如何評價霍金關於「黑洞不存在」的最新論文？

11-29

新聞事件：霍金髮論文「自我否定」稱黑洞並不存在
雖然他在2004年就已經發表過相關觀點，但以論文形式發布還是最近的事，該如何評價霍金這一最近的研究成果呢？
http://arxiv.org/abs/1401.5761

Nature News：Stephen Hawking: "There are no black holes" : Nature News Comment

「怎樣理解霍金 2014 年關於「量子力學能讓能量和信息逃出黑洞」並因此「否認黑洞存在」的文章？」已重定向至此。

霍金在論文中並沒有提到『沒有黑洞只有」灰洞「』，我國媒體普遍採用的標題『沒有黑洞只有」灰洞「』又是怎麼一回事？

從科學發展的角度來講，出現這樣的衝突時，我們應該重新定義『黑洞』，還是另起爐灶定義一個新的名詞？

謝邀！

短答案：霍金不是真的說黑洞不存在，而是event horizon事件視界不存在。其實就是說霍金認為現今科學界對黑洞的傳統理解有誤，給出了更新的理論來定義黑洞。

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首先，霍金的這篇論文還沒經過同行評審過程（peer review process），是幾天前才提交的。而且論文說的是他的想法和初步的假說，就兩頁正文而已，沒有數學上的推理。不過大牛就是大牛，兩頁正文就轟動全球了。我就不評論對或錯了，就給大家解釋一下到底是怎麼一回事情。

1. 傳統對黑洞的理解和一直沒能解決的問題

先簡單說一下。這幾十年來，我們認為黑洞有event horizon事件視界。這個區域就好像河流瀑布一樣，如果你的船還沒到瀑布，你有可能逃離。可是如果你過了某個點，進了瀑布掉了下去，就無法逃離了。過了事件視界的邊緣，連光都逃不走。

不過學界一直有一個很大的問題：black hole information paradox 黑洞信息悖論。這是相對論和量子物理造成的悖論。就是物理信息進入黑洞就消失了，也就是破壞了unitarity（可以理解為信息統一性。）

在正常空間里，物理信息不會也不能消失。所以黑洞的這個信息消失概念違反了正常物理定律。所以黑洞研究應該說才剛開始，原本就需要重新定義。

2. 重新定義黑洞的理論學術界有很多

學術界其實年年都有提出不同重新定義黑洞的理論。各種各樣的理論多得我數都數不過來。有些理論解決了信息流逝的問題，不過同時又帶出了新的物理問題。而有些理論雖然無法解決信息統一性的問題，不過至少試著解釋為何可以讓信息流逝。

霍金的這篇論文其實就是答覆去年玄理論界里很有名的Polchinski和同事們提出的一個新理論：事件視界火牆論。http://arxiv.org/abs/1207.3123

這個理論去年其實在學術界滿有名的，解決了信息消失的問題。說：在事件視界邊緣里，有個火牆（firewall）。任何要進入黑洞的物質或能量會在事件視界被這個火牆燒毀。而這個火牆是由量子關聯從黑洞伸出來的能量。因此，信息並沒有真的消失在無限密的黑洞里。

3. 霍金的新定義

我個人覺得霍金真不愧是大牛，論文超有氣派的。兩句話帶過就否認Polchinski的理論。還直接把事件視界給否認了，讓Polchinski建立在事件視界上的火牆理論連立足之地都沒有了。當然，誰對誰錯，還是其它的理論或許才是對的，那還真不好說。不過下一代研究黑洞的物理學家們的飯碗是絕對可以保證的。

霍金在這篇論文中提出，event horizon事件視界不存在，不過有apparent horizon表面上像似事件視界存在某段時間（當然是天文數字的某段時間）。

簡單的來說，看上去好像質量和能量（物理信息）一去不返的進入了黑洞，通過了不可返回的事件視界，進入了一個無限密度的點。其實，只不過我們看上去是這樣而已。物理信息沒有消失，黑洞也不是無限密的，雖然的確非常非常密。黑洞也應該重新被定義為一個亞穩態的引力場。因此，unitarity理論上不需要被破壞，不過因黑洞誕生的混亂chaos，難已達到deterministic確定性，而導致物理信息實際上還是有消失的。

再說回瀑布的比喻，這裡的新定義也就是說，小船掉下瀑布後，還是可能回來的，只是什麼時候回來，回來時候是什麼樣的，我們不知道。只是在我們三維空間和對時間線性的理解里，看上去船掉下瀑布，像是回不來了，而就算船回來了，那面目全非的樣子我們也不認識。

霍金舉的例子就是，物理定律上來說，氣象學家們沒道理不能百分百準確預計天氣，不過因為非常多變數的混亂狀態，無法實際預測，所以實際上信息還是有流逝。這裡我要說一下，振動學裡有chaos theory混沌理論，混沌是可以有確定性的。所以霍金的新理論的確可以解決黑洞信息流逝的悖論。

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還有：霍金沒有說什麼」灰洞「。不知道哪位媒體異想天開想出來的詞。不過我個人認為蠻有意思的。但是霍金新的定義中的黑洞，對觀看者或要掉入黑洞者來說，跟傳統理解並沒什麼改變。靠近黑洞，時間照樣會慢，黑洞的引力照樣會把你變成拉麵。

這是前幾天Matt Strassler寫的科普文章，沒事翻譯過來玩玩，互相學習下

Black Hole Information Paradox: An Introduction

兩個矛盾的理論

量子理論（也稱作量子力學）現在被認為是隱藏在自然界所有物理過程背後的數學規律。它不能精確預言會發生什麼，只能預言每種具體可能的發生概率。當你把所有可能發生的概率加起來剛好等於1, 概率的考慮才自洽和合理正確的。量子理論的正確性已經深入人心，它的一個推論就是信息是守恆的，既不會丟失，也不能真正完全被拷貝；至少原則上你能從系統初始狀態的信息算出系統結束時的所有信息。如下圖，它展示了兩個粒子碰撞時，產生一些新粒子出來，但是它們攜帶了初始碰撞的兩個粒子的本質和性質，儘管可能已經凌亂成另外一種形式了。

圖1: 在所有的量子理論中，信息進去的都還會出來，可能變雜亂了但還是完備的。

廣義相對論是愛因斯坦引力理論的總結，引力可以看作是時空彎曲的一種效應。廣義相對論精確預言物理過程的發生，而不是像量子理論以概率的形式來預言。

從相對論誕生的1915年到1958年, 人們逐漸理解認識到足夠緻密的物體會形成黑洞。黑洞周圍的引力非常強，強到足以劇烈彎曲它周圍的時空，使得一個物體靠近它時如果穿過一個叫黑洞視界的分界線將會有去無回。下圖展示了兩個殼狀物體變得足夠緻密時形成黑洞視界的過程。根據廣義相對論，這兩個殼層的信息進入黑洞後就再也出不來。

圖2: 在廣義相對論中，進入黑洞後就再也不會出來。（1）兩個殼層狀物質在自身重量下塌縮。（2）當它們足夠緻密時視界形成。塌縮的殼層的信息永遠被鎖住了黑洞裡面。

等下！以免你們被誤導，說下想畫一個黑洞以及它裡面的信息其實是不可能的。我的圖不能描述時空是怎樣彎曲的；為了理解整個故事，你只能承認黑洞裡面的時鐘和黑洞外面的時鐘走的速度完全不一樣，而它們與遠離黑洞的時鐘走的速度更是不一樣。嚴格的說，不要把我的圖太當回事，它只是用來闡明概念而不是精確描述。

視界不是一個實體，只是一個空間區域的概念，任何物體進入之後都不能逃離的分界線。想像下一個有名的類比，一隻小船正在靠近瀑布，顯然水流的速度是逐漸變快的。一旦小船距離瀑布足夠近，引擎所能提供的最大速度都比那裡的水流速度小時，這支小船的悲劇命運就已經被決定了：它只能被衝下瀑布，絕對不可能再回頭了。此時，船長還並不會察覺到什麼，在他眼裡這只是一條大河波浪寬其中普通的一段，然而，當船長發現前面有瀑布的危險準備掉頭時，問題真的來了，因為他發現無論如何都不可能再後退一步。類似地，在廣義相對論里，當你穿越黑洞視界時，你也不會意識到什麼，只當你準備逃離黑洞時才發現自己靠得太近已經不能逃離如來佛祖的手掌心了。

圖3：當你穿越有去無回的邊界時沒有任何察覺。當你察覺危險時你才會意識到已經太遲了。黑洞視界也一樣，它只是一個位置而不是一個實體。

黑洞信息悖論 The 「Black Hole Information Paradox」

黑洞信息悖論起始於1974-1975年左右霍金提出的著名的霍金輻射，環繞黑洞的量子場實際上會輻射粒子然後會使黑洞變小，最終蒸發掉，也就是說徹底消失了。圖2里說進入黑洞的殼層物體的信息進入了黑洞，而下圖4卻說黑洞最終消失了。那麼自然要問進入黑洞的信息跑哪去了呢？如果它和黑洞一起消失了，那將是違背量子理論的。

圖4：（1）殼狀物體塌縮；（2）視界形成，霍金輻射在黑洞表面出現；（3）霍金輻射帶走了能量使得黑洞變小（4）最終黑洞完全蒸發。似乎進入黑洞的信息也蒸發消失了，違背了量子理論。

一個自然的想法只能是信息或許在霍金輻射的過程中跑出來了吧? 但問題是黑洞里的信息是沒法跑出來的，因此剩下唯一的可能就是霍金輻射里拷貝了進入黑洞的物體的信息，但這樣的話，等於有了兩份信息，一份在黑洞里，一份在黑洞外，這同樣違背量子理論。

圖5：: 也許信息存儲在霍金輻射里？但信息不能逃離黑洞，所以它以某種方式拷貝到霍金輻射里去了，這樣就有了兩份信息，同樣違背了量子理論。

當然，也許只是量子理論是不完備的，黑洞物理迫使我們思考能否進一步發展量子理論來使其適應更廣的範圍，就像愛因斯坦在廣義相對論拓展了牛頓定律的適用範圍一樣。霍金在這樣的道路上思考了三十年。

互補原理 Complementarity: Saving Quantum Theory

然而，另外一些人並不認為是量子理論需要修正，而是廣義相對論出問題了。 1992年，有人提出了一個稱作互補原理的理論來說明黑洞裡面和外面的信息都沒有違背量子理論（這個想法後來又被Susskind以及合作者們發展了）。具體說來，就是黑洞外面的觀測者會看到信息堆積在黑洞視界表面，然後通過霍金輻射跑出來了。黑洞裡面的觀測者會看到信息落入黑洞裡面了，但由於裡面和外面的觀測者並不能交流，因此也就沒有悖論。

圖6：互補原理表明這取決於貫徹者的視角。黑洞外面的觀測者看到信息存儲在黑洞視界外面（2a）可能轉為霍金輻射（3a）。只有落入黑洞的觀測者（2b）看到信息在黑洞裡面。

這個想法仍然有隱患, 因為它要求很多奇異的物理過程發生。其中一個稱作「全息照相（holography）」，它是由『t Hooft和Susskind發展的一套理論。這個理論說黑洞內部，由引力主導的三維空間物理過程，通過一種神秘的變換使其跟在黑洞視界的二維表面上看到的一樣，在這個表面上二維的方程就能描述所有的物理而且根本不用引入引力這個概念。

圖7：互補原理要求黑洞裡面發生的一切能夠同等的就像它們在黑洞外面一樣。不可思議的是，這在1990s和2000s年代證明並非不可能，弦論，作為廣義相對論的量子化版本，至少在某些條件下是成功的。

這個理論聽起來很瘋狂，但90年底後期，在某些情形下，它被證明是正確的。 1997年， Maldacena猜想在不需要引力的情形下，弦理論（一種引力量子化理論，是宇宙本質描述理論的一個候選者）實際上等同於量子場論，而且只需要更少的維度。

全息照相理論的成功給互補原理的解釋增加了可信度。另外，場論和弦論給出了一個非常強的觀點（或許可以稱作是證明？），小黑洞能夠在一個對應的量子場論能夠描述的過程中形成和蒸發，而且像所有量子理論一樣，在這個過程中信息守恆。到了2005年，甚至霍金開始考慮接受這個觀點—— 事實上，就像互補原理提出的那樣，黑洞不會吞噬信息，而是廣義相對論需要修改。

火牆 The Firewall and the Current Turmoil

全息照相原理依然是不夠清晰的，黑洞蒸發是一個很微妙的過程，尚且沒有量子方程能夠描述這個過程。 Almheiri, Marolf, Polchinksi 和Sully等人在嘗試找方程的過程中發現互補原理有自我矛盾的地方，當黑洞蒸發到一半的時候會表現出來。這個觀點十分玄妙，牽涉到「量子糾纏」理論，它曾被愛因斯坦稱作「幽靈」，卻如今已經被用到量子計算機中了。簡單粗暴的說，霍金輻射帶走的信息太多以至於留在視界上的不夠多來用於全息照相黑洞內部。結果是，當觀測者落入黑洞時並不是之前所預期的不被察覺的穿過，相反，觀測者根本進入不了黑洞內部卻被環繞在視界外面的「火牆」給點著燒成了灰燼。

圖8：但是當黑洞蒸發時，互補性原理本身產生了更嚴重的悖論。如果黑洞外面的觀測者看到黑洞蒸發但不導致信息的損失，那麼一個落入黑洞的觀測者將會在視界上撞到一個稱作「火牆」。這與廣義相對論的預期極其不符！

火牆的發現使得廣義相對論需要做重大修改。如果它是對的，一旦黑洞開始顯著蒸發，我們之前所理解的黑洞，即黑洞有個內部區域而且視界只是一個有去無回的分界線的認識是完全錯誤的。

因此悖論又回來了！似乎變得更加糟糕了。量子理論和互補原理似乎是正確的，但廣義相對論不是需要小補而是要大動手術！即使在弦論里也沒有像全息照相術那樣合適的手術可做。但是場論/弦論表示量子理論可以描述黑洞形成和蒸發，所以信息是不會消失的。那麼互補原理能夠被其他東西替代么？或者是引出悖論的什麼地方其實是錯的？

所有人都很困惑，有無數的方案試圖解開這個謎，不過你們很可能一無所知。媒體只會告訴你霍金的觀點，雖然霍金很出名，但他真的只是很多提出方案的人其中普通的一個。所有的方案都遇到同樣一個問題：沒有足夠的方程對具體物理過程提供證據和細節。事實上另一方面，正是因為沒有足夠的方程導出了火牆悖論，我們很難從另外一套缺少足夠描述細節方程的理論里搞清楚這個問題。

即使霍金只是很多試圖解決問題的人中的一員罷了，他的方案也缺少具體的方程，甚至很可能根本就是錯的，你肯定還是忍不住想知道他的看法。不過很難不用方程說清楚，下圖9是我盡最大努力的詮釋。霍金指出雖然黑洞外部物理過程簡單，但黑洞內部變得非常複雜。複雜系統，就像天氣一樣會表現出混沌的特徵，這使得它們在量子理論的框架之外都已經變得不可預測。他似乎想說是這種複雜性使得視界不穩定從而允許被黑洞吞噬的信息從裡面泄漏出來。當然這將違背霍金自己關於廣義相對論的理論，因此我想他的意思是廣義相對論需要修正。他的論證最後停在場論/弦論上，我猜測他把修改的希望寄托在了弦論上。現在好了，進入黑洞的東西最終會出來，黑洞就不在黑了—是所謂的「灰洞」或「亞穩態引力束縛系統」或「顯黑洞」，但或許「黑」並不是準確的辭彙。

圖9：霍金想法的簡單圖解，因為我以及所有我討論的人都不明確知道他心裡想的是什麼，如果不對向霍金表示道歉。記住霍金只是很多提出解決方案的人里其中的一個，而且也沒說是目前最好的。

但是這個解決方案里顯然有很多問題，至少火牆之迷在黑洞蒸發到一半的時候已經出現，而不僅僅是蒸發快結束的時候。因此黑洞泄漏信息的時候依然很大——這和霍金的方案里很不一致。所以不要期望就霍金的看法達成一致，更不要說在沒有具體方程計算的情況下了。

你學到的關於黑洞的知識仍然還是對的。天體物理學家不用擔心他們所思考的恆星級黑洞或者星系中心的黑洞會有任何變化。至少對於一個質量足夠大的年齡不太老的黑洞，霍金的看法不會導致改變你能測量的任何物理量。如果不幸你掉進去了，你仍然出不來，也不能給外面的任何人傳遞信息。因此就算在法理上證明沒有黑洞，在宇宙中幾乎每一個星系的中心，仍然有一個神奇的暗洞（spectacularly-dark hole）。

不要指望持續了40年的迷題很快被解決。最終的解決很可能來自一個你沒聽說過的年輕物理學家，或者那個人還沒出生呢。

-。-好坑爹為什麼換了個問題，我把我在如何看待霍金髮布論文稱黑洞不存在？里的答案改改貼過來繼續寫吧。

感覺好長啊，如果有人賞臉轉載的話請註明出處。謝謝。

作為一個物理專業的大三妹紙，勉強來挑戰下這個題目！對量子物理的理解還非常淺薄，歡迎指正討論。
首先1月24號在《Nature》的網站上出現了這麼一篇文章：Stephen Hawking: "There are no black holes" : Nature News Comment。題目是說：霍金認為「沒有黑洞"。事實上，他只是試著提出一個新的關於黑洞視界的解釋，嘗試去解決一個叫Firewall Paradox（火牆悖論，感覺叫邊界悖論好聽點）的問題。

恩在介紹這個悖論之前先介紹一下黑洞的基本常識吧。
首先要引入的一個概念是引力。當引力足夠大的時候會扭曲周圍的時間和空間。最簡單的一個比喻就是想像一張平平的毯子，如果你在上面放一個球，毯子就會凹下去一塊，這就是時空的扭曲。球越重，凹陷越深。如下圖。太陽最輕，白矮星次之，中子星更重。

一個比較基本的物理知識：一個大質量的物質因為自身重量太大，引力大於分子間的斥力，導致整個球向內坍縮。比如說中子星就是因為這個原理，導致所有的質子在極大的壓力下轉化為中子，彼此之間挨得非常緊。到這個地步斥力已經不是簡單的電磁力了，泡利不相容原理導致的。（簡單的說是因為自旋為1/2的粒子，既中子，在一個能量層級下存在一對自旋相反的粒子。其他的粒子只能跑到更高的能量層級上去，這就產生了斥力）。而黑洞說的比較簡單，就是當這個自身質量大得超過一定闕值，就會對它所處的時空產生極大的扭曲，像是無底洞一樣。那個中心點被稱為singularity，既是著名的奇點。正是因為黑洞的自身重力太大，以至於光都無法逃脫。當光逃逸到一定的邊界的時候，就會因為失去所有的動能而被黑洞的引力給拉回去。這個邊界叫視界。這就是黑洞為什麼被稱為黑洞。然而，這個理論卻出現了一個難以解釋的矛盾，即所謂的火牆悖論。而霍金的最新的論文正是對這個悖論的一個挑戰，或者說修正。

所謂的邊界悖論（火牆悖論），簡單來說，就是假設一個宇航員正在墜入黑洞，會發生什麼。根據廣義相對論，什麼也不會發生。因為愛因斯坦提出，在宇宙的任何一個地方，一切事物都要遵守物理定律。所以這個可憐宇航員應該會毫無知覺地穿過視界，被拉向奇點。當然在被拉到奇點的過程中會被撕碎... 然而，根據量子物理理論，在進入視界的時候，由於霍金射線（這個理論本身也有很多爭議，可見附錄）的存在，粒子會被轉化成高能狀態，把宇航員燒成灰燼。這就是為什麼這個悖論叫firewall，不是防火牆，是著火的牆。

根據《Nature》的解釋：
霍金為了解決這個矛盾，提出了一個新的說法。不過這個新理論很粗糙，可以說是個」救火「的理論。他認為，廣義相對論和量子物理理論都沒錯，錯的是我們對黑洞的認識。這個所謂的視界是不存在的。因為在我們傳統定義的視界上，由於量子物理的影響，這個視界非常不穩定，一直在大幅度搖晃。所以根本沒有一個固定的邊界。他進而提出了一個替代視界的東西，叫apparent surface，視表面。他對視表面的定義是：在這個表面上光會停止前進。請想像光在一個速度為光速的跑步機上跑步...這就是發生在視表面的事情。可以想像視表面是一個很大很厚的圓形的殼，因為量子理論的作用一直在扭曲。乍一看跟視界沒什麼區別。的確，霍金認為，在廣義相對論下，對於一個穩定不變的黑洞來說，視界約等於視表面。
然而，如果一個黑洞又吸收了額外的物質或者能量（他們兩個一回事），視界就會開始搖晃變得不穩定，然後膨脹，變得大於視表面。
相反地，根據霍金在上世紀70年代提出的霍金射線理論，黑洞會慢慢縮小，釋放出霍金射線。在損失能量的情況下，視界會縮小，變得小於視表面。
霍金的新理論認為，這個所謂的視表面才是黑洞真正的邊界。

注意，這裡就是為什麼《Nature》會用」黑洞不存在「來作為標題：
霍金說：」對於現在的理論體系，即在黑洞中連光都不可以逃逸，來說，否認視界的存在意味著否認黑洞的存在「

好了，理論講完了，下面是我的分析：
首先，這是一個很深的水... 因為這牽扯到了一個更深的，百年來無人撼動的悖論，即黑洞悖論（見附錄）。霍金就是往裡扔了一個小石子。關於黑洞邊界到底該是什麼樣的一直無定論。而問題的關鍵是無法把大尺度下的廣義相對論和小尺度下的量子物理理論、場論統一起來。

其次，雖然霍金否定了視界的存在，但是他的邏輯不是簡單的：因為視界不存在所以邊界悖論也不存在，或者因為視界不存在所以黑洞也不存在。他是通過推敲火牆理論的計算方式，指出其中問題，進而更深一步希望通過對黑洞邊界問題的大膽創新來嘗試解決黑洞悖論。

再次，這篇《Nature》上的文章跟霍金的論文出入挺大的。關於視表面的問題只出現在了霍金論文中的最後一段（其實一共也就兩頁），其他部分霍金都是在反駁為什麼這個宇航員不會在視界上被燒成灰。他一共提出了三點反駁意見... 那個，你們真想聽么... 再說下去真的都是術語了...

最後，媒體要報道好好報道，別胡來。霍金髮論文「自我否定」稱黑洞並不存在。斷章取義。我上文已經解釋得很清楚了，霍金沒有否定黑洞的存在。只是在重新定義視界/視表面。網易這是在幹嘛，霍金自我否定？黑洞並不存在？
看看網易說的

霍金的最新「灰洞」理論認為，物質和能量在被黑洞困住一段時間以後，又會被重新釋放到宇宙中。他在論文中承認，自己最初有關視界的認識是有缺陷的，光線其實是可以穿越視界的。當光線逃離黑洞核心時，它的運動就像人在跑步機上奔跑一樣，慢慢地通過向外輻射而收縮。

這個"灰洞"真不知道是誰一拍腦袋想出來的詞，這所謂的」又會被重新釋放到宇宙「的理論是早就被提出來的，針對黑洞悖論的解釋之一（見附錄）。另外，我沒在他論文中看到他承認他最初對視界的認識是有缺陷的。
不過表揚一點，網易還提到了黑洞悖論的，不錯不錯。

吐槽一句，這個爭論啊...我看再過一百年能有個頭緒就不錯了...

附錄：霍金射線與黑洞悖論

（霍金射線寫不動了，改天吧TAT）

這個所謂的黑洞悖論呢，其實就是兩個不同的泰斗級理論體系，即愛因斯坦的廣義相對論（general relativity）和量子物理加場論（quantum field theory）對黑洞的不同解釋之間產生的矛盾。
簡單來說，量子物理的最基本的概念就是一切必要的信息都包含在粒子的波函數當中。並且已知一個特定時間的波函數，就可以用薛定諤方程來推倒出這個粒子之前所處的狀態已經之後即將變成的狀態。
然而，廣義相對論認為，一個粒子一旦進入了黑洞的視界當中，就會失去一切的信息。
這就是黑洞悖論。
這個悖論其實很搞，因為廣義相對論適用的範圍是非常大的尺度，恆星啊太陽系啊這種的，而量子物理和場論適用於極其小的尺度，比如夸克，電子，原子。完全不是一個世界的理論，但是又都出現在了關於黑洞的理論當中。想把它們整合在一起非常困難。
事實上已經有很多科學家提出了各種各樣的理論試圖協調這個悖論。不過可惜的是，如霍金所說，想要徹底解決這個矛盾只有等到我們能夠把相對論和量子物理融合到一個體系中的時候了。而為了這個大融合，物理學家們已經努力了一個世紀了。

我簡單列幾個已經存在的不同的理論（出處：Black hole information paradox）

理論1： 信息不可避免地損失了
優點：符合廣義相對論
缺點：違背量子物理理論，能量守恆定律

理論2： 信息通過黑洞蒸發逐漸泄露出來
優點：從直覺上來講非常吸引人，因為這個理論用一個非常傳統的現象解釋了信息的恢復
缺點：與現存的相對論不符（相對論認為沒有任何信息可以從黑洞中泄露出來）。而在這個尺度上廣義相對論的結果應該是非常可信的。

理論3：在黑洞蒸發的最後階段信息才會被忽然泄露出來
優點：只有在最後階段才會違背廣義相對論。而在最後階段的時候，事情是在量子物理的尺度上可以背解釋的，所以不會違背廣義相對論。
缺點：在進入最後階段之前的一小段時間內，小型黑洞必須儲存一定量的信息，這違背了廣義相對論。

還有很多理論.......這裡就先不一一列舉了。所以霍金只是在這些理論的基礎上又提出了一個理論，試圖解釋黑洞悖論。

參考：
霍金的論文 http://arxiv.org/pdf/1401.5761v1.pdf
《Nature》對此事的報道 Stephen Hawking: "There are no black holes" : Nature News Comment
Firewall Paradox 火牆悖論 Firewall (physics)
黑洞悖論 Black hole information paradox
網易的坑爹報道霍金髮論文「自我否定」稱黑洞並不存在

我從昨天下午開始讀有關的東西，因為此前沒有了解過相關方面的進展，所以比較困難，不過我勉勉強強弄懂了一些，如果我寫的東西有問題歡迎專業人士指出。

我把我理解這個問題過程中的一些關鍵點列出來，如果不是專業人士可以直接看用粗體標出的部分。持續更新中。

1、黑洞裡面的東西是難以逃逸的。

我在回答「如果在西遊記中的紅葫蘆里使用死亡筆記還能生效嗎」這個問題的時候曾經扯過這方面的淡。因此我覺得我有必要來回答一下這個問題，在當時用黑洞的模型來回答那個問題的時候，我的假定是：死亡筆記發揮作用需要信息的傳播，而紅葫蘆的作用是阻隔信息的傳播。而如果希望能完全阻斷信息傳播，那麼我們會期待紅葫蘆就是一個小型的黑洞。
我在那個問題的回答中提到：「黑洞內的物質即使以光速逃逸，也無法逃離黑洞的範圍。」當時我沒有對「範圍」進行很嚴格的定義，只是估算了一下 Schwarzschild 半徑，這樣的觀點到了回答現在這個問題的時候就可能有些不適用了。這裡我們需要比較仔細地來說明一下這個「邊界」的問題：
對「事件視界」的理解涉及到對光錐的認識，大家可以參考 @著微在「光一直以光速向前傳播，可為何光逃離不了黑洞」問題下面的回答，這裡的光錐是完美的錐形。黑洞的「事件視界」可以看成是一個類似與光錐的「光球」，我們首先把這裡的球也是完美的球（稍後討論這一問題）。黑洞以內和以外的兩個事件無法建立起因果聯繫，在黑洞裡面產生一個粒子和在黑洞外面湮滅一個粒子二者之間不存在關聯。

2、真空不是「沒有物質」，真空中可能不斷產生互為反物質的粒子對。

前段時間在討論「自然數之和是多少」和「分子之間的間隙是什麼」等問題的時候我們就已經看到，真空並非是「什麼都沒有」，而是可能不斷產生產生互為反物質的粒子對。在黑洞的附近，同樣可能存在這樣的反物質粒子對。

3、黑洞可能會吸引互為反物質的粒子對的兩個粒子中的一方，而這就等效於有粒子從黑洞輻射出，這就是「霍金輻射（Hawking radiation）」。

以上是一個簡化的描述，一個讓我自己可以明白霍金輻射的原理的說法是來自對 Klein paradox 的理解：

Schrodinger 方程解一個散射問題（例如，1D 有限高度勢壘），當一束平面波射向勢壘，我們可以看到反射波（R）和一個指數衰減的透射波（T），歸一化條件可以給出： $|R|^2+|T|^2=1$ 。當散射勢很高時，不難想像，射入的平面波會全部反射，而完全沒有透射。
當換成 Dirac 方程（或者 Klein-Gordon 方程）時，情況會很不一樣。我們都知道 Dirac 方程預言了反粒子的存在，同樣的，當用 Dirac 方程來處理這個散射問題時，當散射勢很高時，歸一化條件會給出： $|R|^2-|T|^2=1$ 。方程的解有兩個反常之處，其一是在通常被認為是禁戒的區域，出現了透射；其二是反射出來的粒子甚至可能比入射的粒子還要多。霍金輻射為 Klein 悖論提供了一個實例，黑洞可以不斷輻射出粒子，與此同時，黑洞自己的質量也在減輕。

本部分參考了：
（1）Klein paradox
（2）http://tid.uio.no/~finnr/talks/Klein-Paradox.pdf

4、幺正性（歸一化條件，unitary）與能量（信息）守恆是聯繫的。

類似的，我們可以考慮波函數 $|psi(-infty) angle$ 到 $|psi(infty) angle$ 的演化。
定義 S 矩陣 $S=U(infty,-infty)$ ,使得： $|psi(infty) angle=S|psi(-infty) angle$
此時的幺正性條件即為： $S^dagger S=SS^dagger=1$

在量子統計中，我們用密度矩陣來處理統計問題。例如，對於一個輻射，我們可以計算它的密度矩陣。假如有 N 個 2 態粒子，那麼系統的總狀態數即為 2^N，可以用一個 2^N × 2^N 的矩陣來表示。如果覺得用矩陣的方式很難理解，那麼可以考慮只有對角元的特殊情況。

量子純態下的密度矩陣定義為： $hat{ ho}=|psi anglelanglepsi|$
根據 Heisenberg 方程， $ho(t)=U(t,0)|psi(0) anglelanglepsi(0)|U(0,t)$
類似的，就有： $ho(infty)=S ho(-infty)S^dagger$
寫成求跡的形式，就是歸一化條件：
$mathrm{Tr} ho(infty)=mathrm{Tr}(S ho(-infty)S^dagger)=mathrm{Tr}( ho(-infty)S^dagger S)=mathrm{Tr} ho(-infty)$

關於幺正性跟能量守恆的聯繫，熟悉信號處理的朋友還可以聯想：Fourier 變換是一個幺正變換（參見：The Fourier Transform as a Unitary Transformation），因此，Parseval"s theorem 也就有了能量守恆的意味。

5、霍金輻射會破壞信息的守恆。

信息悖論的描述沒有那麼簡單，下面給出的一種簡化的表達。
如圖，考慮霍金輻射的過程，在黑洞的附近 B 處有剛剛向外發射的霍金粒子，與此同時黑洞內有反粒子 C 。宇宙遠離黑洞的其他地方有輻射 A。
計算 A 部分輻射的熵： $S_A = -mathrm{Tr}( ho_Alog ho_A)$
如果在沒有黑洞以前，系統處在一個純態上： $S_A=0$ ，那麼在黑洞完全蒸發之後，系統應該仍然回到 $S_A=0$ 的態上。（第 4 部分的討論）因此

當霍金輻射剛開始，因此有一部分的 B 中的粒子會增加到 A 當中，因此應該有： $S_{AB}>S_A$

但是根據前面的討論，系統最終又會要回到 S = 0 的狀態，因而這種輻射不可能無限持續下去，對於一個晚年的黑洞，最終應該會有： $S_{AB}<S_A$ （結論 * ）。

接下來討論各部分的熵之間的關係：

根據在本回答第 3 部分所討論的，B 中粒子的產生和 C 中粒子的湮滅二者不會是獨立的，事實上，可以用這二者的線性組合構造出一個新的滿足對易關係的運算元（Bogoliubov 變換），這兩者之間應該存在著關聯。

而根據我們剛剛提到的，系統最終又會要回到 S = 0 的狀態，這說明 B 處輻射的產生跟 A 之間也存在著關聯。

在量子力學中，對於三個不同的系統 A、B、C，根據 Strong Subadditivity of Quantum Entropy （類似三角不等式），應有： $S_{AB}+S_{BC}geq S_A+S_C$ ，其中，而 BC 之間的交換滿足 Bogoliubov 變換，那麼 $S_{BC}approx 0$ ，因此 $S_{AB}>S_{A}$ （結論 **）。

結論（*）跟（**）二者是矛盾的。

本部分參考了：
（1）http://www.ift.uam-csic.es/workshops/Xmas12/doc/papadodimas.pdf （圖片來自本講義）
（2）http://hep.physics.uoc.gr/mideast7/talks/thursday/Raju.pdf
（3）Samir D. Mathur，The information paradox: A pedagogical introduction，http://arxiv.org/abs/0909.1038

6、「黑洞無毛性」與「表觀視界」的漲落分別考慮的是廣義相對論性質和量子力學性質。

霍金等人曾經證明過黑洞的無毛性（No-hair theorem）即黑洞可以由質量、角動量和電荷完全刻畫，這考慮的是廣義相對論性質，單看這一點，黑洞的信息是很少的。
本次霍金建議傳統的穩定的「事件視界」概念改變為「表觀視界」，「表觀視界」的漲落可能是很大的，從而粒子可能會從黑洞中逃離，這考慮的是量子力學的效應，從這一點來看，在黑洞的表面可能有大量的信息。

這一部分是我最初理解本次的論文的覺得有些奇怪的地方。因為霍金本次指出，不存在完美的「事件視界」。除了霍金輻射之外，黑洞內部的東西仍然可能因為漲落而被釋放出來，並且黑洞表面上的光子不是構成一個完美的球，而是類似與在跑步機上跑步，這構成了一個在不斷漲落的「表觀視界」，然而這樣我們就需要仔細考慮黑洞的表面了。

為了避免這一困難，需要考慮廣義相對論和量子力學的統一，事實上，有這樣一個結論：「一個量子引力體系的自由度可以由其邊界上的自由度所描述。」在下面引用的參考材料中對此還有更多的敘述：

正是弦論學家胡安·馬爾達薩納取得的突破，最終導致史蒂芬·霍金改變了他在黑洞和信息方面的主張。1997年，馬爾達薩納用弦論的數學證明，描述黑洞內部的引力理論等價於描述黑洞表面的量子理論。這聽起來很深奧，但馬爾達薩納的研究是非凡的。儘管我們還不知道哪種引力理論能夠從整體上描述黑洞，我們卻知道如何在黑洞表面運用量子理論。這意味著，量子力學在黑洞表面仍然有效，而且隨著黑洞蒸發，信息並不會丟失。需要說明的是，馬爾達薩納研究的時空，在類型上不同於我們宇宙中的時空，但他的結果極具說服力，使得物理學家不願意再糾結於此。
——《掉入黑洞＝撞上火牆？》

參考材料：
（1）科學網—黑洞簡史：（三）黃金時代1：20世紀60年代的進展
（2）科學網—黑洞簡史：（四）黃金時代2：20世紀70年代的突破及黑洞熱力學
（3）掉入黑洞＝撞上火牆？
（4）貝肯斯坦獲得沃爾夫獎（深度解讀）

知乎上的相關問題：
（1）黑洞的無毛定理是怎麼證明的？

7、大的漲落和無規性背後可能蘊含著的是混沌，而不是信息實際意義上的消失。

不行了，我也編不下去了，哪位專業人士救救我好了……
（向 @謝平凡「生活大爆炸第一季13集物理碗最後一題到底有多難？」致敬。）

在 2013 年 Polchinski 來討論火牆問題時，當時有幾篇有意思的科普文章：

掉入黑洞＝撞上火牆？（這篇文章在昨天的新聞後還有更新）
再論黑洞火牆與量子糾纏

這個問題本身所涉及的觀點並不複雜，霍金所表達的意思也很簡單。只是在一個十分模糊的、說不清道不明的大背景之下，一切論點都變得極為敏感微妙，我只能小心翼翼地就此梳理一下自己的拙見。
從頭說起，黑洞是什麼，它是概念是如何誕生的。很早以前，拉普拉斯就根據萬有引力定律提出了這樣一種可能的存在：當一個恆星的質量和體積滿足某個臨界條件的時候，其表面的逃逸速度將會大於或等於光速，這意味著在外界根本無法觀測得到它，後來這類天體被人們稱為黑洞。
相對論誕生之後，人們否決了通過經典力學所推導而出的這類天體。
再後來，施瓦西在計算廣義相對論引力方程時得出一個真空解，這個解告訴我們「黑洞」是存在的，並且給出了「事件視界」的說法，人們只能觀測到視界之外的事物。即在視界之內的任何物質和信息，都無法逃脫出來。視界之內的黑洞半徑，被稱為施瓦西半徑。
有趣的是，施瓦西通過相對論方程得出的黑洞數據竟與經典力學推導而出的黑洞數據有著驚人的一致。許多人因此震驚了一把。
關於黑洞的定義和解釋，一直伴隨著理論的發展而愈演愈烈，相對論與量子力學的矛盾在黑洞的戰場上被徹底激發。
事情要從霍金輻射說起。在「黑洞」概念已經被廣泛熟知並接受的情況下，霍金提出了關於修改黑洞性質的一個論點：黑洞並不是那麼「黑」。在黑洞視界之外的真空中，有著無數正反虛粒子不斷產生湮滅，由於黑洞附近極其彎曲的引力場，部分負能量的虛粒子會被拉扯到視界之內，而正能量虛粒子則以輻射的形式逃離。吸收了負能量虛粒子的黑洞質量不斷減少，正能量虛粒子不斷輻射而出。所以，黑洞也並非「只吃不吐」的。
這個看似舒服的理論並沒有給時下潛藏的危機帶來一絲甘霖。自「黑洞」概念誕生以來一直如影隨形的「信息悖論」依舊沒有得到解決。根據霍金的說法，黑洞的輻射只是單純的釋放能量，並未以任何形式攜帶信息出去。那麼被黑洞吞噬的信息到底去哪了？
量子力學認為信息守恆，宇宙中的任何信息都不可能被完全消滅，只是在不斷轉換著形式。所以進入黑洞的物質一定會通過某種方式與外界物質發生信息交換，這樣一來，相互關聯的粒子之間必須存在一塊高能的區域（後來被稱為黑洞火牆），使得任何試圖穿越黑洞的事物都會被這片能量區燒成灰燼。如此一來，則與廣義相對論嚴重相左。「黑洞」是通過廣義相對論推導而出，如今卻「反水」了，這令許多受過嚴格相對論訓練的科學家無法接受。
把矛盾激化到極致，就變成了一個是非題：量子力學和相對論，我們要誰，捨棄誰？
兩個體系各自都有眾多無法反駁的論證，從各自角度去解釋世界都做得很好。這讓人們難以抉擇。這次爭論一致直持續到如今，不知道多少科學家給出了多少種說法，但沒有一個能夠自圓其說。量子力學和相對論的爭鬥代表人類對世界的最深刻認知，爭鬥結果會革新我們所有人的世界觀。
而霍金這篇論文，不過是在如此複雜的大背景之下的一個「和事佬」。新論文中提到了一個試探性的觀念：落入黑洞內的信息及其載體，既不會被完全摧毀，也不會以能被我們觀測得到的形式逃離出來。也許會在更高的維度輻射而出，也許會以我們一種目前我們難以理解難以察覺的方式改頭換面到達宇宙另一個角落。就好像在二維的紙面上畫一個圓圈，圈內的事物無法通過邊界出來，但是可以「跳」出去，但這卻是二維生物無法理解和想像的。這是一個令人浮想聯翩的理論，能吸引人們的眼球，暫時緩解量子力學與相對論之間的世紀大戰。但也沒有什麼令人信服的證據，未來還有太多不確定。
只不過霍金於大眾而言很有名，能吸引包括科盲在內的很多人的眼球，所以各類媒體更願意報道關於他的消息。在學術圈裡，這只是千萬浪潮中一朵小小的浪花。

怒答！
這條新聞根本就是標題黨好么！
霍金最新的這篇論文《Information Preservation and Weather Forecasting For Black Holes》我粗略看了下，講的是關於黑洞邊界悖論的一個解決思路，並不涉及什麼「否定黑洞存在」之類的「毀三觀」的東西。
那麼關於新聞中所說的「霍金稱黑洞並不存在」到底是怎麼回事？具體來說是這樣的（參考這專業人士的這篇文章：黑洞真的不存在嗎？如何理解霍金對「灰洞」...）：
霍金的原話不是「黑洞不存在」，而是「如果事件視界不存在，那麼從光無法逃到無窮遠的定義來看，黑洞也不存在。」
關於「霍金輻射」與「信息不滅」的悖論都是圍繞著「事件視界」這個東西展開的，於是，霍金提出了一個看似掩耳盜鈴的方案：既然一切皆因事件視界而起，那麼不如沒有事件視界。既然黑洞的定義是存在事件視界，如果沒有事件視界，那豈不是沒有黑洞了？從嚴格定義的角度來講也可以這麼說。這就是新聞中「霍金稱黑洞並不存在」這個斷章取義的標題的由來。
所以，不管霍金的新理論是否正確，我們認知中的那個「進去之後就幾乎再也出不來」的黑洞的概念依舊是被認可的，只是對黑洞的定義特別是關於事件視界的部分可能需要修改。僅此而已。
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我覺得吧，霍金明明知道媒體喜歡斷章取義，還用了這樣的表述方式（「如果事件視界不存在，那麼從光無法逃到無窮遠的定義來看，黑洞也不存在。」），根本是在釣魚吧！
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推薦同樓里 @姬明泰和 @張雩的回答，比我詳細和權威。

互聯網就是好,以下是我在愛知識網搜索到的關於黑洞的描述: 對於將宇宙想像成為床單那段比喻實在是生動的描述了黑洞. 但這只是由我們站在三維空間的角度觀察而把宇宙和黑洞放到二維的角度來表現,所以黑洞就是一個洞. 如果把黑洞上升回三維空間的話那應該就是個球體. 如果該理論假設是成立的, 那麼黑洞周圍的宇宙空間則必然發生扭曲. 假設我們能從四維的角度來觀察的話, 黑洞內壁應該是我們的宇宙空間, 而黑洞底部應該是中子星.

臨竹先生黑洞就是一顆恆星在『爆發』後的殘骸至少比太陽大2倍時，黑洞就形成了。
在恆星生命剩下的10%里，它會逐漸變的更熱（就會釋放出更多的能量來）。由於自身的質量過大，就會產生很大的引力來；因此恆星只有靠自身的核聚變來產生能量用來平衡它自身的引力。但是在自身的能量用完後，自身的引力就成主導的力量，又沒有什麼力與它相抗衡就導致了這類恆星本身的崩潰，產生更為徹底的坍縮（當恆星質量比較小時，坍縮就沒有那麼徹底。像太陽那樣大小的恆星只會成為一顆白矮星，而當殘骸的質量有太陽的1.44倍以上的就會變成中子星），從而變成一個重力和引力無限大的點。任何物質都將被吸進去。
又由於本身引力很大，甚至連宇宙中最快的光都不逃脫不了。所以，光不被反射，我們就看不到了。因此，就叫做黑洞。
像黑洞這種暗物質，在宇宙大概佔了總質量的90%。它們包括白矮星/黑矮星（就是白矮星完全冷卻，但是這大概需要大約1億年的時間）/中子星/黑洞/宇宙弦（它就是宇宙空間中的褶皺，科學家估計那裡沒有任何生命）等
暗物質的作用很大，它能夠依附在星系或星系團。從而來控制宇宙的擴張的速度。如果暗物質超過99%的話，所以的物質都將重新會到一點。因此，暗物質又稱宇宙膠。

當你掉入黑洞，可能由於時空扭曲的力——在某一方面將把你壓扁，又從另外的一些方向你伸長，直到你看起來像義大利麵條。但是，在裡面到底會發生什麼。目前的物理界一無所知。

如果想要更加的簡單的去理解的話，我們可以把宇宙想像成一條床單，並且由四個人拉緊其四邊，而恆星就是一顆保齡球，當把這顆保齡球放在該床單上時，床單就會塌陷下來，但還不足以使床單過分的向下塌陷。接著你想像一下，這個保齡球變成如米粒大小的體積而原本的質量並沒有變化，如果床單足夠的韌性的話，那顆『球』就會開始過分的向下塌陷，當你在上面不關放置上什麼東西都會朝那顆米粒形成的塌陷窩運動，這就是為什麼黑洞的會吸引任何東西。
當然了，用這個比喻不夠形象，不過大概的意思就上這個了！！
按照愛因斯坦的說法，黑洞之所以會吸引任何物質的原因，並不是因為它有很大的引力，而是黑洞使得空間塌陷的很嚴重，只要在黑洞的一定範圍內都會由於塌陷窩的原因，而朝黑洞運動。

黑洞簡單的說僅僅是恆星的一種特殊形式。既我們常說的死亡後的殘骸。

怎麼才能在無際的太空中發現黑洞呢？天文學家利用光學望遠鏡和X射線觀察裝置密切地注視著幾十個〝雙子〞星座，它們的特別之處在於兩個恆星大小相等，誰都不想俘獲誰，因而互為軌道運轉。如果其中一顆星發生不規則的軌道變化，亮度降低或消失，有可能就是因為附近產生了黑洞。
人類為探索黑洞付出了不懈努力。最為成功的一次是在肯亞發射的第一顆X射線衛星觀測系統，被稱作〝烏胡魯〞，這個裝置在發射後運行3個月就感到天鵝星座的異常。天鵝座X──1星發出的〝無線電波〞使得人們可以準確地測定它的位置。X──1星比太陽大20倍，離地球8000光年。研究表明這顆亮星的軌道發生了改變，原因在於它的看不見的鄰居──1個有太陽5至10倍大的黑洞，圍繞X──1旋轉的周期是5天，它們之間的距離是1300萬英里。這是人類確定的最早一顆黑洞體。

黑洞可以吸任何物質，而且似乎沒有任何限度。只要是在它的影響範圍之內（視界），無論有多少，黑洞吃多少。

黑洞可能並不是在變大，相反，而是在變小。黑洞里的物質，都在一直向內運動，速度可能會越來越慢，但是由於自身的塌陷空間效益，黑洞的物質一直都在朝內運動著，即使是剛從外面吸引來的物質。

只要有物質靠近這個天體時，都會拖拽進去，並一直朝內運動。

還有，黑洞也不是只『吃』不『吐』。

霍金提出的黑洞蒸發理論中提到黑洞也會向外發散物質，並且由於物質的發散，最終使得黑洞『死亡』。
一般來說黑洞的質量越大，其壽命周期約短。只要是因為黑洞越大蒸發越慢。反之，則越快。

霍金提出的黑洞蒸發理論：
在黑洞的事件穹界外的真空中，並不是真的空無一物的，而是不斷有真空漲落，隨機地產生大量的正粒子─反粒子對，其中一顆粒子擁有正能量的話，另一顆粒子必定擁有負能量，擁有負能量的粒子是不可能長期存在的，它必需在極短內和擁有正能量粒子重新結合，互相湮滅，復歸於無。大部份這樣的粒子對都只會隨生隨滅，和沒有出現過一點分別也沒有。在黑洞的事件穹界外，部份粒子對卻可能被黑洞的強大引力分開，負能量粒子由於已經負債纍纍，當然無餘力抵抗強大的引力，只有墮進黑洞之內一途，擁有正能量的粒子，部份卻能有機會逃離黑洞的魔掌，在外面看來，就好像黑洞會放射粒子一樣。

由於掉進黑洞內的負能量粒子比正能量粒子多，平均來說，黑洞的質量會被負能量粒子吃掉，造成黑洞質量下降，黑洞越小，黑洞的蒸發的速度會越高，最後在宇宙中消失。

要注意的是，擁有負能量的粒子，可以是正粒子，亦可以是反粒子。

以下是我的理解。

假如張三和李四是兩個朋友，在星系內核的黑洞附近玩耍，張三跳進了黑洞，李四走了，那麼會發生哪些現象呢？

張三掉向黑洞的過程中，角動量守恆，所以他會高速繞著『黑洞』旋轉
張三向外看的話，由於引力時間延遲效應，他會發現李四，以及外面的宇宙都在高速快放。快到什麼程度呢，張三僅僅向內掉落一點點距離的一瞬間，李四就過完了自己的一生，甚至星系所有的恆星都已經燃盡了。
對張三來說，他外側真空里的量子漲落會被引力藍移變成負質量的虛粒子。因為藍移非常強，所以張三很容易借到足夠能量的虛粒子向外隧穿。
按霍金最新的觀點來說，張三向內掉落和向外隧穿的過程是互相平衡的混沌過程，總的來說張三會大致貼在『apparent horizon』附近震蕩轉圈（當然他已經被撕成碎片了）。注意，根據廣義相對論且不考慮量子效應的話，黑洞的事件視界不應該有特殊之處，張三本來應該掉入奇點才對。所以霍金這個理論要求隧穿的速度達到光速級別才能對抗引力。
終於張三（的碎片）運氣很好，隧穿到外面擺脫了引力，繞著黑洞逐漸遠離黑洞。遠離黑洞時張三會受到引力紅移變成低能量的霍金輻射。
雖然對張三自己來說，從飛向黑洞到飛出黑洞，並沒有過去很長時間，但張三會發現整個宇宙已經過去了大約1000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000年了，只剩下一片黑暗了。

由於黑洞近處和遠處時間尺度差異這麼大，所以對於李四來說，張三沒怎麼動彈，幾乎一直靜止在黑洞的『apparent horizon』上。

以霍金的理論，張三一直都在apparent horizon上，所以信息一直沒有損失。黑洞里也根本沒有奇點，所以這個理論能解決黑洞信息悖論。

如果把霍金這個理論和我們所認知的宇宙有沒有可能本身就是一個黑洞的理論結合起來看，我們現在的三維宇宙其實是四維宇宙中的一個黑洞，我們總有一天會以霍金輻射的方式回到四維宇宙中。

霍金其實只是說黑洞的事件視界是不穩定且不可測的，因為黑洞的物質和能量時刻都在發生巨大的變化，導致光能夠掙脫黑洞而逃逸的邊界時刻都在發生變化，所以事件視界不可能是一個規則的圓球，而是一個坑坑窪窪甚至斷層的類球體。但是事件視界的理論本身還是適用的，即掉入黑洞的物體，在我們的視角看來，是在逐步變慢，無限接近於停止，然後在某一瞬間突然消失，但是我們無法精確測算它是何時越過事件視界的，但是可以據此而測算黑洞的質量以及事件視界的大致範圍。

並不是否定了黑洞的存在，畢竟黑洞已經被觀測到。是補充了黑洞可以逆轉，相當於把黑洞和白洞結合起來，前期吃得太撐，不消化，後期又吐出來吧。貌似十幾年前買的一本天文科普書上就介紹過類似的理論？書名忘記了。

關於宇宙「黑洞」的新學說——「磁場旋渦說」：

「黑洞」是宇宙天體運動時產生的各種「磁場旋渦」現象，目前人們關注的「黑洞」主要有兩類：

一是恆星級「黑洞」：恆星級「黑洞」是由氣體塵埃構成，它的「黑」特徵是因為它的構成物質密度非常稀薄，反射可見光線的效果非常微弱，而可見光線被星際物質吸收，所以我們肉眼看不見罷了，當恆星級「黑洞」的構成物質密度達到一定程度時，便發展成為可以通過光學望遠鏡直接觀察到的原始星球——瀰漫星雲。

二是星系級「黑洞」：星系級「黑洞」主要由星球等天體構成，於是我們能在可見光線範圍看到星系旋渦狀的完整形態，只是無法看見星系中心物質密度極其稀薄的區域——星系級「黑洞」。

當然，宇宙中還有更大的「黑洞」，如星系團級「黑洞」、超星系團級「黑洞」……。「黑洞」的強大引力和高能輻射均來源於磁場，按其形態和性質來說，它倒真是一個名副其實的「黑暗磁場旋渦空洞」。

又得買本時間簡史了

報道看到的多了，就會明白，標題和內容很大成度上不一樣

宇宙學，在愛因斯坦那裡就錯了，光速知識光子和它所帶的信息的傳播速度，不是宇宙所有速度的極限，其他粒子也有類似情況；換句話說：按照愛因斯坦的理論，存在大爆炸，那大爆炸初期在很小的尺度內，等離子體都是超光速的；在現在，也能觀測到宇宙加速膨脹，有的星系膨脹超光速好幾倍，所以光速不是宇宙物質運動的極限，極限只在於它們發出來的光；廣義相對論在解釋"DI海格立斯雙星"的「附加進動角」問題與觀測差得離譜，那個扭曲的時空怕是需要重新定義了；黑洞這種天體可能是存在的，但它的性質及定義怕是要改改了，霍金有點這種想法了。只不過如果開始就錯了，就需要一個更高深的理論來解釋這些錯誤，有霍金忙的了。

媽蛋的霍金你不帶這麼玩的
我國科學家證實：銀河系中心果真有超級黑洞
中國科學家利用新型超材料建構首個人工「電磁黑洞」-RF/微波
我國科學家發現最遠黑洞雙星屬「人類首次」--科技--人民網

跟著DOCO君在紀錄片的世界裡，一起」夜觀星象「！

2017年10月15日，

微博賬號@星空天文網宣布，

全球各大天文台和研究中心

將於次日晚上

聯合發布重大消息。

消息一發布，

無數網友對「重大消息」的內容

趨之若鶩，

一時間，

所有科幻電影的畫面

彷彿將要成為現實。

沒多久，

這一重大消息就被提前「泄漏」了：

科學家們再次探測到了引力波的存在。

不少關於引力波的科普和疑問

鋪天蓋地地向科學家們襲來。

引力波是什麼？

它的證實對人類來說有什麼影響？

它與黑洞到底是什麼關係？

BBC紀錄片

《霍金與黑洞》帶您進入黑洞，

淺析「黑洞與引力波不得不說的關係」。

引力波是什麼？

愛因斯坦在廣義相對論中是這樣描述的：「引力波以光速迅速擴散，充滿整個宇宙。」

引力是由於質量所引發的時空扭曲所造成，任何有質量的物體加速運動都會對周圍的時空產生影響，時空在伸展和壓縮的過程中，會產生振動，這些振動就是引力波。

這些波動，我們可以想像為將一塊石子投入水中所掀起的漣漪，因此，引力波，它還有個好聽又有畫面感的名字，叫做「時空漣漪」。把引力波稱為「時空漣漪」，唯美的名字也讓不少文藝青年對這一宇宙盛事引起了興趣。

而在北京時間2016年2月11日被人類首次探測到的微弱的引力波，至此，關於「引力波是否真的存在」的議論，畫上句號。

黑洞是什麼？

科學家為了讓平常人方便理解，把對黑洞的解釋，簡化成一句話：「黑洞，是時空曲率大到光都無法從其事件視界逃脫的天體」——由於高質量而產生的引力，使得任何靠近它的物體都會被它吸進去。

簡單來說，就是「宇宙中的任何物質，只要掉進黑洞，就是永別。」

但是黑洞研究的集大成者發現了這是個驚人的悖論：如果一切物質都會被黑洞吞噬，包括光，那麼「能量守恆定律」是否被證明是錯誤的？

不少科學家卻解釋，「一本書被燒了，但是它的信息仍然存在在某處，只是轉化成你腦子中的知識罷了。所以那些被吞噬的能量物質，都只是去了我們還未發現的地方。」但是這種說法，卻充滿著爭議。

引力波與黑洞有什麼關係？

試想一下這個場景：13億年前的地球充其量還只有低等生命的存在，然而那時候遙遠外太空里，一顆質量為29倍太陽質量的黑洞，和另外一顆36倍太陽質量的黑洞緩慢地靠近了。

再之後，「bang！」兩個黑洞相撞，開啟「震動模式」。經過13億年，被人類探測到這微弱的引力波。

而在物理學界和天文學界中，不少學者對於「黑洞」和「引力波」的存在始終存疑，而無論是對於黑洞還是引力波的研究，都能夠互相印證兩者的真實性，從而讓人們確信，在追求真相的道路上，科學家們並不敢造次。

2015年，我國在酒泉衛星發射中心用長征二號丁運載火箭成功將中國科學衛星系列首發星——暗物質粒子探測衛星「悟空」發射升空。

「悟空」是目前世界上觀測能段範圍最寬、能量解析度最優的暗物質粒子探測衛星，超過國際上所有同類探測器。而類似的科研成果，對於國內外科學界，都是寶貴的財富。

每當科學界有喜人成果出現，並有專家帶領著人們進行科學討論時，DOCO君總會感嘆宇宙的浩瀚神秘之餘，更多的是對科學家們的佩服與崇敬。

宇宙的無邊無際，讓人類自身充斥著孤獨感，人們都希望在茫茫太空中，有著與人類一樣的高等智慧生命。

而無論最終科學的腳步會停在何處，我們都應該銘記，這個星球有過怎樣的璀璨文明。

《霍金與黑洞》在線觀看

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黑洞不存在

新聞標題黨，霍金應該一直以來都是這麼認為的。

太高深我也扯不清楚，但是我理解的是，他指代的東西（就是以前說的黑洞）是一直存在的，但是對這個東西的認識有了新的變化，所以黑洞並不完全是黑的，還是能夠獲取一些物理量的？
所以說「黑洞不存在」的意思是按原來定義，黑洞是不存在的（當然宇宙之大，無奇不有，說不定真有呢？）

在很早的時間簡史中，黑洞就已經被論述成在吸入物質後，必然要噴出等量物質，因為黑洞自己質量要守恆。而且黑洞是通過觀測伴星軌跡來算出來的。這是我初三時候讀的，記得很清楚。
到現在，人類也沒有發明新的科技手段可以直接觀察黑洞。否定存在必須證明以往算出來的雙星系統中不可見的質量不具備黑洞定義代表的特徵性質。否則，只是黑洞特性的修正。

經常有這樣的情況:
黑洞存在: 具有AAA屬性的是黑洞.

改天說:
黑洞不存在: 具有AAA屬性的不是黑洞.

這還搞毛.

想起另一個概念:
物質: 哲學上把所有正確的東西都歸類成物質了. 搞得非物質的東西都不對.
然後再說物質是正確的.

原理很簡單啊。黑洞外層的真空中能量轉換為正反物質對，有一定幾率一個一個朝向黑洞方向，一個朝向遠離黑洞方向，這樣其中一個粒子就能逃逸出黑洞的引力範圍。1974年霍金就提出了
黑洞蒸發理論_百度百科

唉, 這事很簡單, 都有結論, 惑金都認輸了.

惑金的觀點就是信息消失了, 後來已經有人提出來, 沒消失, 掉進去的粒子在視界表面留下了投影, 就象一個全息畫一樣, 信息還在那. 進而推論出, 宇宙里的一切物質, 在宇宙的邊界, 都會有投影. 物質和物質的投影, 是兩個存在的形式.

如何評價霍金關於「黑洞不存在」的最新論文？

這是前幾天Matt Strassler寫的科普文章， 沒事翻譯過來玩玩， 互相學習下

《霍金與黑洞》在線觀看

這是前幾天Matt Strassler寫的科普文章，沒事翻譯過來玩玩，互相學習下