霍金：黑洞不存在

立場新聞 2015/01/08 12:24

    "…there are no black holes…" —Stephen Hawking
    在前天（2014.1.22，2015 更新見文下「後記」) arXiv 網上發表的一篇論文預印本 [1] 中，霍金聲言黑洞不存在。 因為他是霍金，不能視為瘋子胡言亂言，趕忙重溫荒廢已久的物理，希望看得懂 Nature 編輯的解讀 [2]。

    Event Horizon: 黑洞邊緣

    在廣義相對論描述的宇宙，時空被物質扭曲。星體的物質受自身重力吸引陷落，周邊的時空漸趨彎曲至「重力崩潰」後，就成為黑洞。任何物體跌落黑洞後，將會永遠在彎曲的時空迴轉，「永不超生」，光也逃不出來，故謂之「黑」洞。黑洞邊緣的「陰陽界」稱為「事件視界 (event horizon) 」。

    兩大物理支柱在火牆對決

    廣義相對論的誕生還差兩年就滿一世紀，仍有待終極的 theory of everything 實現，才能和量子力學徹底兼容。前年有科學家發現 [3]，量子力學原理強制 event horizon 變成高能區堿（火牆），毀滅跌落黑洞的一切物質，但保留了它的訊息。可是，自由跌落中的太空人不應察覺已進入黑洞；若 event horizon 有火牆，必須推翻相對論的基礎「等效原理 (equivalence principle)」。 這個 event horizon 描述中出現的量子力學與廣義相對論的對決，成為霍金等科學家的黑洞研究所引起的最新一幕爭議 [4]。

    「放棄」黑洞解兩難

    霍金提出的最新理論放棄了 event horizon，令量子力學和相對論相安無事。但放棄 event horizon，嚴格來說，等同放棄經典原義的黑洞。 他認為黑洞邊緣的量子效應令時空猛烈地波動，不能型成清?的界限。取代 event horizon 的是一個沒有火牆的 apparent horizon，光和物質進入黑洞後被它暫時阻隔，最終仍能逃出生天，但將會面目全非。霍金以「天氣預測」來形容物質進入黑洞後，將來出來的狀況完全不能估量。另有物理學家說得更好，比焚書後以灰燼重組更難。 在霍金的最新演譯下，愛因斯坦的廣義相對論所推論的黑洞不再全黑，太空人跌落其中不會遇火劫，將來仍可重出生天，只是「阿媽都唔認得」，同永不超生沒分別。

    後記及 2015 更新 

    1. 2015.8.26: 一年半後，霍金再有新發現。掉進黑洞的光和物質的訊息被 "super-translate" （超譯？），以全息紀錄形式留在 event horizon，最終會回到宇宙，或穿越黑洞到另一個宇宙，但如百科全書撕成碎片，不能還原，「明尼蘇達州的首府是甚麼也不找到」。

      是次金句："If you feel you are in a black hole, don’t give up. There’s a way out."

      演說報導及錄影：Hawking offers new solution to black hole mystery

    2. 2014: 各科學雜誌有關文章陸續登場，Conversation 網站天文學教授這篇短文 "Grey is the new black hole: is Stephen Hawking right?" 及 Nes Scientist 的 Hawking timeline: A brief history of black holes 都值得追讀。

    註

    1. Hawking, S. W. Information Preservation and Weather Forecasting for Black Holes, Preprint at http://arxiv.org, 22 April 2013.
    3. Astrophysics: Fire in the hole!, Nature, 05 April 2013.
    4. 詳看維基百科 Black hole information paradox 及；此外，主場新聞曾介紹霍金輸掉賭注一役。