蘋果日報- 霍金宇宙新論「黑洞不存在」

霍金宇宙新論「黑洞不存在」

茫茫宇宙中，傳說可吞噬任何物質的「黑洞」（black hole）到底存在嗎？英國當代物理學大師霍金（Stephen Hawking）窮一生研究希望證實黑洞存在，但他日前決定「打倒昨日的我」，發表論文指所謂能吞噬一切的黑洞，根本不存在，震驚物理學界。他淡然接受一生心血或付諸流水的事實，微笑寫道：「我（對黑洞）的看法改變了。」

黑洞一直是天文物理學上最神秘的領域，它由質量龐大的恒星殆盡後，重力塌縮至無限小的「奇點」（singularity）而成。根據科學家愛因斯坦（Albert Einstein）提出的廣義相對論，它的重力場將強得令任何物質、輻射甚至光線都無法逃逸。而物理學界對黑洞存在與否的關鍵爭拗點，一直在於黑洞的邊緣界線──「事件視界」（event horizon）。

由於「奇點」體積無限小，不可能有空間儲存任何物質和資料，而理論上任何數據物質只要墮進「事件視界」內，均會徹底湮滅，從此消失於宇宙中。但這建基於廣義相對論的黑洞「事件視界」概念，卻與量子力學相矛盾。根據量子力學定律，任何轉化過程均可逆轉，因此應有能量或資訊可從黑洞逃逸。

■霍金窮一生研究希望證實黑洞存在，但現在看法改變了，竟提出沒有黑洞之說。

根本沒有「事件視界」
兩年前有關爭拗更升溫，美國物理學家波爾欽斯基（Joseph Polchinski）團隊發現，依循量子力學定律，「事件視界」必須為高能量的「火牆」將物質燃燒殆盡才墮進黑洞。但問題又來了，若然「火牆」存在，則違反廣義相對論中的「等效原理」──若然物質以自由落體墮進黑洞，將無法在宇宙找到相應的單位。那麼，「事件視界」應毫不起眼，而不能像火牆耀目。

這黑洞「火牆悖論」（firewall paradox）纏繞物理學界兩年後，霍金上周三終於在網上發表論文，拋出兼容兩個理論的新答案：黑洞周圍根本沒有「事件視界」。他解釋，黑洞周圍的量子效應令時空變化太劇烈，因此分界並不清晰，並大膽提出以「表觀視界」（apparent horizon）為真正的黑洞邊界，取代「事件視界」。

「表觀視界」暫存物質能量

「表觀視界」可將企圖逃逸的物質和能量暫存，然後再將物質釋放，但實際物質如何逃離黑洞的機制仍有待進一步研究。不過，雖然訊息難再收復，但訊息某程度上仍然存在，霍金就將相關過程，形容像天氣預報一樣，理論上可行，但實際上很難準確做到。


但霍金宣稱沒有「事件視界」，對解決黑洞存在與否的問題意義非常重大──既然「吞噬」的物質將重回宇宙，換言之，傳統概念說連光線也無法逃逸的所謂黑洞，實際並不存在。霍金在論文中承認：「沒有了『事件視界』，意味（宇宙）沒有黑洞了。」


《大自然》雜誌網站

■霍金曾就黑洞問題跟普雷斯基爾（右）打賭輸了。

愛打賭的霍金多次拿黑洞理論來跟其他科學家賭個不亦樂乎。1997年，他聯同美國理論物理學家索恩（Kip Thorne），跟同是理論物理學家的普雷斯基爾（John Preskill）打賭，結果輸了一套百科全書。

霍金和索恩認為根據廣義相對論，任何物質包括資訊掉入黑洞後，黑洞中產生的輻射都是「新」的，與原來的物質無關；普雷斯基爾卻認為這個命題違反了量子力學，雙方1997年打賭，勝方可自選一套百科全書。

最後霍金在2004年承認輸了，同意訊息不會在黑洞中消失，但會被黑洞撕碎、打破和重整，成為「無用的訊息」，就像燒掉一本百科全書。他向普雷斯基爾奉上一套棒球百科全書，笑道︰「或許我該送他一把（百科全書）灰燼。」

《蘋果》資料室