余明辉，葛先辉

上海大学 理学院物理系，上海 200444

1 黑洞信息的疑难

黑洞无毛定理[1]是指所有掉入黑洞的物质其所有信息都将失去，从而无法得知黑洞内部状态。外部观测者只能知道黑洞的总质量、总电荷和总角动量。虽然外部观测者无法得知黑洞的内部信息，但这些信息并未消失，只是被“封锁”在黑洞内部“看不见”而已。然而，霍金辐射[2]理论可推导出黑洞会通过热辐射蒸发。由于纯粹热辐射带不走任何的信息，但在黑洞辐射的最后，所有的内部信息将彻底消失——黑洞信息佯谬。显然，这一结果不仅会破坏物理学中许多重要定律，如重子数守恒、轻子数守恒等，而且会给目前以量子力学的基本原理——幺正性与几率守恒为基础所取得的所有重要成果带来灾难。因此，黑洞信息丢失问题这一物理学危机，成为广义相对论与量子引力这两大物理理论碰撞的焦点。

1997年，霍金(Stephen Hawking)和另一位相对论专家索恩(Kip Thorne)就曾与粒子物理学家普瑞斯基(John Preskill)打赌(图1)：霍金与索恩认为黑洞发出的辐射过于杂乱无章，以至于即使理论上也无法检测到任何关于黑洞的有用信息；普瑞斯基的观点则是，即便物理学家可能需要一套完整的量子引力理论来完美解释其背后的机制，但信息仍会以某种方式逃离黑洞。

图1 从左至右依次为普瑞斯基、索恩和霍金(图来自百度网站)

2004年7月，霍金突然宣布他输了，理由是：根据黑洞互补理论[3]，对于黑洞内外两个观测者分别而言，穿过黑洞事件视界的信息既反射出来又进入内部，永不逃逸(因为没有人可以同时观察到两种情况，所以并不会产生矛盾)。……