为物理界焦点之争“黑洞火墙悖论”提供第三种解释

现代黑洞理论创造者之一、英国著名科学家斯蒂芬·霍金日前以其黑洞的新观点再次震惊了物理学界。据英国《自然》杂志、《每日邮报》、《新科学家》等在线版1月25日（北京时间）的消息称，霍金在一篇没有计算、仅仅两页的论文中，摒弃了事件视界的说法，由此指出原有黑洞的概念其实是不存在的，取而代之的应是“灰洞”。其为当今理论物理学界的焦点之争提供了一个“简明而诱人”的新观点。

《自然》网站不无诙谐地表示，多数的物理学家如果在自己的职业生涯发表出一篇“宇宙本没有黑洞”这样“有勇无谋”的论文，可能要面临解雇，但当这一观点来自斯蒂芬·霍金的时候，人们却不得不重视。

在这篇题目古怪的《黑洞的信息保存与气象预报》一文中，霍金用一个表观视界（apparent horizon）将事件视界（event horizon）取而代之。事件视界是经典理论中黑洞的最外层边界，一般认为在此边界以内就连光也无法逃逸。但霍金认为，此前对视界的认识是有缺陷的，光其实可以逃逸这一层。而从某种意义上来说，缺乏了事件视界，就意味着没有黑洞。在新的“灰洞”论中他认为，物质和能量在被“灰洞”困住一段时间以后，又会被重新释放到宇宙中。

“在经典黑洞理论中，没有什么能从黑洞中逃逸。”霍金对《自然》杂志解释，“而量子力学理论表明，能量和信息可以从中逃离出来。”但该过程欠缺一个完整说明，需要有个新理论能成功地融合重力与自然界其他基本力。这正是物理学家们奋力追逐的目标，“而正解，仍在迷雾中”。

霍金的新作正是为了解决“黑洞火墙悖论”而生。该悖论基于一个不幸的猜想：如果宇航员掉进黑洞会怎样？扯成碎片，还是被烧焦？问题看似无聊，但却毫不客气地把量子力学摆在了广义相对论的敌对面——因为按照曾经公认的理论，宇航员最终会在黑洞的“奇点”被粉碎，落入黑洞无限致密核心；而按照量子效应，“事件视界”则会变成一个高能区域，就像面“火墙”，任何东西一触即焦。

在黑洞问题上，霍金早在上世纪70年代就已证明：“黑洞也不是这么黑”（语自《时间简史》），相反它们会辐射出能量，就是著名的“霍金辐射”。但是，该理论提到的辐射并没有涵盖黑洞内部物质的信息，一旦这个黑洞萎缩并死亡后，其中的所有信息也会随之消失。

该说法明显与量子力学产生矛盾。经过三十几年的逐步修正，霍金现在终于找到了一个更具有说服力的版本，也为“黑洞火墙悖论”提供了新的选项——广义相对论和量子力学都安然无恙，黑洞却没有视界能够“着火”了。换句话说，既然现代物理学的两大支柱都是正确的，那二者争议的焦点黑洞，就要放弃自己的决定性特征了。因此黑洞（或名灰洞）只是暂时关押住物质和能量，最终会以“乱码”的形式释放出其中包含的信息，这些信息在逃离后已面目全非，无法还原。

尽管有人大力支持这种新观点，但也有科学家对黑洞没有视界的说法表示怀疑；而在2012年，欧南天文台等机构也曾对类星体核心区域进行了高分辨率拍摄，在图像中发现的阴影区，当时判断为首次观测到的黑洞视界的直接证据。

霍金的论文于当地时间1月22日发表在论文预印本网站arXiv上，PDF格式供下载查阅。其尚未经同行评议，内容基于霍金去年8月所作的一个演讲。记者张梦然