四川
一個簡單的科學事實是：量子力學有一條鐵律，宇宙中的“信息”永遠不會被摧毀。但愛因斯坦的廣義相對論預言，黑洞必須摧毀一切信息。
歡迎來到《物理學100大禁忌》系列。
今天，我們講物理學第四禁忌。這不再是一個“悖論”，這是一場“戰爭”。是物理學兩大支柱——廣義相對論（關于宏觀引力）和量子力學（關于微觀現實）——在一片終極戰場上的殊死搏斗。
這片戰場，就是黑洞的“事件視界”。這就是——信息禁忌。
這場戰爭，源于物理學最根本的“信仰沖突”。
信仰一：愛因斯坦的“黑洞無毛”
廣義相對論告訴我們，黑洞是一個“極簡”的天體。它吞噬一切，無論是一顆恒星、一艘飛船，還是你本人，最終只剩下三個數字：質量、電荷、自旋。
你所有的“信息”——你的DNA、你的記憶、你獨特的原子排列——都被“抹平”了。黑洞不“長毛”（No-Hair Theorem），它不記得自己吃過什么。你的信息，被“刪除”了。
信仰二：量子力學的“信息守恒”
量子力學告訴我們，信息永不丟失。這是比能量守恒更底層的定律。
你可以燒掉一本書，但理論上，只要你收集到所有的煙霧、灰燼和熱輻射，你就能100%復原這本書的全部內容。宇宙是一個完美的“記賬員”，它從不“失憶”。
現在，“禁忌”被觸發了。
問題一：當你掉進黑洞時，你的“信息”去哪了？
愛因斯坦說：“被刪了。”
量子力學說：“必須在！”
就在雙方僵持不下時，史蒂芬·霍金（Stephen Hawking）在1974年投下了一顆“炸彈”。
霍金證明：黑洞根本不是“只進不出”的。它會“蒸發”！
它會向外輻射一種極其微弱的能量，稱為“霍金輻射”。
問題二：霍金輻射里，有你掉進去的“信息”嗎？
霍金的計算結果是：沒有。
這種輻射是純粹的、隨機的“熱量”。它不包含任何關于“黑洞吃過什么”的有用信息。
這就是終極危機：
- 黑洞吞噬了你（你的信息）。
- 黑洞通過“霍金輻射”把自己“蒸發”干凈了。
- 它“吐”出來的東西，不包含你的信息。
你的信息，就此從宇宙中被徹底抹除。
這就是“黑洞信息悖論”。
這不是一個思想游戲。這是物理學大廈的“地基”在公然違抗物理學大廈的“鋼梁”。
如果信息真的丟失了，那么量子力學就是錯的，宇宙的“因果律”將崩潰，整個物理學將土崩瓦解。
你以為你在問“黑洞里有什么？”，不，你是在問“宇宙會得‘老年癡呆癥’嗎？”
這根本不是什么理論猜想。這就是過去50年里，物理學最前沿的“戰場”。
宇宙必須做出選擇。
它要么“違背”愛因斯坦的引力（時空是平滑的），要么“違背”量子力學的守恒（信息不丟失）。
所以，物理學第四禁忌“信息悖論”的真相是：
宇宙禁止“刪除”現實。
為了“拯救”信息，物理學被迫發明了它最詭異的武器。
武器一：全息原理 (The Holographic Principle)
由杰拉德·特·胡夫特和倫納德·薩斯坎德提出。
這個理論認為：你的信息，根本就沒掉“進去”。
在你接觸黑洞“事件視界”的那一刻，你所有的“三維”信息，就像一張“全息照片”一樣，被“編碼”在了那個“二維”的視界表面上。
你被“壓扁”并“涂抹”在了黑洞的表面。
當黑洞蒸發時，“霍金輻射”會像讀CD一樣，帶走這些儲存在表面的信息，再把你“釋放”回宇宙中（雖然你已經被徹底“打亂重組”了）。
武器二：火墻悖論 (The Firewall Paradox)
這是“全息原理”帶來的新問題。如果信息在視界表面，那么視界就不是愛因斯坦所說的“平滑時空”，而是一堵由高能粒子組成的“火焰墻”。任何掉進去的物體都會在接觸瞬間被“燒成灰燼”。
這場戰爭至今沒有平息。
但所有的“和平方案”都指向一個結論，一個連霍金本人最終都（不情愿地）承認的結論：
信息，必須被“拯救”。
你，就是你的“信息”。
第四禁忌告訴我們：你這個“獨一無二的模式”，是宇宙級的“非賣品”。
宇宙會不惜一切代價（哪怕是在地獄的門口點起“火墻”），來“備份”你存在的過證據。
我們剛剛觸碰了關于“信息毀滅”的禁忌。
搞懂了宇宙如何“保存”過去，我們該去面對那個最著名的“篡改”禁忌了。
如果說“信息悖論”是關于“過去”的痕跡（what you were），那么第三大禁忌，就是關于“未來”的（what you will do）。
這是一個宇宙最不希望你去嘗試的動作。
那為什么，宇宙會拼盡全力，阻止你回到過去......去“殺死”你的爺爺？
參考文獻：
- Hawking, S. W. (1976). Breakdown of predictability in gravitational collapse.Physical Review D.
- Susskind, L. (1995). The World as a Hologram.Journal of Mathematical Physics.
- Almheiri, A., Marolf, D., Polchinski, J., & Sully, J. (2013). Black Holes: Complementarity or Firewalls?Journal of High Energy Physics.
- Hawking, S. W. (2005). Information loss in black holes. Physical Review D
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