黑洞信息佯谬

图1 左图摄于1997年，图中人物从左至右分别是普雷斯基尔、索恩和霍金；右图是三位物理学家当时签署的赌约

黑洞信息佯谬，1975年由霍金 最先指出，一般指的是对黑洞蒸发过程中是否丢失信息的争论。一方面，基于半经典引力的黑洞蒸发理论显示黑洞蒸发会丢失信息；但另一方面，信息守恒是基于量子理论的基本原理——幺正性得到的普适结论。这样表面上显然的冲突也使得黑洞信息佯谬成为广义相对论和量子理论这两大基础理论支柱交锋的战场。

作为理论物理中最为出名的佯谬或者问题之一，黑洞信息佯谬一直是物理学家们用来打赌的重要对象。例如，加州理工学院的著名物理学家普雷斯基尔(John Preskill)就曾在1997年和霍金、索恩(Kip Thorne)以一本百科全书作为赌注。前者坚信如果把一本百科全书扔进蒸发的黑洞，其中的全部信息仍然都可以被获得，并没有任何信息丢失。但是霍金和索恩一方认为，百科全书的信息在黑洞蒸发过程中丢失了，最后留下的只是不含有任何有用信息的热辐射。当然，物理学家并不是痴迷于赌博的赌徒，只是因为黑洞信息问题一直是理论物理最热门的研究方向之一。令人兴奋的是，在过去一年，对这个问题的研究终于迎来了突破性的进展。物理学家发现，黑洞内部的信息在其蒸发过程中被完全释放出来，并不存在信息丢失的问题。为了表彰领导这一系列研究的几位青年物理学家，今年的新视野物理学奖也相应地授予了阿尔姆海里，恩格哈特，麦克斯菲尔德和彭宁顿(Geoff Penington)，以表彰他们对理解黑洞和霍金辐射的信息熵所作出的杰出贡献。

黑洞信息佯谬作为理论物理领域最著名的问题之一，长期以来一直被认为是研究量子引力的重要途径。黑洞信息佯谬的一个核心问题是给出在黑洞蒸发过程中的佩奇曲线行为。近一年，对该问题的研究迎来了突破性进展。研究人员第一次在半经典引力框架下实现了对佩奇曲线的计算，表明黑洞在蒸发过程中信息可以被释放出来，不存在信息丢失问题。