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黑洞|与黑洞存在有关的悖论是什么？

宇宙黑洞霍金辐射量子力学理论信息守恒定律

黑洞是宇宙中最大的“消费者” ， 任何物体一旦进入其“视界”范围将被其吞噬、摧毁（注：对于经典黑洞而言 ， 黑洞外的物质和辐射可以通过视界进入黑洞内部 ， 而黑洞内的任何物质和辐射均不能穿出视界 ， 即光进入视界后也不能逃逸出黑洞） 。 黑洞为恒星坍塌形成 ， 在极小空间内聚集了大量的质量而产生了巨大的引力 。 在强大的引力作用下 ， 所有靠近的物体都将被撕碎为基本粒子后吸入 。
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但是被黑洞吸入的物质和能量到底发生了什么呢？绝对不是简简单单的消失掉 ， 因为量子力学理论不支持这样的事情发生 。 根据量子力学的基本理论之一的信息守恒定律 ， 信息是永恒存在的 。 信息即为特定数量粒子的特定排列方式 ， 比如两个氢原子与一个氧原子的排列方式可以告知我们这是水 。
根据量子力学理论 ， 如果你能够追踪现存的所有原子、粒子以及辐射 ， 理论上你可以看到我们整个宇宙的所有历史 。
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【黑洞|与黑洞存在有关的悖论是什么？】除非我们改写量子力学及广义相对论 ， 那么信息就将继续存在于黑洞中 。 根据霍金提出的霍金辐射理论 ， 每隔一段时间黑洞将蒸发损失掉一些质量 ， 这意味着这些质量所代表的信息也遗失了 。 其他科学家花了很长时间才接受并认识到这个理论的重要性 ， 并命名为黑洞信息悖论 。
在我们探寻该悖论的可能解之前 ， 需要先了解黑洞的另一些关键信息 。
当物质和能量进入黑洞时 ， 在进入位置为黑洞增加质量 。 而其携带的信息将在视界边界被扭曲 。
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根据黑洞无毛理论 ， 黑洞形成后只有质量、角动量、电荷三种不能转变成电磁辐射的守衡物理量 ， 它们唯一地确定了黑洞的性质 。 其它信息（“毛发”）全部消失了 。 黑洞的辐射温度与质量成反比 ， 但该辐射并不取决于黑洞的内部构成（仅仅与质量相关） ， 因此在辐射过程中损失的质量将永久性的导致黑洞内信息量的减少（对外辐射并为携带信息） 。
可能的解
关于这些信息到哪儿去了 ， 有着多种多样的理论来进行解释 。
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其中一种是霍金支持多年的虫洞理论——这些信息通过虫洞到了另一个平行宇宙 。 虫洞是由一个连着黑洞的白洞组成 ， 这种天体不断的向外喷涌信息 ， 外部的信息并不能进入其中 。 虽然我们不能再次获取这些信息 ， 但它确认遵循着信息守恒定律而存在着 。
什么是白洞？
另一种理论的解释是这些信息被刻印在了霍金辐射上 ， 因此并没有离开这个宇宙 。 这种解释的问题在于 ， 信息是如何刻印到霍金辐射上的？是何种机制使得这种情况发生？
即使有这么一种机制让信息可以刻印在霍金辐射上 ， 这也违反了信息守恒定律 ， 因为信息不能被复制 。 在这种情况下 ， 信息进入了黑洞被保存在其中 ， 同时也被刻印在霍金辐射上而存在 ， 此时一份信息同时存在于两个位置 。
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有一些观点这样反驳 ， 由于黑洞内部的时间流速与表面差别巨大 ， 因此两份信息并不是同时存在 。 彼此之间完全没有联系 ， 这种理论称为黑洞互补 。
那么这一切发生的机制是什么呢？
黑洞存储信息的手段非常高效 ， 就如同iPod存储歌曲一般（一种手持设备可以存储相当于几百张CD的歌曲） 。 当信息到达视界范围时被扭曲并存储 ， 而这种扭曲可能影响到了由此向外的霍金辐射 ， 这可能就是霍金辐射携带信息的机制 。
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这种机制蕴含的推论是令人震惊的 ， 这意味着三维尺度下的黑洞内部可以通过其二维的边界上交互的信息进行描述 。 如果我们对于量子力学和广义相对论理解正确 ， 那它们的结合可能推论出我们的宇宙是一个全息图 。 这个想法在弦理论种得到进一步的充实 ， 从而引出了全息宇宙原理 。
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如果一个人在黑洞中 ， 不一定会意识到他在一个二维视界 。 同样 ， 我们可能也不会意识到我们生活在一个全息世界中 。
到目前为止 ， 这些都是基于目前待发展完善理论的推测 。 广义相对论与量子力学已经给我们带来了足够多的惊喜 ， 但是在未来我们可能不得不去修正它们 ， 以解答我们神秘而复杂宇宙带来的众多问题 。
BY: quora
FY: 大卫高怕飞
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