擊中引力奇点 取偏跡數的部分可能會從物理系統裏完全消失地杳然無蹤 霍金相信黑洞热力学與无毛定理的結合會導致量子資訊被毀滅的結論 然而 約翰 普雷斯基爾等物理學家則認為資訊不會在黑洞中消失 並為此和霍金與基普 索恩在1997年打了一場賭 這導致李奧納特 蘇士侃與杰拉德 特 胡夫特對霍金的理論 宣戰 蘇士侃並在2008年著書 黑洞戰爭 英语 The Black Hole War 專述此事 該書並特別說明這場 戰爭 純粹是科學上的爭論 而參與雙方仍舊是朋友 13 該書以胡夫特提出 蘇士侃賦予弦論上詮釋的全像原理作為整場 戰爭 的總結 14 目前 物理學界有數種解決此悖論的可能方案 自從1997年胡安 馬爾達西那提出AdS CFT对偶之後 物理學家們大多認為資訊是守恆的 並且霍金輻射不完全是熱力學的 而是有著量子修正 此外還有其他的可能性 譬如說資訊在霍金輻射的末尾被保存在普朗克尺度殘餘 又或者量子力學定律的修正以允許非么正性的時間演變 2004年7月 史蒂芬 霍金發表了一篇論文 其中提到事件視界的量子微擾可能可以允許資訊從黑洞中逃出 並可能可以解決此悖論 15 他的論述假設AdS 黑洞 英语 AdS black hole 與熱量子共形場論之AdS CFT对偶的么正性 在宣布他的結論之後 霍金對先前的索恩 霍金 普雷斯基爾賭局認輸 並贈送普雷斯基爾一本棒球百科全書 因為 從中可以任意獲取資訊 12 然而 索恩並沒被霍金的證明所說服 因此並未對該賭局認輸 2015年3月17日 德揚 史杜高域 Dejan Stojkovic 與安舒爾 賽尼 Anshul Saini 發表在 物理评论快报 的論文表示 若考慮原先被忽略的粒子間交互作用 霍金輻射即能符合么正性 資訊因此不會喪失 10 16 17 2015年8月25日 霍金在斯德哥爾摩皇家工学院發表演說 並認為資訊可能被儲存在事件視界上 即便原先攜帶該資訊的粒子已經墜入黑洞中 儲存在事件視界上的資訊則會隨霍金輻射重新釋放至外界 18 根據羅傑 潘洛斯的說法 量子系統中么正性的喪失並不是一個問題 因為量子測量本身即不具備么正性 潘洛斯宣稱量子系統在重力的影響之下將不再具備么正性 而黑洞中正是如此 潘洛斯提出的共形循环宇宙学嚴重依賴於資訊在黑洞中喪失的條件 這個新形態的宇宙學模型可使用對宇宙微波背景辐射 CMB 數據的詳細分析做測試 如果該理論是正確的 則宇宙微波背景辐射將展現溫度略高或略低的圓形模式 在2010年11月 潘洛斯和瓦赫 古爾扎江 英语 Vahe Gurzadyan 宣布他們在威尔金森微波各向异性探测器與毫米波段氣球觀天計畫測得的數據發現了此種圓形模式 19 但他們的結果仍在处于爭論當中 主要的幾種可能解答 编辑資訊永久喪失 编辑 優點 看似基於半古典重力較無爭議的計算所得出的結論 缺點 違反么正性 以及能量守恆或因果律 20 21 資訊隨黑洞蒸發逐漸釋出 编辑 優點 直觀上吸引人的 因為它性質上類似於古典燃燒過程中的資訊恢復 缺點 與古典和半古典重力理論 不允許資訊從黑洞內部漏出 有著較大的差異 即便在巨觀黑洞的情形之下 b 20 21 資訊在黑洞蒸發殆盡時瞬間釋出 编辑 優點 只在量子引力作用主宰時 才會與古典和半古典重力理論有較明顯的差異 缺點 在資訊釋出前的瞬間 一個極小的黑洞需要有能力儲存任意量的資訊 而這違反了貝肯斯坦上限 20 21 資訊被儲存在普朗克尺度殘餘 编辑 優點 不需要任何的資訊釋出機制 缺點 為了容納從任何已蒸發黑洞而來的資訊 此類殘餘需要無限數目的內部態 有人認為 這將有可能產生無限對的該種殘餘的量 因為它們從低能有效理論的角度來看很小 而且具備不可區別性 20 21 22 資訊被儲存在從本宇宙分離的子宇宙 编辑 優點 此為愛因斯坦 嘉當理論所預測的情形 該理論將廣義相對論擴展至具有內生角動量 c 的物質 而且沒有違反已知的任何物理定律 缺點 愛因斯坦 嘉當理論難以被測試 因為該理論的預測與廣義相對論所預測的相異處僅存在於極高密度時 21 23 資訊被儲存在未來與過去之間的關聯 编辑 優點 半古典重力即已足夠 也就是說 這不需要用到尚未被研究透徹的量子引力細節部分 缺點 違背人們的直觀認知 亦即自然是隨著時間演變的實體 24 25 參見 编辑黑洞熱力學 量子資訊 AdS CFT对偶 宇宙审查假说 全像原理 麦克斯韦妖 天文学主题 物理主题 无毛定理 貝肯斯坦上限 索恩 霍金 普雷斯基爾賭局 火牆 物理學 模糊球 弦理論 英语 Fuzzball string theory 黑洞互補性 英语 Black hole complementarity 註釋 编辑 在量子力學中 資訊的守恆被表示為量子系統隨時間的演化遵守么正性 因此一個純量子態只會轉變成另一個純量子態 而不會轉變成混合態 除非受到外界的干擾 物理學家們多認為古典和半古典重力理論在巨觀黑洞應是良好的近似 自旋 參考資料 编辑 Oldham L J Auger M W Galaxy structure from multiple tracers II M87 from parsec to megaparsec scales Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 2016 03 21 457 1 421 439 2021 05 25 ISSN 0035 8711 doi 10 1093 mnras stv2982 原始内容存档于2022 01 28 英语 Overbye Dennis Darkness Visible Finally Astronomers Capture First Ever Image of a Black Hole Published 2019 The New York Times 2019 04 10 2020 10 11 ISSN 0362 4331 原始内容存档于2019 04 28 美国英语 3 0 3 1 Akiyama Kazunori Alberdi Antxon Alef Walter Asada Keiichi Azulay Rebecca Baczko Anne Kathrin Ball David Balokovic Mislav Barrett John First M87 Event Horizon Telescope Results I The Shadow of the Supermassive Black Hole The Astrophysical Journal 2019 04 10 875 1 L1 2020 10 11 ISSN 2041 8213 doi 10 3847 2041 8213 ab0ec7 原始内容存档于2019 11 08 英语 Black Hole Image Makes History NASA JPL 2020 10 11 原始内容存档于2019 04 12 Katie Bouman The woman behind the first black hole image BBC News 2019 04 11 2020 10 11 原始内容存档于2019 04 11 英国英语 Hawking Stephen The Hawking Paradox Discovery Channel 2006 2013 08 13 原始内容存档于2013 08 02 英语 Overbye Dennis A Black Hole Mystery Wrapped in a Firewall Paradox New York Times 2013 08 12 2013 08 12 原始内容存档于2012 06 18 英语 8 0 8 1 Baocheng Zhang Qing yu Cai Ming sheng Zhan Li You An interpretation for the entropy of a black hole PDF 2011 02 25 2015 08 28 arXiv 1102 5144 原始内容存档 PDF 于2018 01 05 英语 Hawking Stephen Particle Creation by Black Holes Commun Math Phys 1975 08 01 43 3 199 220 2013 08 13 Bibcode 1975CMaPh 43 199H doi 10 1007 BF02345020 原始内容存档于2015 08 26 英语 10 0 10 1 許瑞福 硬碟掉入黑洞 D槽裡的電影還會在嗎 PanSci 泛科學 2015 04 14 2015 08 28 原始内容存档于2015 08 28 中文 臺灣 Barbon J L F Black holes information and holography J Phys Conf Ser 2009 171 1 1 2015 05 01 doi 10 1088 1742 6596 171 1 012009 原始内容存档于2015 08 26 英语 The most important departure from conventional thinking in recent years the holographic principle provides a definition of quantum gravity and guarantees that the whole process is unitary 12 0 12 1 Mark Peplow Hawking changes his mind about black holes Macmillan Publishers 2004 07 15 2015 08 28 doi 10 1038 news040712 12 原始内容存档于2014 02 22 英语 journal 被忽略 帮助 Susskind Leonard The Black Hole War My Battle with Stephen Hawking to Make the World Safe for Quantum Mechanics Little Brown 2008 07 07 10 2015 04 07 ISBN 9780316032698 原始内容存档于2016 06 16 英语 It was not a war between angry enemies indeed the main participants are all friends But it was a fierce intellectual struggle of ideas between people who deeply respected each other but also profoundly disagreed Susskind Quashes Hawking in Quarrel Over Quantum Quandary CALIFORNIA LITERARY REVIEW 2008 07 09 2015 08 26 原始内容存档于2012 04 02 英语 Baez John This Week s Finds in Mathematical Physics Week 207 2011 09 25 原始内容存档于2014 06 12 Charlotte Hsu Black holes don t erase information scientists say phys org 2015 04 02 2015 08 28 原始内容存档于2015 07 11 英语 Anshul Saini Dejan Stojkovic Radiation from a Collapsing Object is Manifestly Unitary Physical Review Letters American Physical Society 2015 03 17 114 2015 08 28 doi 10 1103 PhysRevLett 114 111301 原始内容存档于2015 08 28 英语 Rachel Feltman Stephen Hawking believes he s solved a huge mystery about black holes The Washington Post 2015 08 25 2015 08 26 原始内容存档于2015 08 26 英语 On Tuesday he explained his new theory I propose that the information is stored not in the interior of the black hole as one might expect but in its boundary the event horizon Hawking said Gurzadyan V G Penrose R Concentric circles in WMAP data may provide evidence of violent pre Big Bang activity 1011 3706 2010 Bibcode 2010arXiv1011 3706G arXiv 1011 3706 英语 20 0 20 1 20 2 20 3 Giddings Steven B The black hole information paradox Particles Strings and Cosmology Johns Hopkins Workshop on Current Problems in Particle Theory 19 and the PASCOS Interdisciplinary Symposium 5 1995 arXiv hep th 9508151 英语 21 0 21 1 21 2 21 3 21 4 Preskill John Do Black Holes Destroy Information International Symposium on Black Holes Membranes Wormholes and Superstrings 1992 arXiv hep th 9209058 英语 Giddings Steven B Comments on information loss and remnants Phys Rev D 1998 Bibcode 1994PhRvD 49 4078G arXiv hep th 9310101 doi 10 1103 PhysRevD 49 4078 英语 Nikodem J Poplawski Cosmology with torsion An alternative to cosmic inflation Physics Letters B 2010 694 3 181 185 Bibcode 2010PhLB 694 181P arXiv 1007 0587 doi 10 1016 j physletb 2010 09 056 英语 Hartle James B Generalized Quantum Theory in Evaporating Black Hole Spacetimes Black Holes and Relativistic Stars 1998 195 Bibcode 1998bhrs conf 195H arXiv gr qc 9705022 英语 Nikolic Hrvoje Resolving the black hole information paradox by treating time on an equal footing with space Physics Letters B Phys Lett 2009 678 2 218 221 Bibcode 2009PhLB 678 218N arXiv 0905 0538 doi 10 1016 j physletb 2009 06 029 英语 外部連結 编辑Black Hole Information Loss Problem 一個USENET上的物理學常見問題解答頁面 英文 Preskill John Do black holes destroy information An international symposium on Black Holes 1992 22 Bibcode 1993bhmw conf 22P arXiv hep th 9209058 有關此悖論的各種解決方案之討論以及它們各自表面上的缺點 英文 自然 上有關霍金2004年提出的理論的報導 页面存档备份 存于互联网档案馆 英文 Hawking S W July 2005 Information Loss in Black Holes arxiv hep th 0507171 页面存档备份 存于互联网档案馆 霍金對黑洞么正性悖論的解答 英文 Hawking and unitarity 页面存档备份 存于互联网档案馆 有關資訊悖論的探討以及霍金相關的工作 英文 The Hawking Paradox BBC Horizon documentary 2005 页面存档备份 存于互联网档案馆 英文 互联网电影数据库 IMDb 上 Horizon The Hawking Paradox 的资料 英文 英文 A Black Hole Mystery Wrapped in a Firewall Paradox 英文 取自 https zh wikipedia org w index php title 黑洞資訊悖論 amp oldid 73020669, 维基百科，wiki，书籍，书籍，图书馆，

文章

，阅读，下载，免费，免费下载，mp3，视频，mp4，3gp， jpg，jpeg，gif，png，图片，音乐，歌曲，电影，书籍，游戏，游戏。