霍金悖论

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霍金悖论

   霍金是本世纪最伟大的科学家，他虽然身体残疾，却有着超乎寻常的毅力，霍金是继爱因斯坦之后最杰出的理论物理学家之一，就是这样一个曾经研究出宇宙黑洞，拥有"宇宙之王"称号的天才，却发表了霍金悖论，推翻了自己30年来的研究成果，霍金悖论是什么？为什么霍金会推翻自己的理论呢？

霍金悖论
什么是霍金悖论？霍金悖论，认为黑洞这种由星体残骸演化成的漩涡会保留被吞噬物体的痕迹、而且终将释放出少量被撕碎的物质的理论。1975年，霍金创立了闻名世界的理论体系，让黑洞的概念家喻户晓。这一理论主要是说，黑洞不可能透露出东西，所有那些被它吞噬的东西将永远置身于我们的宇宙之外。这一论断被一些人称为“霍金悖论”，为了解决“悖论”从而引发了平行宇宙的概念，或者说有多个宇宙共存的说法，因为它与量子理论向抵触。量子理论在原子的水平上对宇宙加以描述，推断出信息时从来不会丢失的。如今，霍金已修改了黑洞理论，认为黑洞是可以“从新开放”的，所吞噬的信息可以以另一种形式释放出来，就像生活中的燃烧一样，只是信息的转化而已。

霍金用了30年的时间研究宇宙黑洞，证明宇宙中存在着无数的黑洞，2004年7月14日，这位剑桥大学的著名物理学家正式发表了一篇论文，认为黑洞这种由星体残骸演化成的漩涡会保留被吞噬物体的痕迹、而且终将释放出少量被撕碎的物质。黑洞和其他事物一样，应该会保存其形成时的量子力学记录。例如，黑洞可能产生于大型恒星的消亡，恒星用于核聚变的燃料用尽，在自身引力的作用下不断坍塌，最终形成黑洞。根据量子力学，黑洞应该储存了产生它的恒星及所有后来被吸入黑洞的物质的信息。但是如果黑洞某一天蒸发了，这些信息似乎也将会被摧毁。

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       2015年8月25日，霍金在斯德哥尔摩瑞典皇家理工学院做报告时，提出了一种对信息丢失悖论可能的解释，即给黑洞“植发”的方法：“我认为信息并非像人们预料的那样储存在黑洞内部，而是储存于它的边界，也就是事件视界。”他说。事件视界是黑洞的理论边界，一个任何物体都“有进无出”的球面。霍金进一步表示，信息存在于事件视界上的“超级译本”中，它们是死亡恒星及落入黑洞的物质在第一次穿过视界时形成的痕迹，可以改变通过霍金辐射所发射出的粒子的位置和时机。霍金承认这些信息并不容易恢复，但是至少会维持信息不被摧毁，这也就解决了黑洞信息悖论。“进入黑洞的粒子的信息最终回到了宇宙，”他说，“只是以一种混乱无用的形式。所以说，实际上，这些信息没有凭空消失，只是我们找不到了而已。"

霍金认为超级译本可以编码信息，也解释了这种想法背后的理论基础。“可能是这样的，”霍森菲尔德补充道，“但是其具体机制与效率还目前还不明确。而且，按照超级译本存储信息的机制，它们实际上会存储过量的信息！”

超级译本很难成为唯一的解释。最近几年，物理学家想出了一大堆点子来解决信息丢失悖论，使悖论愈发复杂。“坦诚地讲，我认为相比以前而言，信息悖论反倒陷入了更大的困境中，”瑞典乌萨普大学的物理学家乌尔夫·丹尼尔松说，“霍金表示他已经解决了信息悖论，而对我来说，这意味着又加入了一种观点，但问题是：这到底真的会解决一些问题，还是把我们丢进了更大的困惑中？我还不是很确定。”

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黑洞信息
黑洞长久以来一直是滋生悖论的肥沃温床。早在1974年，史蒂芬·霍金和以色列希伯来大学的雅各布·贝肯斯坦就证明，黑洞并不是全黑的。相反，它们会辐射出能量，被称为霍金辐射，由光子和其他量子粒子构成——这个过程极其缓慢，但最终会导致黑洞完全蒸发。霍金发现，这个理论存在一个问题。这种辐射看上去相当随机，因此霍金推测它不可能携带任何与掉入黑洞的物质有关的信息。因此，随着这个黑洞蒸发殆尽，它拥有的信息最终必定会消失。然而，这与量子物理的核心宗旨直接冲突，因为量子物理认为信息不可能被消灭。黑洞信息悖论就此诞生。

几十年来，物理学家一直在努力解决这个悖论。霍金曾认为是黑洞摧毁了信息，向量子力学提出了质疑。其他人并不赞同这一观点。毕竟，霍金的想法源自于他本人对融合广义相对论和量子力学所做的尝试——这一数学壮举本身的艰深迫使霍金必须要作一些近似才行。

如果信息无法逃逸，也无法被摧毁，就会有越来越多的信息被储存在越来越小的体积之中。但是，如果是这样的话，量子理论预言，无论在哪里，只要物质之间发生碰撞，产生一个微型黑洞的概率就会从几乎为零提高到无穷大。“你应该会在大型强子对撞机里看到黑洞，也应该会在费米实验室里看到黑洞，还应该在上世纪30年代那些房间那么大的粒子加速器里看到黑洞，”美国加利福尼亚大学圣巴巴拉分校的理论学家唐·马罗夫说，“甚至当你在草地上跳来跳去时，你也应该看到黑洞才对。”

显然，这些并没有发生。而另一种可能性，即物质和它携带的信息能够从黑洞中泄漏出来，则是不太可能的。任何落入黑洞的物质都必须要以超光速运动才能逃脱黑洞可怕的引力。最终在2004年，霍金改变了主意，他承认，黑洞最终没有摧毁信息。因为它们都很重，而且从中获取信息都要颇费一番功夫。

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霍金预言外星人
不久之前，蒂芬·霍金帮助发起了一项新的寻找智能外星生命的计划，霍金认为外星生命几乎肯定，而且存在的方式还非常多样，比如类地行星表面、气态行星大气中，甚至可能存在恒星上。如果是高维生物，可在宇宙空间中穿梭。宇宙存在1000亿个星系，每星系都包含了千亿颗行星，地球不可能是唯一存在生命的行星。霍金虽然主导监听宇宙，但也认为外星人会消灭我们，在这之前，我们要先找到它们。

他推断，外星生命的形态相当于微生物或简单的动物。但他指出，少数外星生命形态可能具有智慧，或会构成威胁，因此和这些外星生命接触，对人类来说，可能会极具破坏性。他揣测外星生命可能会侵略地球，以掠夺资源。如果人类主动寻求与他们接触，那么将是非常冒险的，毕竟宇宙中的资源是大家争夺的对象。他指外星生命可能以大量船队存在，已在母星耗尽资源，一些先进的外星人可能会变成牧民，寻求征服其它星球，并在有关星球殖民。

事实上火星曾经可能存在生命，美国宇航局目前正在火星上寻找生命痕迹，目前还不清楚火星生命与地球生命之间的关联。霍金在伦敦皇家学会一个媒体活动上透露，这是一次寻找地球以外生命的突破性举措，如果我们是智慧生物，就必须知道宇宙中是否还有其他智慧生命。一些高级文明需要拓展自己的范围，就像地球上也有游牧民族那样，只有找到合适的资源，它们就居住下来，一旦资源枯竭，再继续前往下一个恒星系统，宇宙如此之大，文明的方式也将是多种多样的。

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人类要移民星球
霍金不止预言外星人将杀戮地球，还曾经警告说："类要想长期生存，唯一的机会就是搬离地球，并适应新星球上的生活。除非人类在最 近 两个世纪内殖民外太空，否则人类将永远从世界上消失。"霍金在接受一家网站采访时说：“人类在未来数百年里必须认真考虑自己的生存问题。我看到了人类的危险，过去曾出现过多次人类的生存危机。发生类似情况的频率还会增加，我们需要十分谨慎地避免这类危机。但我是一个乐观主义者，如果人类在未来二百年间能成功向外太空扩张，那么我们就能避免灾难。

2010年早些时候，我曾警告说，人类在努力与外太空其他生命形式建立联系时应当谨慎小心，因为我们不能确定他们是否会对人类表示友好。如果我们是这个星系中唯一的智能生命体，我们应该确保自己得以生存和延续。但面对地球的有限资源和呈指数形式增长的人口数量，我们长期生存的唯一机会不是留在地球，而是向外太空寻找出路。在过去的一百年里，我们的科学技术取得了卓越的成就，如果我们想延续进步，就不得不放眼外太空。这也是我大力支持载人航天飞行研究的原因。”

霍金最后指出，人类有望驾驶宇宙飞船做时光旅行，届时从地球到银河系边缘的漫长路程仅需八十年，这给人类殖民外太空带来了技术上的可能。早在2006年，霍金就表示人类的生存系于在太空中找到新的居住地，因为地球毁于一场大灾难的可能性越来越高，他预言，人类40年后就能进驻火星。

霍金说，人类可能在20年内在月球常驻，并在40年内殖民火星，他说，向太空开发新的生存空间是维系人类继续存在的关键，因为地球毁灭的风险越来越高，“除非我们另寻新的恒星系统，否则无法找到一个像地球一样好的地方。”