信息守恒仅在数学上引入虫洞的概念，就能解决黑洞信息悖论

信息通过黑洞事件视界后会发生什么？有人指出，关于虫洞的几何形状可能会帮我们解决这个棘手的问题，但实际上，那方面的数学非常之难。

在一篇新论文中，一国际物理学家团队找到了一种方法，可以更好地了解坍缩黑洞如何避免破坏量子物理学的基本定律。

尽管理论性很强，但这项工作表明，在用量子力学解决广义相对论的过程中，我们可能缺少一些东西。

“我们发现了一种新的时空几何结构，它具有在传统计算中被忽视的类似虫洞的结构。”康奈尔大学和日本理化学研究所的物理学家 Kanato Goto 说。“使用这种新几何计算的熵给出了完全不同的结果。”

黑洞信息悖论是爱因斯坦广义相对论与量子力学之间尚未解决的矛盾之一。

在广义相对论下，黑洞的视界是一个不归路。所有超过这个临界点的东西都会无情地被吸入黑洞的引力井中，宇宙中的任何速度，甚至真空中的光速，都不足以达到逃逸速度。没了，就这样。卡普特。无可挽回。

然后在 1970 年代，斯蒂芬·霍金提出，当考虑到量子力学时，黑洞毕竟可以发射辐射。

根据量子力学，空间中随机出现成对的正粒子-负粒子。如果它们恰好出现在黑洞的视界层上，一个粒子若被黑洞吸入，而另一个粒子逃逸，就会带走黑洞一部分微乎其微的角动量，其实际效果等同于，黑洞辐射出一个粒子；黑洞“发光”。根据霍金的理论，黑洞表面的温度会随着黑洞变小而升高。

最终，黑洞可以蒸发殆尽。

“这被称为黑洞蒸发，因为黑洞会越来越小，就像水渍蒸发一样。”Goto 解释说。

一方面，从上面的简单模型可以看出，黑洞辐射不是黑洞“真的”发出辐射；另一方面，物质一旦进入黑洞后，又经历黑洞蒸发，则物质似乎就永远消失了。

但根据量子力学，信息不能简单地从宇宙中抹消。许多物理学家认为信息以某种方式编码在霍金辐射中。

Goto 和他的团队想通过计算黑洞周围霍金辐射的熵来从数学上探索这个想法。熵是衡量系统混乱程度的指标，可用于诊断霍金辐射中的信息丢失问题。

根据物理学家Don Page 1993 年的一篇论文，如果随着黑洞的消失，无序逆转并且熵下降到零，则应该避免丢失信息的悖论。不幸的是，量子力学中没有任何东西可以让这种逆转发生。

进入虫洞，或者至少是一个非常具体的宇宙模型下的虫洞的数学复制品。这是弯曲时空的两个区域之间的连接，有点像跨越峡谷的桥梁。

Goto 说，以这种方式与黑洞一起思考它为我们提供了一种计算霍金辐射熵的不同方法。

“虫洞将黑洞内部和外部辐射连接起来，就像一座桥梁，”他解释说。

当团队使用虫洞模型进行计算时，他们的结果与Page熵曲线相匹配。这表明，黑洞事件视界之外的信息可能不会永远丢失。

但是，当然，仍然存在一些问题。在这些问题得到解答之前，我们不能认为黑洞信息悖论得到了最终解决。

“我们仍然不知道信息如何被辐射带走的基本机制，”Goto 说，“我们需要一个量子引力理论。”

该研究已发表在《高能物理学杂志》上。

https://www.sciencealert.com/wormholes-could-help-resolve-the-annoying-black-hole-information-paradox

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