霍金为什么说不能回到过去_百度知道
霍金为什么说不能回到过去
霍金称时光机理论上可行 警告不要回到过去 转载：新浪科技 作者：孝文 编辑：Ruskin
[投递] 北京时间5月5日消息，据国外媒体报道，继警告人类勿主动与外星人接触以后，英国著名物理学家斯蒂芬-霍金又抛出一个惊人言论。在一篇探讨如何建造“时间机器”的文章中，霍金详细分析了人类如何利用自然规律实现“时间旅行”的伟大梦想。尽管这一概念看起来有些荒诞，但他仍认为人类终有一天会实现这一梦想。以下是文章主要内容。虫洞是根据爱因斯坦相对论预测的连接时空中两个不同地点的假想“隧道”或捷径，上面的三维图轮廓集中呈现了这一点：负能量将时间和空间拖入一条隧道入口，并在另一个宇宙出现。虫洞至今仍是一种假设，因为从没有人见过，但在一些电影中被描述成时间旅行的通道，比如《星际奇兵》(1994年)和《时光大盗》(1981年)，前者将虫洞描述成宇宙之间有门的隧道，后者则是天体图中展现了虫洞的位置寻找穿越第四维的通道大家好，我是斯蒂芬-霍金，是物理学家、宇宙学家及梦想家，尽管身体不能活动，只能通过电脑与大家交流，但从内心中我是自由的，自由地探索宇宙，思考以下重大问题：时间旅行是否可行？能否打开一个回到过去的通道，或找到通向未来的捷径？我们最终能否利用自然规律成为掌控时间的主人？在科学界，时间旅行一度被认为是歪理学说。过去因为担心有人会把怪人的标签贴在自己身上，我对这个问题常常避而不谈。但现在，我不再那么谨小慎微了。事实上，我更像是建造了巨石阵的那些人。我对时间痴迷已久，如果有一台时间机器，我会去拜访风华正茂的玛丽莲-梦露，或是造访将望远镜转向宇宙的伽利略。或许，我还会走到宇宙的尽头，破解整个宇宙湮灭之谜。为了让这一切从虚幻变成现实，我们应以物理学家的角度来重新审视时间——即第四维。这个问题没有听上去那么晦涩难懂。每个好学的孩子都知道，任何物体都以三维形式存在，包括坐在轮椅上的我。一切物体都有宽度、高度和长度。此外，还有一种长度——时间的长度。例如，虽然一个人可能活了80岁，但巨石阵的石头却数千年屹立不倒。太阳系的运行将持续数十亿年。一切物体都有时间以及空间的长度。时间旅行意味着我们要经过第四维。要想搞明白这一点，我们可以想象正在从事一种日常活动，比如开车。开车沿直线行驶，是在一维中旅行。向左转或是向右转，则是二维旅行。驱车上下山路意味着又多增加了高度，所以是在三维空间内。那么我们怎样才能实现时间旅行？怎样才能发现穿越第四维的通道呢？无处不在的“虫洞”让我们暂时从科幻电影中寻找答案吧。在此类电影中，通常会有一台巨大而高能耗的时间机器，这台机器产生通往第四维的通道——“时光隧道”。时光旅行者——勇敢但可能有些鲁莽的人，做好我们大家所知道的准备，然后走进时光隧道，来到一个他们想要到达的时间里。这一概念可能有些牵强，事实可能与之存在着天壤之别，但该想法本身不是那么的疯狂。物理学家们也在思考时光隧道，但我们的角度不同。我们想搞清过去或未来的通道是否存在于自然规律中？事实证明，我们认为确实是这样的。而且，我们还给它们起了一个名字：虫洞。其实，虫洞无处不在，只是因为太小，我们肉眼看不到罢了。虫洞非常小，存在于时空的隐蔽处和缝隙里。你或许认为这是一个难以理解的概念，请耐心听我继续解释吧。任何物质都不是平整无暇和实心的，如果仔细观察，会发现它们上面都存在小孔和裂缝，这是一个基本的物理原理，同样适用于时间。即便是像台球一样的东西，上面也有裂缝、褶皱或空洞。现在容易说明这种情况也存在于第一个三维中。相信我，这一原理同样适用于第四维。时间也存在许多微小的裂缝、褶皱和空洞。在最小的刻度下——比分子甚至原子都小，我们来到一个称为量子泡沫(quantum foam)的地方，这是虫洞存在之处。时空中的微小隧道或捷径不停地在这个量子世界中形成、消失和重新形成。它们可以连接两个隔离的空间以及两个不同的时间。不幸的是，现实生活中这种时光隧道非常狭小，即使发现了它们，我们也不能从这个缝隙穿过——可这正是“虫洞时间机器”概念的前进方向。部分科学家认为，或许有一天捕捉到一个虫洞，将它放大数万亿倍，令其足够的大，能让人甚至飞船进入。如果我们拥有足够的能量和先进的技术，将来或许甚至能在太空中建造一个巨型虫洞。我并不是说一定可以做到，但如果真的有这种装置，那么确实很了不起。一端在地球的附近，另一端则在遥远的星球附近。从理论上讲，虫洞或时光隧道不仅仅能把我们带到别的星球。如果两端在同一个地方，且由时间而非距离分离，在遥远的过去，飞船就能在地球附近自由出入。或许恐龙会看到飞船登陆的场景。“疯狂科学家”悖论如今，我意识到以四维方式思考并不容易，虫洞是一个令你绞尽脑汁的概念。我一直想做一个简单的实验，揭示人类通过虫洞的时间旅行是否可行，或是现在，或是未来，我喜欢简单的实验和成功后的香槟酒。所以，我将自己最喜欢的两件事情结合起来，探讨时间旅行是否可行。让我们设想一下这样的场景，我参加一个为未来旅行者举办的欢迎宴会。由于出现意外，我没有让别人知道，直至欢迎宴会结束以后。我写好了邀请函，注明了准确的时间和空间坐标。我希望它能以这样或那样的形式存在数千年。或许，未来一天有人会发现邀请函上的信息，利用虫洞时间机器回到我的宴会，证明时间旅行将来是可行的。与此同时，时间旅行贵宾应该随时会降临，五个或一个。但就在我说话的工夫，仍没有人到来，真是惭愧。我希望至少未来的“环球小姐”能踏进这扇门。这项实验为何不奏效？一个原因可能是回到过去的时间旅行所存在的问题——我们称之为悖论，一个众所周知的问题。探讨悖论是一件很有趣的事情，最著名的悖论通常被称为“祖父悖论”。我有一个新的简化版本——“疯狂科学家”悖论。我不喜欢一些电影中科学家被描述成疯狂的群体，但在这种情况下，确实如此。这个家伙决心建立一个悖论，即便付出生命代价在所不惜。可以想见，他是在建造虫洞——仅需一分钟就来到过去的时光隧道。通过虫洞，这位科学家可以看到他一分钟以前的自我。如果这位科学家利用虫洞向以前的自我开枪，会发生什么事情？他现在已经一命呜呼。那又是谁开的枪呢？这便是一个悖论，听上去毫无意义。但这却是那种让宇宙学家做噩梦的状况。这种时间机器会违反整个宇宙所遵循的基本规则。我认为一切皆有可能。如果真是如此，那么就没有任何办法阻止整个宇宙陷入混乱。所以，我认为有些事情总会发生以阻止这种悖论。探索通向未来的“钥匙”在某种程度上，这或许是科学家永远不会发现他面临向自己开枪境地的原因。在这种情况下，我只能遗憾地告诉大家，虫洞本身就是一个问题。最后，我认为像这样的虫洞不能存在，原因就是反馈。如果你有到摇滚演唱会现场观看演出的经历，你可能会辨别出这种尖利的噪音。这就是反馈，引起反馈的原因很简单。声音进入麦克风，通过电线传播，经由扩音器令声音放大，在一个环状物内绕来绕去，每次令声音比上一次更大。如果没人阻止，反馈能够破坏音响系统。虫洞也会遇到这种问题，只不过声音换成了辐射。一旦虫洞变大，大自然的辐射物会进入，最终形成一个环路。反馈变得如此强劲，最终摧毁虫洞。虽然微型虫洞确实存在，也有可能在某一天不断膨胀，但持续时间不会太长久，所以不能当作时间机器使用。这是没人能及时回到我晚会的真正原因。任何通过虫洞和其他方式回到过去的时间旅行或许都是不可能的，否则，悖论就会出现。因此，遗憾的是，回到过去的时间旅行应该永远不会上演。对于寻找恐龙的人来说，这会令他们大失所望，但对于历史学家而言，他们可以彻底解脱了。故事到此并未结束。这并没有使所有的时间旅行不可行。我确实对时间旅行深信不疑，对通向未来的时间旅行更是如此。时间就像河流，我们每一个人仿佛被时光的流动无情地卷走，只不过时光是另一种形式的河流——以不同速度、在不同地点流动，这是通向未来的“钥匙”。一百多年前，爱因斯坦最早提出了这一概念。他认为，世上应该存在让时间慢下来的地方，以及让时间加速的地方。他绝对是正确的，证据恰恰就在我们的头顶。这便是全球定位系统，简称GPS。一个卫星网络正在地球周围轨道运行，它们使得卫星导航成为可能，同时还表明时间在太空的运行速度快于在地球上。每一艘太空飞船内部都是一台运行精确的钟表。虽然如此精确，但每天仍会快十亿分之一秒左右。卫星导航系统必须为此做出矫正，否则，微小的差异就会扰乱整个系统，令地球上所有的全球定位系统每天都会出现大约6英里(约合9.7公里)的误差。你可以想象由此造成的后果。钟表并不存在这样的问题，走得快是因为时间在太空比在地球运行快。造成这种非同寻常影响的原因是地球的质量。爱因斯坦发现，物质会减缓时间运行速度，就像是河的下游一样。物体越重，对时间的阻力越大。这种惊人的事实为通向未来的时间旅行开启了大门。引力无穷的超大质量黑洞恰恰在银河系中心，距离地球2.6万光年远的地方，拥有银河系中最重的天体——一个质量相当于四百万个太阳的超大质量黑洞，在自身引力作用下，它被压缩为一个点。距离这个超大质量黑洞越近，遭遇的引力就越强。一旦距离其过近，连光线都无法逃脱，会被吞噬。这样的超大质量黑洞对时间具有显著的影响，令其减缓的速度远远超过银河系中的任何物体。这使得它是台“天生的时间机器”。我喜欢想象宇宙飞船如何能充分利用这种现象。如果某个航天机构正在控制从地球发射的探测器，他们会发现绕轨道运行一圈的时间为16分钟。对于飞船上的勇敢者来说，靠近这个超大质量物体，时间就会慢下来。在这里，引力影响远比地球引力极端。机组人员的时间将会减慢一半。对于原本每圈要耗费的16分钟，他们其实仅经历了8分钟。想象一下，当飞船及机组人员绕这个黑洞运行五年时，别的地方已经过去了十年。当他们回到家乡，地球上的人比他们老了五岁。所以，超大质量黑洞就是一台时间机器，当然，这还不是非常的实用。超大质量黑洞之所以比虫洞更有优势，是因为不会激发悖论。此外，它不会因反馈走上自我毁灭之路。然而，通向未来之旅并非一路坦途。地球距离未来世界漫长无边，让我们距离未来非常遥远。幸运的是，我们还有另一种时间旅行方式，这也是我们建造货真价实的时间机器最后、也是最大的希望。旅行速度必须超级快，甚至比避免被吸进黑洞所需要的速度还快。这是因另一个涉及宇宙的奇怪事实所致。宇宙中存在着速度限制，即每秒钟18.6万英里(约合30万公里)，亦称光速。任何物体不能超越这一速度。这也是科学界最成熟的理论原则之一。无论是否相信，以接近于光速的速度旅行可以将你送达未来世界。要想理解这一点，我们可以想象一个具有科幻色彩的交通系统——一条遍布地球周围的轨道，为超高速火车准备的轨道。我们将利用这列想象出来的火车，尽可能地接近于光速，看它如何变成一台时间机器。列车上的乘客购买了通向未来的单程车票。火车开始加速，越来越快，不久开始绕地球一圈圈运行。如何突破速度限制达到光速意味着绕地球运行速度要飞快，比如每秒钟绕7圈。不过，无论这列火车的动力有多强劲，它永远也无法到达光速，因为物理学原理令其做不到这一点。假设它接近光速，距离这一终极速度还有一点距离。现在非同寻常的事情发生了。列车上的时间相对于地球开始减缓，就如同靠近超大质量黑洞一样，而且有过之而无不及。列车上一切物体的活动都变慢。这是为了保护速度限制，原因并不难理解。想象一个孩子跑向迎面而来的火车。他前冲的速度增加至列车的速度上，所以，他难道不能在意外中突破速度限制吗？答案是否定的。自然规律会令列车上的时间减缓，使得这一幕永远不会发生。这个孩子跑得再快，也不能打破速度限制。时间总是会减慢，足以“保护”速度限制。这一事实源于耗费多年踏上未来之路的可能性。想象一下这样的场景：日，一列火车离开车站，绕地球轨道一圈又一圈，直至100年以后，最终在2150年新年夜停下来。此时，乘客们在世上的时间也只剩下一周，因为身在火车上，时间过得非常慢。当他们离开火车，会发现一个完全不同于车上环境的世界。在一周内，他们已经在通向未来的道路上前进了100年。当然，建造一列能达到这种速度的超高速火车的可能性微乎其微。不过，我们已经在位于瑞士日内瓦的世界最大的粒子加速器——大型强子对撞机——建造了这样的装置。大型强子对撞机位于瑞士和法国交界地下100米深处一条总长16英里(约合25.75公里)的环形隧道内，一旦开足马力，这台对撞机能在瞬间从零加速至每小时6万英里(约合每小时9.7万公里)。令动力和粒子的速度变得越来越快，直至它们能以每秒1.1万圈的速度绕隧道运行，这时，速度将接近于光速。但是，就像是上面描述的那列火车一样，它们永远无法到达这一终极速度，最快只能达到光速的99.99%。发生这种情况的时候，进行时间旅行是不切合实际的。由于一种称为兀介子的“短命”粒子，使我们了解了这一点。通常情况下，兀介子会在250亿分之一秒内分解。当它们被加速至接近光速时，寿命是以前的30倍。“天上一日，地下一年”情况的确就那么简单，如果我们想踏上未来之旅，那么速度必须快。我认为实现这一目标的唯一途径是进入太空。在人类历史上，速度最快的载人飞船“阿波罗”10号，速度为每小时2.5万英里(约合每小时4万公里)，但要实现在时间中旅行，我们的速度必须是“阿波罗”10号速度的2000倍。按照这种思路，我们应该先制造一个巨大的飞船，里面可以装载着巨量燃料，令其加速至接近于光速，在全负荷动力运行下，实现这一目标仍需要六年时间。由于飞船如此的庞大和沉重，最初的加速度相对平缓。随着时间的推移，飞船速度非常快，不久即覆盖广大区域。一年以后，我们到达了系外行星。两年后，它的速度将达到光速的一半，距离太阳系越来越遥远，再过两年它可能会已经达到光速的90%。在发射四年后，飞船距离地球30万亿英里(约合4.8万亿公里)远，这意味着飞船将开始时间旅行，届时，它的速度接近于光速，在船上呆一天，相当于在地球上呆两天。再经过另外两年全负荷动力飞行，飞船将到达其最高速度——相当于光速的99%。在这一速度下，在船上呆一天，那就意味着在地球上度过一年的时间。飞船确实“飞进”了未来。时间变慢还有另一个优势，从理论上讲，这意味着我们一生当中可以跨越无尽的距离。探索银河系边缘之旅将耗费80年的时间。然而，未来之旅真正惊奇之处在于，揭示整个宇宙有多么的奇特。在宇宙中，不同的地点，时间运行的速度不同；微小的虫洞存在于我们周围每一个角落；最终，我们将利用掌握的物理学知识，成为穿越第四维的真正宇宙旅行者。
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霍金新理论解答宇宙为何会膨胀
　　据英国《每日电讯报》报道，著名天体物理学教授斯蒂芬?霍金提出了一个新观点，解释为什么宇宙大爆炸产生了像我们今年所看到的浩瀚的宇宙。　　因为相距特别遥远的区域拥有相似的背景温度，因此天文学家可能会推断早期宇宙是以令人难以置信的速度发生膨胀。他们已经提出临近区域(具有类似宇宙特征)迅速膨胀的方法，用来解释被他们称作膨胀的这种宇宙迅速扩张过程。但是这引出一个问题：为什么宇宙首先会发生膨胀？现在《新科学家》杂志发表了剑桥大学的霍金教授提供的一个答案。这个结果是由他跟巴黎宇宙粒子和宇宙哲学实验室的托马斯?赫特格共同合作得出的。　　霍金最出名的尝试是，将非常小的量子理论、引力理论和涵盖非常广的广义相对论，与被称作量子引力的新理论结合。量子力学充满各种奇怪的想法，并能增强人们对宇宙膨胀理论的新认识，宇宙只有原子大小时，就出现了膨胀现象。根据量子理论，当一个光粒子从A点运行到B点时，它不只沿一个途径运行，而是同时探索每一条途径，越直接的路径被利用的次数就越多。在历史学中这被称作总数，霍金教授和赫特格为宇宙学提出了相同理论。　　这个理论可以利用数学对象波函数(与光粒子类似)描述早期宇宙。两年前这个科研组指出，这意味着宇宙没有独特起源：宇宙波函数包含多数发展方式。这是一种反直观认识：他们争辩说，宇宙以每一种可以想象得到(和一些甚至想象不到)的方式开始。由于这种非常丰富的开端(就像上帝视野中每一种可以想象得到的创造物)，大部分宇宙婴儿衰亡，只留下现在我们能看到的成熟宇宙。　　但是这种理论跟其他任何新观点都一样，也存在不足之处。两位教授发现他们无法解释宇宙迅速膨胀的原因和宇宙演变遗留下来的所谓的宇宙微波背景、宇宙大爆炸回音的影响、探测气球和太空探测器能测量的创造物遗物等迹象。现在，加利福尼亚大学的詹姆士?哈特勒教授和桑塔?芭芭拉在发表在《物理评论快报》上的一篇论文中意识到，他们对宇宙膨胀的早期评估是错误的，因为他们没有完全考虑到理论预测和我们的回声观测资料之间的联系。　　赫特格说，首先，他们发现最可能的宇宙历史是，宇宙在开始阶段“仅经历了小规模膨胀，这与观测资料矛盾。”现在他们根据有限的宇宙观测资料进行修改，发现波函数确实能预测更长时期的宇宙膨胀。霍金教授告诉《新科学家》杂志说：“这项提议能解释为什么宇宙发生膨胀。”将我们有限的观测区域考虑在内，该科研组已经总结出一个新宇宙学理论。　　大部分宇宙模型是前后颠倒的，你从一个定义名确的宇宙初始状态开始向前发展。然而霍金和赫特格表示，我们无法，也不可能知道宇宙开始阶段的初始状态。我们只知道宇宙的最终状态，就像现在我们知道的一样。　　他们的观点以我们现在观测到的宇宙状态作为开端，这个道理跟现实中在一个很大范围内，你没必要选择一个量子理论来解释宇宙行为和向后推测，确定它的初始状态是一样的。他们争辩说，宇宙不只有一个独特的开端和历史，而是有多个不同的开端和历史。　　这种新理论非常具有吸引力，因为它与最普遍的“超弦理论”相符。赫特格表示，弦理论允许除了我们的宇宙之外的“多个难以想象的不同类型的宇宙”存在，但是该理论不包含对它们进行选择的标准，因此无法解释为什么我们的宇宙会出现上述演变过程。他说：“为此需要一个宇宙波函数理论。”现在宇宙哲学界已经有一个这样的理论。下一步是找出能进行实验的特殊预测结果，以证实这种宇宙如何诞生的新观点。
文章来源：新浪科技如何评价霍金关于「黑洞不存在」的最新论文？
新闻事件：虽然他在2004年就已经发表过相关观点，但以论文形式发布还是最近的事，该如何评价霍金这一最近的研究成果呢？Nature News：「」 已重定向至此。霍金在论文中并没有提到『没有黑洞只有”灰洞“』，我国媒体普遍采用的标题『没有黑洞只有”灰洞“』又是怎么一回事？从科学发展的角度来讲，出现这样的冲突时，我们应该重新定义『黑洞』，还是另起炉灶定义一个新的名词？
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谢邀！短答案：霍金不是真的说黑洞不存在，而是event horizon事件视界不存在。其实就是说霍金认为现今科学界对黑洞的传统理解有误，给出了更新的理论来定义黑洞。*******首先，霍金的这篇论文还没经过同行评审过程（peer review process），是几天前才提交的。而且论文说的是他的想法和初步的假说，就两页正文而已，没有数学上的推理。不过大牛就是大牛，两页正文就轰动全球了。我就不评论对或错了，就给大家解释一下到底是怎么一回事情。1. 传统对黑洞的理解和一直没能解决的问题先简单说一下。这几十年来，我们认为黑洞有event horizon事件视界。这个区域就好像河流瀑布一样，如果你的船还没到瀑布，你有可能逃离。可是如果你过了某个点，进了瀑布掉了下去，就无法逃离了。过了事件视界的边缘，连光都逃不走。不过学界一直有一个很大的问题：black hole information paradox 黑洞信息悖论。这是相对论和量子物理造成的悖论。就是物理信息进入黑洞就消失了，也就是破坏了unitarity（可以理解为信息统一性。）在正常空间里，物理信息不会也不能消失。所以黑洞的这个信息消失概念违反了正常物理定律。所以黑洞研究应该说才刚开始，原本就需要重新定义。2. 重新定义黑洞的理论学术界有很多学术界其实年年都有提出不同重新定义黑洞的理论。各种各样的理论多得我数都数不过来。有些理论解决了信息流逝的问题，不过同时又带出了新的物理问题。而有些理论虽然无法解决信息统一性的问题，不过至少试着解释为何可以让信息流逝。霍金的这篇论文其实就是答复去年玄理论界里很有名的Polchinski和同事们提出的一个新理论：事件视界火墙论。这个理论去年其实在学术界满有名的，解决了信息消失的问题。说：在事件视界边缘里，有个火墙（firewall）。任何要进入黑洞的物质或能量会在事件视界被这个火墙烧毁。而这个火墙是由量子关联从黑洞伸出来的能量。因此，信息并没有真的消失在无限密的黑洞里。3. 霍金的新定义我个人觉得霍金真不愧是大牛，论文超有气派的。两句话带过就否认Polchinski的理论。还直接把事件视界给否认了，让Polchinski建立在事件视界上的火墙理论连立足之地都没有了。当然，谁对谁错，还是其它的理论或许才是对的，那还真不好说。不过下一代研究黑洞的物理学家们的饭碗是绝对可以保证的。霍金在这篇论文中提出，event horizon事件视界不存在，不过有apparent horizon表面上像似事件视界存在某段时间（当然是天文数字的某段时间）。简单的来说，看上去好像质量和能量（物理信息）一去不返的进入了黑洞，通过了不可返回的事件视界，进入了一个无限密度的点。其实，只不过我们看上去是这样而已。物理信息没有消失，黑洞也不是无限密的，虽然的确非常非常密。黑洞也应该重新被定义为一个亚稳态的引力场。因此，unitarity理论上不需要被破坏，不过因黑洞诞生的混乱chaos，难已达到deterministic确定性，而导致物理信息实际上还是有消失的。再说回瀑布的比喻，这里的新定义也就是说，小船掉下瀑布后，还是可能回来的，只是什么时候回来，回来时候是什么样的，我们不知道。只是在我们三维空间和对时间线性的理解里，看上去船掉下瀑布，像是回不来了，而就算船回来了，那面目全非的样子我们也不认识。霍金举的例子就是，物理定律上来说，气象学家们没道理不能百分百准确预计天气，不过因为非常多变量的混乱状态，无法实际预测，所以实际上信息还是有流逝。这里我要说一下，振动学里有chaos theory混沌理论，混沌是可以有确定性的。所以霍金的新理论的确可以解决黑洞信息流逝的悖论。*****还有：霍金没有说什么”灰洞“。不知道哪位媒体异想天开想出来的词。不过我个人认为蛮有意思的。但是霍金新的定义中的黑洞，对观看者或要掉入黑洞者来说，跟传统理解并没什么改变。靠近黑洞，时间照样会慢，黑洞的引力照样会把你变成拉面。
这是前几天Matt Strassler写的科普文章， 没事翻译过来玩玩， 互相学习下两个矛盾的理论量子理论（也称作量子力学）现在被认为是隐藏在自然界所有物理过程背后的数学规律。它不能精确预言会发生什么， 只能预言每种具体可能的发生概率。 当你把所有可能发生的概率加起来刚好等于1, 概率的考虑才自洽和合理正确的。 量子理论的正确性已经深入人心， 它的一个推论就是信息是守恒的， 既不会丢失， 也不能真正完全被拷贝； 至少原则上你能从系统初始状态的信息算出系统结束时的所有信息。 如下图， 它展示了两个粒子碰撞时， 产生一些新粒子出来， 但是它们携带了初始碰撞的两个粒子的本质和性质， 尽管可能已经凌乱成另外一种形式了。图1: 在所有的量子理论中， 信息进去的都还会出来， 可能变杂乱了但还是完备的。广义相对论是爱因斯坦引力理论的总结， 引力可以看作是时空弯曲的一种效应。 广义相对论精确预言物理过程的发生， 而不是像量子理论以概率的形式来预言。从相对论诞生的1915年到1958年, 人们逐渐理解认识到足够致密的物体会形成黑洞。 黑洞周围的引力非常强， 强到足以剧烈弯曲它周围的时空， 使得一个物体靠近它时如果穿过一个叫黑洞视界的分界线将会有去无回。 下图展示了两个壳状物体变得足够致密时形成黑洞视界的过程。 根据广义相对论， 这两个壳层的信息进入黑洞后就再也出不来。图2: 在广义相对论中， 进入黑洞后就再也不会出来。 （1） 两个壳层状物质在自身重量下塌缩。 （2） 当它们足够致密时视界形成。 塌缩的壳层的信息永远被锁住了黑洞里面。等下！ 以免你们被误导， 说下想画一个黑洞以及它里面的信息其实是不可能的。 我的图不能描述时空是怎样弯曲的； 为了理解整个故事， 你只能承认黑洞里面的时钟和黑洞外面的时钟走的速度完全不一样， 而它们与远离黑洞的时钟走的速度更是不一样。 严格的说， 不要把我的图太当回事， 它只是用来阐明概念而不是精确描述。视界不是一个实体， 只是一个空间区域的概念， 任何物体进入之后都不能逃离的分界线。 想象下一个有名的类比， 一只小船正在靠近瀑布， 显然水流的速度是逐渐变快的。 一旦小船距离瀑布足够近， 引擎所能提供的最大速度都比那里的水流速度小时， 这支小船的悲剧命运就已经被决定了：它只能被冲下瀑布， 绝对不可能再回头了。 此时， 船长还并不会察觉到什么， 在他眼里这只是一条大河波浪宽其中普通的一段， 然而， 当船长发现前面有瀑布的危险准备掉头时， 问题真的来了， 因为他发现无论如何都不可能再后退一步。 类似地， 在广义相对论里， 当你穿越黑洞视界时， 你也不会意识到什么， 只当你准备逃离黑洞时才发现自己靠得太近已经不能逃离如来佛祖的手掌心了。图3： 当你穿越有去无回的边界时没有任何察觉。 当你察觉危险时你才会意识到已经太迟了。 黑洞视界也一样， 它只是一个位置而不是一个实体。黑洞信息悖论 The “Black Hole Information Paradox”黑洞信息悖论起始于年左右霍金提出的著名的霍金辐射， 环绕黑洞的量子场实际上会辐射粒子然后会使黑洞变小， 最终蒸发掉， 也就是说彻底消失了。 图2里说进入黑洞的壳层物体的信息进入了黑洞， 而下图4却说黑洞最终消失了。 那么自然要问进入黑洞的信息跑哪去了呢？ 如果它和黑洞一起消失了， 那将是违背量子理论的。图4： （1） 壳状物体塌缩； （2） 视界形成， 霍金辐射在黑洞表面出现； （3） 霍金辐射带走了能量使得黑洞变小 （4） 最终黑洞完全蒸发。 似乎进入黑洞的信息也蒸发消失了， 违背了量子理论。一个自然的想法只能是信息或许在霍金辐射的过程中跑出来了吧? 但问题是黑洞里的信息是没法跑出来的， 因此剩下唯一的可能就是霍金辐射里拷贝了进入黑洞的物体的信息， 但这样的话， 等于有了两份信息， 一份在黑洞里， 一份在黑洞外， 这同样违背量子理论。图5：: 也许信息存储在霍金辐射里？ 但信息不能逃离黑洞， 所以它以某种方式拷贝到霍金辐射里去了， 这样就有了两份信息， 同样违背了量子理论。当然， 也许只是量子理论是不完备的， 黑洞物理迫使我们思考能否进一步发展量子理论来使其适应更广的范围， 就像爱因斯坦在广义相对论拓展了牛顿定律的适用范围一样。 霍金在这样的道路上思考了三十年。互补原理 Complementarity: Saving Quantum Theory然而， 另外一些人并不认为是量子理论需要修正， 而是广义相对论出问题了。 1992年， 有人提出了一个称作互补原理的理论来说明黑洞里面和外面的信息都没有违背量子理论（这个想法后来又被Susskind以及合作者们发展了）。 具体说来， 就是黑洞外面的观测者会看到信息堆积在黑洞视界表面， 然后通过霍金辐射跑出来了。黑洞里面的观测者会看到信息落入黑洞里面了， 但由于里面和外面的观测者并不能交流， 因此也就没有悖论。图6： 互补原理表明这取决于贯彻者的视角。 黑洞外面的观测者看到信息存储在黑洞视界外面（2a）可能转为霍金辐射（3a）。 只有落入黑洞的观测者（2b）看到信息在黑洞里面。这个想法仍然有隐患, 因为它要求很多奇异的物理过程发生。 其中一个称作“全息照相（holography）”， 它是由‘t Hooft和Susskind发展的一套理论。 这个理论说黑洞内部， 由引力主导的三维空间物理过程， 通过一种神秘的变换使其跟在黑洞视界的二维表面上看到的一样， 在这个表面上二维的方程就能描述所有的物理而且根本不用引入引力这个概念。图7：互补原理要求黑洞里面发生的一切能够同等的就像它们在黑洞外面一样。 不可思议的是， 这在1990s和2000s年代证明并非不可能， 弦论， 作为广义相对论的量子化版本， 至少在某些条件下是成功的。这个理论听起来很疯狂， 但90年底后期， 在某些情形下， 它被证明是正确的。 1997年， Maldacena猜想在不需要引力的情形下， 弦理论（一种引力量子化理论， 是宇宙本质描述理论的一个候选者） 实际上等同于量子场论， 而且只需要更少的维度。全息照相理论的成功给互补原理的解释增加了可信度。 另外， 场论和弦论给出了一个非常强的观点（或许可以称作是证明？）， 小黑洞能够在一个对应的量子场论能够描述的过程中形成和蒸发， 而且像所有量子理论一样， 在这个过程中信息守恒。 到了2005年， 甚至霍金开始考虑接受这个观点—— 事实上， 就像互补原理提出的那样， 黑洞不会吞噬信息，
而是广义相对论需要修改。火墙 The Firewall and the Current Turmoil全息照相原理依然是不够清晰的， 黑洞蒸发是一个很微妙的过程， 尚且没有量子方程能够描述这个过程。 Almheiri, Marolf, Polchinksi 和Sully等人在尝试找方程的过程中发现互补原理有自我矛盾的地方， 当黑洞蒸发到一半的时候会表现出来。 这个观点十分玄妙， 牵涉到“量子纠缠”理论， 它曾被爱因斯坦称作“幽灵”， 却如今已经被用到量子计算机中了。 简单粗暴的说， 霍金辐射带走的信息太多以至于留在视界上的不够多来用于全息照相黑洞内部。 结果是， 当观测者落入黑洞时并不是之前所预期的不被察觉的穿过， 相反， 观测者根本进入不了黑洞内部却被环绕在视界外面的“火墙”给点着烧成了灰烬。图8： 但是当黑洞蒸发时， 互补性原理本身产生了更严重的悖论。 如果黑洞外面的观测者看到黑洞蒸发但不导致信息的损失， 那么一个落入黑洞的观测者将会在视界上撞到一个称作“火墙”。 这与广义相对论的预期极其不符！火墙的发现使得广义相对论需要做重大修改。如果它是对的， 一旦黑洞开始显著蒸发， 我们之前所理解的黑洞， 即黑洞有个内部区域而且视界只是一个有去无回的分界线的认识是完全错误的。因此悖论又回来了！ 似乎变得更加糟糕了。 量子理论和互补原理似乎是正确的， 但广义相对论不是需要小补而是要大动手术！ 即使在弦论里也没有像全息照相术那样合适的手术可做。 但是场论/弦论表示量子理论可以描述黑洞形成和蒸发， 所以信息是不会消失的。 那么互补原理能够被其他东西替代么？ 或者是引出悖论的什么地方其实是错的？所有人都很困惑， 有无数的方案试图解开这个谜， 不过你们很可能一无所知。 媒体只会告诉你霍金的观点， 虽然霍金很出名， 但他真的只是很多提出方案的人其中普通的一个。 所有的方案都遇到同样一个问题： 没有足够的方程对具体物理过程提供证据和细节。 事实上另一方面， 正是因为没有足够的方程导出了火墙悖论， 我们很难从另外一套缺少足够描述细节方程的理论里搞清楚这个问题。即使霍金只是很多试图解决问题的人中的一员罢了， 他的方案也缺少具体的方程， 甚至很可能根本就是错的， 你肯定还是忍不住想知道他的看法。
不过很难不用方程说清楚， 下图9是我尽最大努力的诠释。 霍金指出虽然黑洞外部物理过程简单， 但黑洞内部变得非常复杂。 复杂系统， 就像天气一样会表现出混沌的特征， 这使得它们在量子理论的框架之外都已经变得不可预测。 他似乎想说是这种复杂性使得视界不稳定从而允许被黑洞吞噬的信息从里面泄漏出来。 当然这将违背霍金自己关于广义相对论的理论， 因此我想他的意思是广义相对论需要修正。 他的论证最后停在场论/弦论上， 我猜测他把修改的希望寄托在了弦论上。 现在好了， 进入黑洞的东西最终会出来， 黑洞就不在黑了—是所谓的“灰洞”或“亚稳态引力束缚系统”或“显黑洞”， 但或许“黑”并不是准确的词汇。图9： 霍金想法的简单图解， 因为我以及所有我讨论的人都不明确知道他心里想的是什么， 如果不对向霍金表示道歉。 记住霍金只是很多提出解决方案的人里其中的一个， 而且也没说是目前最好的。但是这个解决方案里显然有很多问题， 至少火墙之迷在黑洞蒸发到一半的时候已经出现， 而不仅仅是蒸发快结束的时候。 因此黑洞泄漏信息的时候依然很大——这和霍金的方案里很不一致。 所以不要期望就霍金的看法达成一致， 更不要说在没有具体方程计算的情况下了。你学到的关于黑洞的知识仍然还是对的。天体物理学家不用担心他们所思考的恒星级黑洞或者星系中心的黑洞会有任何变化。至少对于一个质量足够大的年龄不太老的黑洞， 霍金的看法不会导致改变你能测量的任何物理量。 如果不幸你掉进去了， 你仍然出不来， 也不能给外面的任何人传递信息。 因此就算在法理上证明没有黑洞， 在宇宙中几乎每一个星系的中心， 仍然有一个神奇的暗洞（spectacularly-dark hole）。不要指望持续了40年的迷题很快被解决。 最终的解决很可能来自一个你没听说过的年轻物理学家， 或者那个人还没出生呢。
我从昨天下午开始读有关的东西，因为此前没有了解过相关方面的进展，所以比较困难，不过我勉勉强强弄懂了一些，如果我写的东西有问题欢迎专业人士指出。我把我理解这个问题过程中的一些关键点列出来，如果不是专业人士可以直接看用粗体标出的部分。持续更新中。1、黑洞里面的东西是难以逃逸的。我在回答「」这个问题的时候曾经扯过这方面的淡。因此我觉得我有必要来回答一下这个问题，在当时用黑洞的模型来回答那个问题的时候，我的假定是：死亡笔记发挥作用需要信息的传播，而红葫芦的作用是阻隔信息的传播。而如果希望能完全阻断信息传播，那么我们会期待红葫芦就是一个小型的黑洞。我在那个问题的回答中提到：「黑洞内的物质即使以光速逃逸，也无法逃离黑洞的范围。」当时我没有对「范围」进行很严格的定义，只是估算了一下 Schwarzschild 半径，这样的观点到了回答现在这个问题的时候就可能有些不适用了。这里我们需要比较仔细地来说明一下这个「边界」的问题：对「事件视界」的理解涉及到对光锥的认识，大家可以参考
在「」问题下面的回答，这里的光锥是完美的锥形。黑洞的「事件视界」可以看成是一个类似与光锥的「光球」，我们首先把这里的球也是完美的球（稍后讨论这一问题）。黑洞以内和以外的两个事件无法建立起因果联系，在黑洞里面产生一个粒子和在黑洞外面湮灭一个粒子二者之间不存在关联。2、真空不是「没有物质」，真空中可能不断产生互为反物质的粒子对。前段时间在讨论「」和「」等问题的时候我们就已经看到，真空并非是「什么都没有」，而是可能不断产生产生互为反物质的粒子对。在黑洞的附近，同样可能存在这样的反物质粒子对。3、黑洞可能会吸引互为反物质的粒子对的两个粒子中的一方，而这就等效于有粒子从黑洞辐射出，这就是「霍金辐射（）」。以上是一个简化的描述，一个让我自己可以明白霍金辐射的原理的说法是来自对
的理解：Schrodinger 方程解一个散射问题（例如，1D 有限高度势垒），当一束平面波射向势垒，我们可以看到反射波（R）和一个指数衰减的透射波（T），归一化条件可以给出：。当散射势很高时，不难想象，射入的平面波会全部反射，而完全没有透射。当换成 Dirac 方程（或者 Klein-Gordon 方程）时，情况会很不一样。我们都知道 Dirac 方程预言了反粒子的存在，同样的，当用 Dirac 方程来处理这个散射问题时，当散射势很高时，归一化条件会给出：。方程的解有两个反常之处，其一是在通常被认为是禁戒的区域，出现了透射；其二是反射出来的粒子甚至可能比入射的粒子还要多。霍金辐射为 Klein 悖论提供了一个实例，黑洞可以不断辐射出粒子，与此同时，黑洞自己的质量也在减轻。本部分参考了：（1）（2）4、幺正性（归一化条件，unitary）与能量（信息）守恒是联系的。根据 Schrodinger 方程，有：因为归一化条件：对矩阵 U 而言，这就是所谓的幺正性条件：类似的，我们可以考虑波函数
的演化。定义 S 矩阵,使得：此时的幺正性条件即为：在量子统计中，我们用密度矩阵来处理统计问题。例如，对于一个辐射，我们可以计算它的密度矩阵。假如有 N 个 2 态粒子，那么系统的总状态数即为 2^N，可以用一个 2^N × 2^N 的矩阵来表示。如果觉得用矩阵的方式很难理解，那么可以考虑只有对角元的特殊情况。量子纯态下的密度矩阵定义为：根据 Heisenberg 方程，类似的，就有：写成求迹的形式，就是归一化条件：关于幺正性跟能量守恒的联系，熟悉信号处理的朋友还可以联想：Fourier 变换是一个幺正变换（参见：），因此， 也就有了能量守恒的意味。5、霍金辐射会破坏信息的守恒。信息悖论的描述没有那么简单，下面给出的一种简化的表达。如图，考虑霍金辐射的过程，在黑洞的附近 B 处有刚刚向外发射的霍金粒子，与此同时黑洞内有反粒子
C 。宇宙远离黑洞的其他地方有辐射 A。计算 A 部分辐射的熵：如果在没有黑洞以前，系统处在一个纯态上：，那么在黑洞完全蒸发之后，系统应该仍然回到
的态上。（第 4 部分的讨论）因此当霍金辐射刚开始，因此有一部分的 B 中的粒子会增加到 A 当中，因此应该有：但是根据前面的讨论，系统最终又会要回到 S = 0 的状态，因而这种辐射不可能无限持续下去，对于一个晚年的黑洞，最终应该会有： （结论 * ）。接下来讨论各部分的熵之间的关系：根据在本回答第 3 部分所讨论的，B 中粒子的产生和 C 中粒子的湮灭二者不会是独立的，事实上，可以用这二者的线性组合构造出一个新的满足对易关系的算子（Bogoliubov 变换），这两者之间应该存在着关联。而根据我们刚刚提到的，系统最终又会要回到 S = 0 的状态，这说明 B 处辐射的产生跟 A 之间也存在着关联。在量子力学中，对于三个不同的系统 A、B、C，根据
（类似三角不等式），应有：，其中，而 BC 之间的交换满足 Bogoliubov 变换，那么，因此 （结论 **）。结论（*） 跟（**）二者是矛盾的。本部分参考了：（1） （图片来自本讲义）（2）（3）Samir D. Mathur，The information paradox: A pedagogical introduction，6、「黑洞无毛性」与「表观视界」的涨落分别考虑的是广义相对论性质和量子力学性质。霍金等人曾经证明过黑洞的无毛性（）即黑洞可以由质量、角动量和电荷完全刻画，这考虑的是广义相对论性质，单看这一点，黑洞的信息是很少的。本次霍金建议传统的稳定的「事件视界」概念改变为「表观视界」，「表观视界」的涨落可能是很大的，从而粒子可能会从黑洞中逃离，这考虑的是量子力学的效应，从这一点来看，在黑洞的表面可能有大量的信息。这一部分是我最初理解本次的论文的觉得有些奇怪的地方。因为霍金本次指出，不存在完美的「事件视界」。除了霍金辐射之外，黑洞内部的东西仍然可能因为涨落而被释放出来，并且黑洞表面上的光子不是构成一个完美的球，而是类似与在跑步机上跑步，这构成了一个在不断涨落的「表观视界」，然而这样我们就需要仔细考虑黑洞的表面了。为了避免这一困难，需要考虑广义相对论和量子力学的统一，事实上，有这样一个结论：“一个量子引力体系的自由度可以由其边界上的自由度所描述。”在下面引用的参考材料中对此还有更多的叙述：正是弦论学家胡安·马尔达萨纳取得的突破，最终导致史蒂芬·霍金改变了他在黑洞和信息方面的主张。1997年，马尔达萨纳用弦论的数学证明，描述黑洞内部的引力理论等价于描述黑洞表面的量子理论。这听起来很深奥，但马尔达萨纳的研究是非凡的。尽管我们还不知道哪种引力理论能够从整体上描述黑洞，我们却知道如何在黑洞表面运用量子理论。这意味着，量子力学在黑洞表面仍然有效，而且随着黑洞蒸发，信息并不会丢失。需要说明的是，马尔达萨纳研究的时空，在类型上不同于我们宇宙中的时空，但他的结果极具说服力，使得物理学家不愿意再纠结于此。——《》参考材料：（1）（2）（3）（4）知乎上的相关问题：（1）7、大的涨落和无规性背后可能蕴含着的是混沌，而不是信息实际意义上的消失。不行了，我也编不下去了，哪位专业人士救救我好了……（向
「」致敬。）在 2013 年 Polchinski 来讨论火墙问题时，当时有几篇有意思的科普文章：（这篇文章在昨天的新闻后还有更新）
-。-好坑爹为什么换了个问题，我把我在里的答案改改贴过来继续写吧。感觉好长啊，如果有人赏脸转载的话请注明出处。谢谢。作为一个物理专业的大三妹纸，勉强来挑战下这个题目！对量子物理的理解还非常浅薄，欢迎指正讨论。首先1月24号在《Nature》的网站上出现了这么一篇文章：。题目是说：霍金认为“没有黑洞"。事实上，他只是试着提出一个新的关于黑洞视界的解释，尝试去解决一个叫Firewall Paradox（火墙悖论，感觉叫边界悖论好听点）的问题。恩在介绍这个悖论之前先介绍一下黑洞的基本常识吧。首先要引入的一个概念是引力。当引力足够大的时候会扭曲周围的时间和空间。最简单的一个比喻就是想象一张平平的毯子，如果你在上面放一个球，毯子就会凹下去一块，这就是时空的扭曲。球越重，凹陷越深。如下图。太阳最轻，白矮星次之，中子星更重。一个比较基本的物理知识：一个大质量的物质因为自身重量太大，引力大于分子间的斥力，导致整个球向内坍缩。比如说中子星就是因为这个原理，导致所有的质子在极大的压力下转化为中子，彼此之间挨得非常紧。到这个地步斥力已经不是简单的电磁力了，泡利不相容原理导致的。（简单的说是因为自旋为1/2的粒子，既中子，在一个能量层级下存在一对自旋相反的粒子。其他的粒子只能跑到更高的能量层级上去，这就产生了斥力）。而黑洞说的比较简单，就是当这个自身质量大得超过一定阙值，就会对它所处的时空产生极大的扭曲，像是无底洞一样。那个中心点被称为singularity，既是著名的一个比较基本的物理知识：一个大质量的物质因为自身重量太大，引力大于分子间的斥力，导致整个球向内坍缩。比如说中子星就是因为这个原理，导致所有的质子在极大的压力下转化为中子，彼此之间挨得非常紧。到这个地步斥力已经不是简单的电磁力了，泡利不相容原理导致的。（简单的说是因为自旋为1/2的粒子，既中子，在一个能量层级下存在一对自旋相反的粒子。其他的粒子只能跑到更高的能量层级上去，这就产生了斥力）。而黑洞说的比较简单，就是当这个自身质量大得超过一定阙值，就会对它所处的时空产生极大的扭曲，像是无底洞一样。那个中心点被称为singularity，既是著名的奇点。正是因为黑洞的自身重力太大，以至于光都无法逃脱。当光逃逸到一定的边界的时候，就会因为失去所有的动能而被黑洞的引力给拉回去。这个边界叫视界。这就是黑洞为什么被称为黑洞。然而，这个理论却出现了一个难以解释的矛盾，即所谓的火墙悖论。而霍金的最新的论文正是对这个悖论的一个挑战，或者说修正。所谓的边界悖论（火墙悖论），简单来说，就是假设一个宇航员正在坠入黑洞，会发生什么。根据广义相对论，什么也不会发生。因为爱因斯坦提出，在宇宙的任何一个地方，一切事物都要遵守物理定律。所以这个可怜宇航员应该会毫无知觉地穿过视界，被拉向奇点。当然在被拉到奇点的过程中会被撕碎... 然而，根据量子物理理论，在进入视界的时候，由于霍金射线（这个理论本身也有很多争议，可见附录）的存在，粒子会被转化成高能状态，把宇航员烧成灰烬。这就是为什么这个悖论叫firewall，不是防火墙，是着火的墙。根据《Nature》的解释：霍金为了解决这个矛盾，提出了一个新的说法。不过这个新理论很粗糙，可以说是个”救火“的理论。他认为，广义相对论和量子物理理论都没错，错的是我们对黑洞的认识。这个所谓的视界是不存在的。因为在我们传统定义的视界上，由于量子物理的影响，这个视界非常不稳定，一直在大幅度摇晃。所以根本没有一个固定的边界。他进而提出了一个替代视界的东西，叫apparent surface，视表面。他对视表面的定义是：在这个表面上光会停止前进。请想象光在一个速度为光速的跑步机上跑步...这就是发生在视表面的事情。可以想象视表面是一个很大很厚的圆形的壳，因为量子理论的作用一直在扭曲。乍一看跟视界没什么区别。的确，霍金认为，在广义相对论下，对于一个稳定不变的黑洞来说，视界约等于视表面。然而，如果一个黑洞又吸收了额外的物质或者能量（他们两个一回事），视界就会开始摇晃变得不稳定，然后膨胀，变得大于视表面。相反地，根据霍金在上世纪70年代提出的霍金射线理论，黑洞会慢慢缩小，释放出霍金射线。在损失能量的情况下，视界会缩小，变得小于视表面。霍金的新理论认为，这个所谓的视表面才是黑洞真正的边界。注意，这里就是为什么《Nature》会用”黑洞不存在“来作为标题：霍金说：”对于现在的理论体系，即在黑洞中连光都不可以逃逸，来说，否认视界的存在意味着否认黑洞的存在“好了，理论讲完了，下面是我的分析：首先，这是一个很深的水... 因为这牵扯到了一个更深的，百年来无人撼动的悖论，即黑洞悖论（见附录）。 霍金就是往里扔了一个小石子。关于黑洞边界到底该是什么样的一直无定论。而问题的关键是无法把大尺度下的广义相对论和小尺度下的量子物理理论、场论统一起来。其次，虽然霍金否定了视界的存在，但是他的逻辑不是简单的：因为视界不存在所以边界悖论也不存在，或者因为视界不存在所以黑洞也不存在。他是通过推敲火墙理论的计算方式，指出其中问题，进而更深一步希望通过对黑洞边界问题的大胆创新来尝试解决黑洞悖论。再次，这篇《Nature》上的文章跟霍金的论文出入挺大的。关于视表面的问题只出现在了霍金论文中的最后一段（其实一共也就两页），其他部分霍金都是在反驳为什么这个宇航员不会在视界上被烧成灰。他一共提出了三点反驳意见... 那个，你们真想听么... 再说下去真的都是术语了...最后，媒体要报道好好报道，别胡来。。断章取义。我上文已经解释得很清楚了，霍金没有否定黑洞的存在。只是在重新定义视界/视表面。网易这是在干嘛，霍金自我否定？黑洞并不存在？看看网易说的霍金的最新“灰洞”理论认为，物质和能量在被黑洞困住一段时间以后，又会被重新释放到宇宙中。他在论文中承认，自己最初有关视界的认识是有缺陷的，光线其实是可以穿越视界的。当光线逃离黑洞核心时，它的运动就像人在跑步机上奔跑一样，慢慢地通过向外辐射而收缩。这个"灰洞"真不知道是谁一拍脑袋想出来的词，这所谓的”又会被重新释放到宇宙“的理论是早就被提出来的，针对黑洞悖论的解释之一（见附录）。另外，我没在他论文中看到他承认他最初对视界的认识是有缺陷的。不过表扬一点，网易还提到了黑洞悖论的，不错不错。吐槽一句，这个争论啊...我看再过一百年能有个头绪就不错了...附录：霍金射线与黑洞悖论（霍金射线写不动了，改天吧TAT）
这个所谓的黑洞悖论呢，其实就是两个不同的泰斗级理论体系，即爱因斯坦的广义相对论（general relativity）和量子物理加场论（quantum field theory）对黑洞的不同解释之间产生的矛盾。简单来说，量子物理的最基本的概念就是一切必要的信息都包含在粒子的波函数当中。并且已知一个特定时间的波函数，就可以用薛定谔方程来推倒出这个粒子之前所处的状态已经之后即将变成的状态。然而，广义相对论认为，一个粒子一旦进入了黑洞的视界当中，就会失去一切的信息。这就是黑洞悖论。这个悖论其实很搞，因为广义相对论适用的范围是非常大的尺度，恒星啊太阳系啊这种的，而量子物理和场论适用于极其小的尺度，比如夸克，电子，原子。完全不是一个世界的理论，但是又都出现在了关于黑洞的理论当中。想把它们整合在一起非常困难。事实上已经有很多科学家提出了各种各样的理论试图协调这个悖论。不过可惜的是，如霍金所说，想要彻底解决这个矛盾只有等到我们能够把相对论和量子物理融合到一个体系中的时候了。而为了这个大融合，物理学家们已经努力了一个世纪了。我简单列几个已经存在的不同的理论（出处：）理论1： 信息不可避免地损失了优点：符合广义相对论缺点：违背量子物理理论，能量守恒定律理论2： 信息通过黑洞蒸发逐渐泄露出来优点：从直觉上来讲非常吸引人，因为这个理论用一个非常传统的现象解释了信息的恢复缺点：与现存的相对论不符（相对论认为没有任何信息可以从黑洞中泄露出来）。而在这个尺度上广义相对论的结果应该是非常可信的。理论3：在黑洞蒸发的最后阶段信息才会被忽然泄露出来优点：只有在最后阶段才会违背广义相对论。而在最后阶段的时候，事情是在量子物理的尺度上可以背解释的，所以不会违背广义相对论。缺点：在进入最后阶段之前的一小段时间内，小型黑洞必须储存一定量的信息，这违背了广义相对论。还有很多理论.......这里就先不一一列举了。所以霍金只是在这些理论的基础上又提出了一个理论，试图解释黑洞悖论。参考：霍金的论文 《Nature》对此事的报道 Firewall Paradox 火墙悖论 黑洞悖论 网易的坑爹报道
怒答！这条新闻根本就是标题党好么！霍金最新的这篇论文《Information Preservation and Weather Forecasting For Black Holes》我粗略看了下，讲的是关于黑洞边界悖论的一个解决思路，并不涉及什么“否定黑洞存在”之类的“毁三观”的东西。那么关于新闻中所说的“霍金称黑洞并不存在”到底是怎么回事？具体来说是这样的（参考这专业人士的这篇文章：）：霍金的原话不是“黑洞不存在”，而是“如果事件视界不存在，那么从光无法逃到无穷远的定义来看，黑洞也不存在。”关于“霍金辐射”与“信息不灭”的悖论都是围绕着“事件视界”这个东西展开的，于是，霍金提出了一个看似掩耳盗铃的方案：既然一切皆因事件视界而起，那么不如没有事件视界。既然黑洞的定义是存在事件视界，如果没有事件视界，那岂不是没有黑洞了？从严格定义的角度来讲也可以这么说。这就是新闻中“霍金称黑洞并不存在”这个断章取义的标题的由来。所以，不管霍金的新理论是否正确，我们认知中的那个“进去之后就几乎再也出不来”的黑洞的概念依旧是被认可的，只是对黑洞的定义特别是关于事件视界的部分可能需要修改。仅此而已。======================================================================我觉得吧，霍金明明知道媒体喜欢断章取义，还用了这样的表述方式（“如果事件视界不存在，那么从光无法逃到无穷远的定义来看，黑洞也不存在。”），根本是在钓鱼吧！======================================================================推荐同楼里
的回答，比我详细和权威。
在很早的时间简史中，黑洞就已经被论述成在吸入物质后，必然要喷出等量物质，因为黑洞自己质量要守恒。而且黑洞是通过观测伴星轨迹来算出来的。这是我初三时候读的，记得很清楚。
到现在，人类也没有发明新的科技手段可以直接观察黑洞。否定存在必须证明以往算出来的双星系统中不可见的质量不具备黑洞定义代表的特征性质。否则，只是黑洞特性的修正。
妈蛋的霍金你不带这么玩的
霍金只是总结大家最近的文献，表了个态而已。这篇文章本身没提出什么新东西。
经常有这样的情况:黑洞存在: 具有AAA属性的是黑洞.改天说:黑洞不存在: 具有AAA属性的不是黑洞.这还搞毛.想起另一个概念:物质: 哲学上把所有正确的东西都归类成物质了. 搞得非物质的东西都不对.然后再说物质是正确的.
以下是我的理解。假如张三和李四是两个朋友，在星系内核的黑洞附近玩耍，张三跳进了黑洞，李四走了，那么会发生哪些现象呢？张三掉向黑洞的过程中，角动量守恒，所以他会高速绕着『黑洞』旋转张三向外看的话，由于引力时间延迟效应，他会发现李四，以及外面的宇宙都在高速快放。快到什么程度呢，张三仅仅向内掉落一点点距离的一瞬间，李四就过完了自己的一生，甚至星系所有的恒星都已经燃尽了。对张三来说，他外侧的量子涨落会非常剧烈，所以这个张三会不断被负质量的虚粒子撞到，向外侧隧穿。按霍金最新的观点来说，张三向内掉落和向外隧穿的过程是互相平衡的混沌过程，总的来说会张三大致贴在『apparent horizon』附近震荡转圈（当然他已经被撕成碎片了）。注意，根据广义相对论，黑洞的事件视界不应该有特殊之处，张三本来应该掉入奇点才对。所以霍金这个理论和广义相对论有矛盾，需要对广义相对论进行修正。终于张三（的碎片）运气很好，摆脱了引力，绕着黑洞逐渐远离黑洞。远离黑洞时张三会受到引力红移变成低能量的霍金辐射。虽然对张三自己来说，从飞向黑洞到飞出黑洞，并没有过去很长时间，但张三会发现整个宇宙已经过去了大约0000000年了，只剩下一片黑暗了。由于黑洞近处和远处时间尺度差异这么大，所以对于李四来说，张三没怎么动弹，几乎一直静止在黑洞的『apparent horizon』上。
上学的时候，我有一哥们儿，长得特像李若彤。他就是睡在我上铺的兄弟，他叫阿波。阿波这个人，性格内向。不算学霸，却是书霸。他看的书比较杂，比较偏。每次熄灯以后躺在床上，我俩就聊。聊飞雪连天射白鹿，聊笑书神侠倚碧鸳。聊黑格尔，聊亚力士多德，聊罗伯特霍金。我是个量子物理学非常差的人，对爱因斯坦的相对论也一知半解。经他那么一聊，反倒是喜欢上了。枯燥的知识来了。治疗失眠的发门就是，黑洞。我尽量能用非专业的口语介绍一下黑洞的基本常识吧。 首先要引入的一个概念是引力。当引力足够大的时候会扭曲周围的时间和空间。最简单的一个比喻就是想象一张平平的毯子，如果你在上面放一个球，毯子就会凹下去一块，这就是时空的扭曲。球越重，凹陷越深。一个比较基本的物理知识：一个大质量的物质因为自身重量太大，引力大于分子间的斥力，导致整个球向内坍缩。比如说中子星就是因为这个原理，导致所有的质子在极大的压力下转化为中子，彼此之间挨得非常紧。到这个地步斥力已经不是简单的电磁力了，泡利不相容原理导致的。（简单的说是因为自旋为1/2的粒子，既中子，在一个能量层级下存在一对自旋相反的粒子。其他的粒子只能跑到更高的能量层级上去，这就产生了斥力）。而黑洞说的比较简单，就是当这个自身质量大得超过一定阙值，就会对它所处的时空产生极大的扭曲，像是无底洞一样。那个中心点被称为singularity，既是著名的 奇点。正是因为黑洞的自身重力太大，以至于光都无法逃脱。当光逃逸到一定的边界的时候，就会因为失去所有的动能而被黑洞的引力给拉回去。这个边界叫 视界。这就是黑洞为什么被称为黑洞。说到这里，我的脑袋有点晕。亏了儿子和他娘睡了，否则……继续。这个理论却出现了一个难以解释的矛盾，即所谓的火墙悖论。而霍金的最新的论文正是对这个悖论的一个挑战，或者说修正。 所谓的边界悖论（火墙悖论），简单来说，就是假设一个宇航员正在坠入黑洞，会发生什么。 根据广义相对论，什么也不会发生。因为爱因斯坦提出，在宇宙的任何一个地方，一切事物都要遵守物理定律。所以这个可怜宇航员应该会毫无知觉地穿过视界，被拉向奇点。当然在被拉到奇点的过程中会被撕碎... 然而，根据 量子物理理论，在进入视界的时候，由于霍金射线（这个理论本身也有很多争议，可见附录）的存在，粒子会被转化成高能状态，把宇航员烧成灰烬。这就是为什么这个悖论叫firewall，不是防火墙，是着火的墙。 霍金为了解决这个矛盾，提出了一个新的说法。不过这个新理论很粗糙，可以说是个 ”救火“的理论。他认为，广义相对论和量子物理理论都没错，错的是我们对黑洞的认识。 这个所谓的视界是不存在的。我的神经元里的中枢神经里的信息整合功能开始错乱了，但愿没误导引流。因为在我们传统定义的视界上，由于量子物理的影响，这个视界非常不稳定，一直在大幅度摇晃。所以 根本没有一个固定的边界。他进而提出了一个替代视界的东西，叫apparent surface， 视表面。他对视表面的定义是：在这个表面上光会停止前进。脑洞大开。请想象光在一个速度为光速的跑步机上跑步...这就是发生在视表面的事情。可以想象视表面是一个很大很厚的圆形的壳，因为量子理论的作用一直在扭曲。乍一看跟视界没什么区别。的确，霍金认为，在广义相对论下， 对于一个稳定不变的黑洞来说，视界约等于视表面。 然而，如果一个黑洞又 吸收了额外的物质或者能量（他们两个一回事）， 视界就会开始摇晃变得不稳定，然后膨胀，变得大于视表面。 相反地，根据霍金在上世纪70年代提出的霍金射线理论，黑洞会慢慢缩小，释放出霍金射线。 在损失能量的情况下，视界会缩小，变得小于视表面。 霍金的新理论认为，这个所谓的视表面才是黑洞真正的边界。 看到这儿的人，真心佩服你！有耐性。是个学习的好苗子。以上。
并不是否定了黑洞的存在，毕竟黑洞已经被观测到。是补充了黑洞可以逆转，相当于把黑洞和白洞结合起来，前期吃得太撑，不消化，后期又吐出来吧。貌似十几年前买的一本天文科普书上就介绍过类似的理论？书名忘记了。
霍金其实只是说黑洞的事件视界是不稳定且不可测的，因为黑洞的物质和能量时刻都在发生巨大的变化，导致光能够挣脱黑洞而逃逸的边界时刻都在发生变化，所以事件视界不可能是一个规则的圆球，而是一个坑坑洼洼甚至断层的类球体。但是事件视界的理论本身还是适用的，即掉入黑洞的物体，在我们的视角看来，是在逐步变慢，无限接近于停止，然后在某一瞬间突然消失，但是我们无法精确测算它是何时越过事件视界的，但是可以据此而测算黑洞的质量以及事件视界的大致范围。
互联网就是好,以下是我在爱知识网搜索到的关于黑洞的描述: 对于将宇宙想像成为床单那段比喻实在是生动的描述了黑洞. 但这只是由我们站在三维空间的角度观察而把宇宙和黑洞放到二维的角度来表现,所以黑洞就是一个洞. 如果把黑洞上升回三维空间的话那应该就是个球体. 如果该理论假设是成立的, 那么黑洞周围的宇宙空间则必然发生扭曲. 假设我们能从四维的角度来观察的话, 黑洞内壁应该是我们的宇宙空间, 而黑洞底部应该是中子星.
临竹先生 黑洞就是一颗恒星在‘爆发’后的残骸至少比太阳大2倍时，黑洞就形成了。在恒星生命剩下的10%里，它会逐渐变的更热（就会释放出更多的能量来）。由于自身的质量过大，就会产生很大的引力来；因此恒星只有靠自身的核聚变来产生能量用来平衡它自身的引力。但是在自身的能量用完后，自身的引力就成主导的力量，又没有什么力与它相抗衡就导致了这类恒星本身的崩溃，产生更为彻底的坍缩（当恒星质量比较小时，坍缩就没有那么彻底。像太阳那样大小的恒星只会成为一颗白矮星，而当残骸的质量有太阳的1.44倍以上的就会变成中子星），从而变成一个重力和引力无限大的点。任何物质都将被吸进去。又由于本身引力很大，甚至连宇宙中最快的光都不逃脱不了。所以，光不被反射，我们就看不到了。因此，就叫做黑洞。像黑洞这种暗物质，在宇宙大概占了总质量的90%。它们包括白矮星/黑矮星（就是白矮星完全冷却，但是这大概需要大约1亿年的时间）/中子星/黑洞/宇宙弦（它就是宇宙空间中的褶皱，科学家估计那里没有任何生命）等暗物质的作用很大，它能够依附在星系或星系团。从而来控制宇宙的扩张的速度。如果暗物质超过99%的话，所以的物质都将重新会到一点。因此，暗物质又称宇宙胶。当你掉入黑洞，可能由于时空扭曲的力——在某一 方面将把你压扁，又从另外的一些方向你伸长，直到你看起来像意大利面条。但是，在里面到底会发生什么。目前的物理界一无所知。 如果想要更加的简单的去理解的话，我们可以把宇宙想象成一条床单，并且由四个人拉紧其四边，而恒星就是一颗保龄球，当把这颗保龄球放在该床单上时，床单就会塌陷下来，但还不足以使床单过分的向下塌陷。接着你想象一下，这个保龄球变成如米粒大小的体积而原本的质量并没有变化，如果床单足够的韧性的话，那颗‘球’就会开始过分的向下塌陷，当你在上面不关放置上什么东西都会朝那颗米粒形成的塌陷窝运动，这就是为什么黑洞的会吸引任何东西。当然了，用这个比喻不够形象，不过大概的意思就上这个了！！按照爱因斯坦的说法，黑洞之所以会吸引任何物质的原因，并不是因为它有很大的引力，而是黑洞使得空间塌陷的很严重，只要在黑洞的一定范围内都会由于塌陷窝的原因，而朝黑洞运动。黑洞简单的说仅仅是恒星的一种特殊形式。既我们常说的死亡后的残骸。 怎么才能在无际的太空中发现黑洞呢？天文学家利用光学望远镜和X射线观察装置密切地注视着几十个〝双子〞星座，它们的特别之处在于两个恒星大小相等，谁都不想俘获谁，因而互为轨道运转。如果其中一颗星发生不规则的轨道变化，亮度降低或消失，有可能就是因为附近产生了黑洞。 人类为探索黑洞付出了不懈努力。最为成功的一次是在肯尼亚发射的第一颗X射线卫星观测系统，被称作〝乌胡鲁〞，这个装置在发射后运行3个月就感到天鹅星座的异常。天鹅座X──1星发出的〝无线电波〞使得人们可以准确地测定它的位置。X──1星比太阳大20倍，离地球8000光年。研究表明这颗亮星的轨道发生了改变，原因在于它的看不见的邻居──1个有太阳5至10倍大的黑洞，围绕X──1旋转的周期是5天，它们之间的距离是1300万英里。这是人类确定的最早一颗黑洞体。 黑洞可以吸任何物质，而且似乎没有任何限度。只要是在它的影响范围之内（视界），无论有多少，黑洞吃多少。黑洞可能并不是在变大，相反，而是在变小。黑洞里的物质，都在一直向内运动，速度可能会越来越慢，但是由于自身的塌陷空间效益，黑洞的物质一直都在朝内运动着，即使是刚从外面吸引来的物质。只要有物质靠近这个天体时，都会拖拽进去，并一直朝内运动。还有，黑洞也不是只‘吃’不‘吐’。霍金提出的黑洞蒸发理论中提到黑洞也会向外发散物质，并且由于物质的发散，最终使得黑洞‘死亡’。一般来说黑洞的质量越大，其寿命周期约短。只要是因为黑洞越大蒸发越慢。反之，则越快。霍金提出的黑洞蒸发理论：在黑洞的事件穹界外的真空中，并不是 真的空无一物的，而是不断有真空涨落，随机地产生大量的正粒子─反粒子对，其中一颗粒子拥有正能量的话，另一颗粒子必定拥有负能量 ，拥有负能量的粒子是不可能长期存在的，它必需在极短 内和拥有正能量粒子重新结合，互相湮灭，复归于无。大部份这样的粒子对都只会随生随灭，和没有出现过一点分别也没有。在黑洞 的事件穹界外，部份粒子对却可能被黑洞的强大引力分开，负能量粒子由于已经负债累累，当然无余力抵抗强大的引力，只有堕进黑洞之内一途 ，拥有正能量的粒子，部份却能有机会逃离黑洞的魔掌，在外面看来，就好像黑洞会放射粒子一样。 由于掉进黑洞内的负能量粒子比正能量粒子多，平均来说，黑洞的质量会被负能量粒子吃掉，造成黑洞质量下降，黑洞越小，黑洞的 蒸发的速度会越高，最后在宇宙中消失。 要注意的是，拥有负能量的粒子，可以是正粒子，亦可以是反粒子。
报道看到的多了，就会明白，标题和内容很大成度上不一样
新闻标题党，霍金应该一直以来都是这么认为的。
黑洞不存在
最新的论文进展，难道大爆炸理论是错误的？太震惊了！
宇宙学，在爱因斯坦那里就错了，光速知识光子和它所带的信息的传播速度，不是宇宙所有速度的极限，其他粒子也有类似情况；换句话说：按照爱因斯坦的理论，存在大爆炸，那大爆炸初期在很小的尺度内，等离子体都是超光速的；在现在，也能观测到宇宙加速膨胀，有的星系膨胀超光速好几倍，所以光速不是宇宙物质运动的极限，极限只在于它们发出来的光；广义相对论在解释"DI海格立斯双星"的“附加进动角”问题与观测差得离谱，那个扭曲的时空怕是需要重新定义了；黑洞这种天体可能是存在的，但它的性质及定义怕是要改改了，霍金有点这种想法了。只不过如果开始就错了，就需要一个更高深的理论来解释这些错误，有霍金忙的了。
原理很简单啊。黑洞外层的真空中能量转换为正反物质对，有一定几率一个一个朝向黑洞方向，一个朝向远离黑洞方向，这样其中一个粒子就能逃逸出黑洞的引力范围。1974年霍金就提出了}