黑洞逃生攻略

　　掉入黑洞

　　假如有一天你能够到宇宙中旅行，飘浮在安静、寒冷的太空中，欣赏着点点星光。突然，你被一股越来越强大的牵引力拉向一个黑暗的区域，等你回过神来，你已经身处一个黑洞之中。

　　那么，如果你不幸被吸入一个黑洞中，你该如何逃出生天呢？

　　所有物体之间都存在引力，在大多数情况下，这种引力非常弱。但黑洞不一样，它所施加的引力非常强大，没有任何东西（包括光线）能够逃脱。黑洞的质量如此巨大，以至于黑洞中的时间都开始弯曲。在你掉入黑洞时，对于外部观察者来说，这一过程将是非常慢的。

　　在一片漆黑的黑洞周围，有一圈光子围绕着它转动。穿过这层光子之后，就是扑面而来的黑暗。此时是你逃脱的最后机会，再前进一步，你将越过黑洞的事件视界，再也无法出来了。

　　在你越过事件视界后，假设你还能有力气扭头看一下，你会发现身后的所有星光似乎都聚集在一起，形成一个红色的点，这是因为黑洞强大的引力场改变了你看到的光的性质。

　　然后你的身体将遭受惊人的折磨：黑洞内的引力增加得如此之快，它首先不会压碎你，而是以不同的速度拉伸你身体的每一个部位，就像扯拉面一样。在你还没有意识到的情况下，这一切将在瞬间发生。

　　接下来，你怎么做才能从黑洞中逃脱昵？

　　与黑洞同归于尽

　　即使是黑洞也要遵循热力学定律。根据热力学第二定律，宇宙中的熵永远不会自动减少。因此当你落入黑洞后，你所包含的熵也不能被抹去，必然会增加黑洞本身的熵。如果一个黑洞有熵，它必须有温度，就像任何有温度的物体一样，必然会辐射热量。

　　那辐射又如何从黑洞中逃脱呢？1974年，英国物理学家斯蒂芬·霍金提出了一个解决方法：认为黑洞会出现一种特殊的辐射，后来人们称之为“霍金辐射”。

　　这种霍金辐射不是从黑洞的中心出现的，而是由粒子和它们的反粒子构成，存在于事件视界附近。这些亚原子双胞胎本质上是相互联系的，任何一个发生改变都会立即影响另一个。用量子力学的语言表述，它们是彼此纠缠的。

　　当这种粒子对出现在黑洞事件视界附近时，任何落入黑洞的反粒子都会有一个伴生粒子辐射出去，减少黑洞的能量。这将导致一个惊人的结果：在某个时刻，黑洞会完全辐射掉，同时你也就消失了。

　　但是，这种黑洞消失的行为违反了理论物理学的另一个基本原则：信息不会消失。即使信息的一种形式被破坏，它也会以另一种形式存在。物理学家依靠这种连续性来获取有关过去的信息，并对未来做出预测。如果信息可以凭空消失和无中生有的话，我们所知道的所有物理规律都将是没有实际意义的。

　　等待黑洞打嗝

　　一些物理学家建议，在黑洞通过霍金辐射蒸发时，你可以坚守在黑洞内部。这样，至少你的一些信息不会永远丢失，而是被囚禁在黑洞中。

　　在遥远的未来，黑洞的事件视界将变得非常小，即使单一波长的光也不能再挤进黑洞内部。这时候，与你的身体相关的辐射会像打嗝一样被吐出来，黑洞之前的位置只剩下一片虚无。

　　但等待黑洞打嗝也存在致命的缺陷：黑洞进行霍金辐射的速度由热力学定律决定，进行的辐射越多，黑洞就变得越小，进而可以出现的辐射就越少。当黑洞小到足以吐出其最后一点残余信息时，里面几乎就不剩下任何东西了。黑洞会呜咽一声消失，而不是发出响亮的打嗝声，而你存在的残留痕迹早就消失很久了。

　　因此，如果你将命运寄托在黑洞打嗝上，你可能会输得一塌糊涂。

　　寻找白洞出口

　　就像黑洞不允许任何物体逃脱一样，被称为“白洞”的假想物体无法容纳任何物体。有一种理论认为，每个黑洞都通过被称为虫洞的多维隧道，与一个白洞连接。你落入黑洞后，如果能找到虫洞，就可以从白洞中逃出来。

　　也有科学家认为，每个白洞都曾经是一个黑洞，这意味着在遥远的未来，当黑洞转变为一个白洞时，你的身体会被吐出来。但这种转变是如何发生的呢？

　　一旦恒星坍缩形成一个黑洞，由于它的组成原子结合得如此緊密，它们开始受到量子物理定律的制约。这可能会导致一些奇怪和反直觉的现象，其中最重要的就是量子隧穿现象，它表明粒子具有很小但非零的机会直接穿过一个不可穿透的屏障。对于落入黑洞的粒子，理论上可以直接通过其中心密度无限大的“奇点”，然后反弹回来。根据爱因斯坦的理论，掉入黑洞的物质无法再跑出来，但量子理论允许它隧穿出来。

　　这时，黑洞中的时空向外反弹，就形成了一个白洞。对于一个外部观察者来说，这个过程需要数十亿年。但在黑洞内部，由于巨大的引力，时间会加快。你向黑洞中心跌落，经过另一边反弹的时间将只有几毫秒。

　　将自己辐射出来

　　霍金认为，黑洞在不断地发出辐射。那么，是否可以通过霍金辐射的形式，将自己辐射出来呢？如果这种事情发生的话，将带来一种很复杂的后果。

　　霍金辐射由虚粒子对组成，它们在事件视界附近闪烁，其中一个伙伴粒子被吸入黑洞，而另一个逃逸出来。但如果是这样的话，会出现一个悖论。我们已经知道，霍金辐射的粒子与刚刚陷入黑洞的粒子处于纠缠状态，但是因为霍金辐射携带着信息，这要求辐射出的各个粒子之间必须存在一定的纠缠关系。也就是说，一个刚辐射出的粒子，除了继续与掉入黑洞的伙伴粒子纠缠外，还与之前辐射出来的另一个粒子相互纠缠。

　　这违背了量子纠缠的“一夫一妻制”原则——粒子不能同时与两个粒子纠缠在一起。如果你想要通过霍金辐射逃出黑洞，那么就必须解决这个矛盾。

　　摆脱这种量子困境的一种方法是召唤一道炽热的火墙。这个火墙刚好存在于黑洞事件视界内，可以打破任何掉进黑洞的粒子与辐射出去的伙伴粒子之间的纠缠。麻烦的是，这个火墙违背了爱因斯坦的广义相对论，该理论预测黑洞的事件视界不应该与周围的空间有任何不同。

　　另一种方法是利用与黑洞连接的虫洞。这些虫洞不是连接白洞，而是直接通往黑洞外边。虫洞的直径很小，只允许单个霍金辐射的光子通过。这样就避免了火墙悖论和信息丢失的问题。信息在从这些虫洞中逃脱时是守恒的。更重要的是，粒子直接通过虫洞辐射出去，就不需要利用虚粒子对解释，从而不会违背量子纠缠的“一夫一妻制”原则。

　　宣成