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好赌成性的霍金会继续输下去吗?
送交者: 仍不服气 2004年07月23日17:38:36 于 [教育学术] 发送悄悄话

  对于60多岁的霍金能否彻底解决“黑洞信息佯谬”这一复杂的难题,科学家大多表示谨慎的怀疑

  本周三下午,在爱尔兰举行的第17届国际广义相对论和引力大会上,自爱因斯坦以来最为知名的物理学家、英国剑桥大学霍金(Stephen Hawking)教授以“黑洞的信息佯谬”为题作了一场学术报告。

  据英国《新科学家》杂志等媒体报道,霍金此前曾给大会学术委员会主席、德国爱因斯坦研究所物理学家卡特勒(Curt Cutler)去信称,他已经解决了黑洞信息佯谬(paradox,有人译作悖论),希望在会议上介绍其研究成果。

  所谓黑洞,是时空的一个区域,这个区域内的引力非常强大,以至于任何东西,甚至光都不能从中逃逸出来。长期以来,科学家们认为黑洞会吞噬掉一切。但到了1976年,霍金提出,黑洞一旦形成,就会开始“蒸发”,即辐射出能量,同时损失质量,这种辐射亦称为“霍金辐射”。

  霍金这一理论是黑洞研究中的一个重大进展。但与此同时,他“制造”出了一个新的难题。霍金认为,黑洞辐射并不含有任何黑洞内部的信息,在黑洞蒸发殆尽之后,所有信息都会丢失。而根据量子力学的定律,信息是不可能被彻底抹掉的,霍金的说法与之产生了矛盾,是谓“黑洞信息佯谬”。当时,霍金辩称,黑洞的引力场过于强大,量子力学的定律并不适用,但他这种解释并不令学术界感到信服。

  如今,霍金改变了他的看法,认为黑洞内部的信息并不会丢失。他在剑桥大学的同事吉本斯(Gary Gibbons)向媒体透露,霍金在剑桥的一个讨论会上曾大致介绍其研究工作,与传统黑洞理论不同的是,在霍金的新理论中,不再存在分隔黑洞内外的事件视界(event horizon),而黑洞最终会释放出信息。

  吉本斯称,霍金的新理论或许能够解决黑洞信息佯谬,但还有待于同行的检验。记者此前接触到的几位物理学家则表示,由于霍金尚未公开发表论文,目前还不能作出具体评论。他们谨慎地认为,霍金可能会提出一些令人兴奋的想法,但对60多岁的霍金能否彻底解决黑洞信息佯谬这个非常复杂的问题,他们大多表示怀疑。

  试图对黑洞信息佯谬作出解释的,当然不只霍金一人。特别地,中国科学院理论物理所蔡荣根研究员告诉记者,从1996年开始,弦理论为黑洞物理的发展作出了很多贡献,就连早前反对弦理论的霍金也开始接受它。根据弦理论,宇宙万物并不是由人们通常认为的点状粒子组成,而是由细小的、可振动的一维弦所组成。2002年8月,杭州和北京两地举办国际弦理论会议,邀请霍金发表演讲,中国也因此掀起一股“霍金热”。

  今年3月,美国俄亥俄州立大学马图尔(Samir Mathur)等人发表论文,运用弦理论构建了一个黑洞模型,其霍金辐射包含了黑洞的内部信息。不过,中国科学院理论物理所李淼研究员对记者说,马图尔等人构建的只是一个特殊黑洞,对于天体物理学中最普遍黑洞的信息佯谬,并没有给出解释。

  不管怎样,既然霍金现在认为黑洞信息并不会丢失,那么他就将再次输掉一个赌局。

  1997年2月6日,加州理工学院的普瑞斯基尔(John Preskill)教授与霍金及加州理工学院另一位教授索恩(Kip Thorne)立下了一个打赌的字据。霍金与索恩认为黑洞永远不会释放其内部隐藏的信息,而普瑞斯基尔持相反观点。输者将向胜者提供一套百科全书,其寓意是从百科全书中可以获取“信息”。听说霍金改变观点后,普瑞斯基尔公开表示,希望霍金他们认输。

  好赌成性的霍金,在黑洞领域已经和同行多次设下赌局。

  在那本极为畅销的《时间简史》一书中,霍金提到了他和索恩的一个赌局。1975年,曾就一个名叫天鹅座X-1的天体中是否包含黑洞打赌。霍金说,他对黑洞做了很多研究,如果发现黑洞不存在,一切都将成为徒劳,但在这种情况下,他将得到赢得赌局的安慰,索恩将为他订阅4年的《私家侦探》杂志。后来,人们积累了越来越多对黑洞有利的观测证据,霍金也只好认输,为索恩订阅了1年的《阁楼》——与《花花公子》齐名的一份男性杂志,据说由此引来了索恩夫人的不满。

  1991年,霍金又找到索恩,同时拉上普瑞斯基尔,赌裸奇点(naked singularities)是否存在。奇点是时空中时空曲率变成无穷大的点,奇点通常只存在于黑洞内部。裸奇点则是不被黑洞围绕的时空奇点。1997年2月5日,霍金承认,在特殊情况下裸奇点是可以形成的,然后输给了索恩和普瑞斯基尔两件可以用来“遮蔽裸体”的T恤衫,上面写着“自然界憎恨裸奇点”。

  霍金仍不服气。在认输的当天,也是在他们就黑洞信息是否丢失打赌的前一天,他又向索恩和普瑞斯基尔发出挑战。这一次,霍金赌的是,虽然在特殊情况下存在裸奇点,但一般情况下它是被禁止的。这个赌局现在还没有结果,但普瑞斯基尔的弟子、香港大学物理系李启明博士告诉记者,索恩曾公开承认,他和普瑞斯基尔恐怕会输。“我也觉得他们要输。”李启明说。

  霍金他们怎么会如此喜欢打赌呢?李启明说,在科学研究中,围绕一些问题出现争论是极为常见的,而索恩曾表示设下赌局是为了激励下一代的物理学家,此外,设赌会激发公众对科学的兴趣,而科学家们也可以乐在其中。

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