事件視界還是表觀視界
如果今天只是你和我，發表一些對於房產形勢的看法，一定不會引起大家的注意。但潘石屹和任志強等人的一句話，卻會引起房產界的巨大波動。這個社會的任何領域都是如此，科學界亦如是……
從上世紀70年代開始，人類對黑洞的研究從理論探討逐步上升為實際觀測，
越來越多的科學家相信併力證它的存在。此時若有不知名的物理學家，揚言“黑洞不存在”，那他一定無異於中世紀教會眼中的布魯諾。不過，當這句話出自現代黑洞理論的創始人之一斯蒂芬·霍金（Stephen Hawking）之口時，就值得我們好好注意了。
“表觀視界”的出現
2013年8月，霍金通過Skype（一款網絡即時語音溝通工具），給美國加州大學聖巴巴拉分校的科維理研究所（Kavli Institute）作了一場報告。隨後，他基於這場報告的內容，完成了題為《黑洞的信息保存和天氣預報》的文章，並於2014年1月22日在arXiv發表。正是這篇文章，摒棄了黑洞周圍存在事件視界（Event Horizon）的概念。所謂事件視界，即指黑洞周圍看不見的邊界。一旦到達這個無形的黑洞邊界，任何事物，哪怕是光，都無法逃逸。它是宇宙中的單行道：只能進，不能出。
在這篇文章中，霍金認為：“從光無法逃逸至無窮遠的角度來看，沒有事件視界就意味著沒有黑洞。”為了支持自己的理論，他提出了“灰洞”的概念。“灰洞”的邊界被稱為“表觀視界（Apparent Horizons）”，它只能暫時困住物質與光。
簡而言之，霍金的新觀點就是黑洞不存在，這個超高密度的天體更像是灰洞。這個觀點極大地震動了國際物理界尤其是引力物理界。
而且，廣義相對論與量子理論的衝突，也引出了人們關於“黑洞火牆悖論”的思考。2012年，科維理研究所的理論物理學家約瑟夫·波爾欽斯基（Joseph Polchinski）和他的同事，發現了這個悖論。自那以後，“黑洞火牆悖論”已經困擾了全球物理學家整整兩年，而霍金提出的“灰洞”新觀點，正是為了解決這個所謂的悖論。這究竟是個怎樣的神奇悖論？
無解的“黑洞火牆悖論”？
“在物理學中，悖論是個好東西，”美國加州理工學院的理論物理學家約翰·普瑞斯基爾（John Preskill）說，“它們會向你指明通往重要發現的道路。”而黑洞恰恰是一個滋生悖論的肥沃溫床。“黑洞火牆悖論”其實並不複雜，科研人員設計了一個思想實驗——如果一個倒黴的宇航員不幸落入黑洞會發生什麼。關於這個問題，科學家得出了兩個相互矛盾的結果。
在經典廣義相對論的引力理論框架中，物理學家認為，宇航員會愉快地通過事件視界，完全不知道自己即將面臨死亡的威脅，最終在黑洞無限緻密的核心“奇點”，被巨大的引力撕裂。然而，當研究人員詳細分析了具體情況後，他們意識到量子力學規律將會徹底“改變”這個宇航員的命運：如果基於量子理論考慮，那麼事件視界會轉化為一個高能量的區域——“火牆”，它會把宇航員燒焦。這個結果令人震驚，因為儘管“火牆”服從了量子規律，但是它卻違反了愛因斯坦的廣義相對論——無論他們是落入黑洞或是漂浮在空曠的星系際空間中，自由落體的人應該感受到在宇宙任意處都同等的物理規律。
其實，這個悖論的核心問題在於事件視界：它究竟會對宇航員毫無阻攔，還是會變成一堵“火牆”。關於這個問題，霍金在《黑洞的信息保存和天氣預報》一文中，引入了“表觀視界”的概念，這是一個當光線試圖從黑洞的核心逃逸時，會被暫時困住的邊界。“表觀視界”的出現，為黑洞火牆悖論提供了誘人且簡單的第三種可能性：量子力學和廣義相對論的理論框架保持不變，但黑洞根本就沒有所謂的事件視界和“火牆”，它只有一個表觀視界組成的時空，它具有很強的波動性，沒有明顯的邊界。而“表觀視界”概念的提出，導致了“灰洞”概念的產生。
從光線不能逃逸至無窮遠的意義上看，不存在事件視界則意味著不存在黑洞。在廣義相對論中，對於靜態的黑洞而言，事件視界和表觀視界是相同的。然而，這兩個視界在原則上又是可以加以區分的。如果有越來越多的物質被黑洞吞噬，黑洞的事件視界就會不斷膨脹，變得比表觀視界更大。不過在20世紀70年代，霍金還一直認為，黑洞會慢慢收縮，噴湧出“霍金輻射”。在這種情況下，事件視界會比表觀視界更小才對。今天，霍金的新觀點認為，表觀視界才是黑洞的真正邊界，它幾乎就像極端物理的“灰色地帶”。不過，如果要符合廣義相對論或量子動力學，那麼信息在穿過表觀視界時，會被完全打亂。也就是說，雖然信息可以從黑洞逃逸，但是它們會變得面目全非。當然，這個結果也恰好迴避了黑洞火牆悖論。
並不完美的解決方案
即便霍金的新作貌似完美地解答了黑洞火牆悖論，但仍在物理學界引起了科學家的廣泛討論。
在20世紀70年代與霍金有過合作的物理學家，研究黑洞的專家唐·佩吉（Don Page）認為：霍金對於黑洞可能不存在事件視界的提議也許是對的，但這不足以解釋火牆悖論。即使表觀視界只是短暫存在，但也可能會導致跟事件視界存在的同樣問題。而且，不同於事件視界，表觀視界最終會消失。佩吉還指出，霍金打開了極端場景的大門——“原則上，任何事物都有可能逃出黑洞”。
雖然霍金在他的文章中並沒有詳細說明表觀視界會如何消失，但佩吉推測：當事件視界縮小到一定規模時，此時量子力學和引力的影響會相互結合，我們有理由相信，表觀視界確會消失。因此，無論什麼物質被黑洞困住，最終都會被釋放。而且，如果霍金的觀點是正確的，那麼黑洞核心甚至可能不存在奇點。相反，物質只是暫時被困在表觀視界中，由於受到黑洞的牽引力，它們會逐漸向內移動，但絕不會塌縮到中心。物質的信息不會被破壞，但會變得非常混亂，因為它是通過“霍金輻射”釋放的。這些信息幾乎不可能維持被黑洞吞噬前的樣子，“這將比試圖修復一本燒成灰燼的書更難”。霍金也深知其中的難度，他將這比作試圖提前預測天氣：理論上是可行的，但想要在實踐中提高精確性卻非常困難。
波爾欽斯基對霍金的觀點也持同樣的懷疑態度，他認為，自然界中不太可能存在沒有事件視界的黑洞。
“在愛因斯坦的引力理論中，黑洞的視界與空間的其他地方並沒有太大的不同，” 他認為，“我們從來沒有在臨近的宇宙空間中看到過時空波動，這在宇宙大尺度結構中也非常罕見。”
霍金以前的學生、加州大學伯克利分校的理論物理學家拉斐爾·布索（Raphael Bousso）也對霍金的解決方案持謹慎態度。“黑洞中處處存在可以從中逃逸的點，這在某些方面比‘火牆’的存在更有問題，”他說，“但事實上，在霍金髮表了第一篇關於黑洞和信息的論文40年後，我們仍在討論這樣的問題，這證明了它具有非凡的意義。”
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