40多年前，斯蒂芬·霍金首次提出，信息会随着黑洞蒸发而丢失，这一理论被称为黑洞的信息悖论。而近日，霍金又修正了这个理论，他认为黑洞可能拥有“柔软毛发”。

黑洞或许有柔软的“毛发”

近日，一项由霍金以及其剑桥大学同事马尔科姆·佩里(Malcolm Perry)、哈佛大学教授安德鲁-斯特罗明格(Andrew Strominger)共同发布的研究指出，“黑洞信息悖论”存在错误，黑洞可能拥有“柔软毛发”，当黑洞蒸发时携带信息逃逸出来。论文发表在最新一期的《物理评论快报》( Physical Review Letters)上，虽然研究结果没有完全解决“黑洞信息悖论”的问题，但指明了一种可能的研究方向。

根据爱因斯坦的广义相对论，静止的黑洞由三项可观测的参数决定：质量、电荷和角动量。只要一个物体变成了一颗黑洞或者掉进了黑洞，除这三个物理量外的一切信息都会消失在黑洞的视界之中。物理学家约翰·惠勒(John Wheeler)用“黑洞没有毛发”来形容这一理论。

黑洞或许有柔软的“毛发”

1975年，霍金研究了一个黑洞附近量子物质的行为，结果表明黑洞并不是真正的黑色，黑洞辐射粒子，就像一个热的物体发出热量一样，被称为“霍金辐射”。如果没有物体持续掉入黑洞，通过这种“霍金辐射”的能量损失将导致黑洞质量减少并最终蒸发消失。这也引发了一个问题，存储在黑洞中的信息去哪里了呢?由于“霍金辐射”来自黑洞表面，霍金认为信息也将丢失。

但是到了1990年代末，随着物理学的发展，特别是弦理论的发展，很多研究人员认为，掉入黑洞中的信息会在黑洞消失时逃逸出来，但是他们并不清楚信息如何逃逸。那么霍金最开始认为信息丢失的理论有什么错误的地方?这项霍金等人的最新研究提供了可能的答案。

研究指出，让霍金得出“黑洞信息悖论”的两个基本假设有问题。第一个是量子引力中的真空是独一无二的，第二个是黑洞没有“毛发”。相反，他们认为黑洞所在的真空环境实际上不可能是完全真空的，而且黑洞中有“柔软毛发”——与低能量量子有关的“量子毛发”。

黑洞或许有柔软的“毛发”

这些低能量，甚至零能量的软粒子堆积在黑洞边缘，它能够捕获和储存从落入黑洞的粒子里获得的信息。这意味着虽然落入黑洞的粒子可能消失，但它们的信息将继续留存在视界边缘的这些“量子毛发”上。

斯特罗明格在2014年研究另一个问题时受到了启发。他发现无穷多守恒律能管理引力子的散射。随后，在与学生进行的一项研究中，他发现这一结果也适用于电磁场。目前，他与霍金和佩里合作，将这一远见用到了黑洞中。在用方程式计算完毕后，斯特罗明格和霍金等人发现，在加入软粒子后，黑洞真空在能量不变的情况下，角动量会发生变化。

黑洞或许有柔软的“毛发”

但是斯特罗明格也指出，他们的最新论文并没有解决“黑洞信息悖论”。首先，必须针对引力场重新进行分析，而不仅仅是电磁场。他们正在努力尝试。初步计算表明，纯粹的引力情况下也能得到相似的结果。更重要的是，他们提出的柔软毛发或许并不足以捕获所有掉进黑洞的信息，也就无法解释当黑洞消失时，所有信息是如何恢复的，因为并不清楚是否所有的信息都可以被传输到柔软毛发上。然而，可以肯定的是，通过这项研究的路径，进一步的研究将揭开更多毛发类型，可能最终将解决“黑洞信息悖论”。

掉入黑洞中的信息会去哪里?这一直是物理学界争论不休的问题。霍金为此也付出了很多的精力去研究探索，希望，我们可以早日完全解开这个谜题。