按：霍金是很幽默的——卢伽雷氏症和轮椅没有束缚他的头脑，也没有局限他的幽默——不然，他也不会用一年的成人杂志和去年的诺贝尔物理学奖得主基普·索恩打赌。（结局是霍金打赌打输了，给索恩订了一年《阁楼》。）如果他借由与公众对话的不是一台电脑、一个机器人，那么这位中间传话人（如果足够聪明或懂行的话）肯定要被霍金的物理梗数学梗逗得发笑。

我们并不常常想起黑洞，如果不是看了什么科幻电影的话。但黑洞无疑是令人着迷的，很大部分原因是我们对它知之甚少：黑洞是黑的吗？那物理学家怎么观测一个完全黑的东西？任何、一切、所有东西都无法逃脱黑洞吗？黑洞会吞掉我们吗？黑洞的那一头……是电影《星际穿越》里的多维宇宙吗？我们如何才能抵达那一头呢？

霍金也想过这些问题，想着想着还觉得，“我还是有可能得个诺贝尔奖的！”下面这篇文章，节选自霍金2016年在英国BBC广播公司的里斯讲演的结集《黑洞不是黑的》。他一头连接着宇宙学中罕见的数学语言，一头希望以最平白朴实的语言，向大众传递他对宇宙的理解和对黑洞的洞见，直击自然的核心奥妙，将我们带向宇宙最奇异的角落。这位传奇物理学家断言，只要能理解黑洞以及它们如何挑战时空的本性，我们就会更接近揭开宇宙的奥秘。

经出版社授权，界面文化（ID：Booksandfun）从这一系列演讲中节选了《黑洞并不像想象的那么黑》的部分内容，以期与你一同走进霍金眼中的宇宙，发现他藏在宇宙角落的一小碗“鸡汤”。

《黑洞并不像想象的那么黑》（节选）

文 | 史蒂芬·霍金   译 | 吴忠超

根据某些理论的理解，我们体验的宇宙只是在十维或十一维空间中的一个四维面。影片《星际穿越》当中也体现了这个理解。因为光无法通过这些额外维度，而只能通过我们所处宇宙的四维传播，所以我们看不见额外维度。然而，引力却会影响额外维度，并且引力在那里的作用比在我们的宇宙中强大得多。因此，在额外维度中形成小黑洞要容易得多。在瑞士的CERN的LHC，即大型强子对撞机的实验中，我们也许有机会能观察到这样的现象。在LHC当中有一条周长达到27千米的圆形隧道，两束粒子沿着相反方向围绕这个隧道飞行，并且最终被强迫碰撞。有些碰撞也许会产生微黑洞。这些黑洞会以一种容易被辨认的模式发射出粒子，我们可以通过这个方式来验证我的理论。所以我还是有可能得个诺贝尔奖的！

随着粒子从黑洞逃逸，黑洞将损失质量，并且收缩。而这个行为将使粒子发射率增大，也就是说黑洞损失质量的速度将越来越大。最后，黑洞将会失去它的全部质量并且消失。那么已落进黑洞的所有粒子和倒霉的航天员的命运将会如何呢？当黑洞消失时，他们当然不可能就这么重新出现了。在我们看来，除了总质量、旋转和电荷的量，之前落入黑洞的物体的信息全部丢失了。但是，如果这些信息真的全部丢失了，就会造成一个直击我们现有的科学理解核心的严重问题。

在此前两百多年的岁月里，我们都坚信着科学的决定论性，也就是说，宇宙的演化遵循科学定律。皮埃尔-西蒙·拉普拉斯构思并表述了这一原理，他说，如果我们知道某一时刻宇宙的状态，就能够利用科学定律确定它在未来和过去所有时刻的状态。据说，拿破仑曾经问过拉普拉斯，在他的理论当中，上帝起了什么作用，而拉普拉斯回答道：“阁下，我不需要假设上帝在我的理论当中起了任何作用。”我认为拉普拉斯的这句话并不是在断言上帝不存在——只是想说上帝不干预世界使之违背科学定律。这点必然是每位科学家都确信的。科学定律如果只在某位超自然的存在决定让事物运行而不加干涉时才成立，那科学定律就不成其为科学定律了。

在拉普拉斯的决定论性中，人们为了预言未来，必须知道所有粒子在某时刻的位置和速度。然而，要预言宇宙的未来远没有这么简单，我们还需要考虑沃纳·海森伯在1923年提出的不确定性原理，这个原理是量子力学的核心。

该原理表明，你对粒子的位置测量得越精确，对它们的速度就只能测得越不准确，反之亦然。也就是说，你不能同时准确地知道位置又准确地知道速度。在这个情况下，要怎么才能精确地预言未来呢？答案是，虽然我们不能准确地分别预言粒子未来的位置和速度，却仍能预言粒子未来拥有的所谓的“量子态”。如果你知道了某个粒子的量子态，就能够通过它在一定精确程度上计算出粒子的位置和速度。因此，虽然我们不能通过某一个时刻，宇宙中所有粒子的精确位置和精确速度预知它们的未来，但是宇宙决定论性仍旧可以存在，只不过需要稍微改变一下说法，现在的决定论性表达方式应该是这样的了，如果我们知道在某一时刻宇宙的量子态，科学定律应使我们能预言它在其他任何时刻的量子态。

如果信息在黑洞中丢失，我们就不能预言未来了，因为黑洞可能发射出任何一堆粒子。它甚至能发射出一台好使的电视机，或者甚至是一套真皮精装的莎士比亚全集，尽管这种醒目的发射几率极其微小。你可能会觉得，就算我们不能预言从黑洞里会跑出什么东西来，也没啥大不了的，反正在我们周围没有任何黑洞。不过，这是个原则问题。如果决定论性，也就是宇宙的可预见性在牵涉到黑洞时失效，那它在其他情形下也会失效。更糟的是，如果决定论性失效，那么我们就无法确定我们过去历史的真实性。我们的史书和记忆可能仅仅是幻觉。正是我们的过去决定了我们的现在存在；没有了历史的真实性，我们就失去了自己的本体。

因此，信息在黑洞是否真的消失了，或者在原则上它是否能被恢复，是非常重要的一个研究课题。许多科学家觉得信息是不会消失的，但没人能提出一个能在黑洞当中保存信息的机制。关于这个课题的论争持续了多年。最后，我找到了自认为是正确的答案，它依赖于理查德·费恩曼的下面这个思想，存在许多不同可能的历史，每种历史都有其发生的概率，而非一个单独的历史。在讨论如何在黑洞中保留信息的情形下，存在着两大类历史。其中一类，空间中存在一个黑洞，粒子可以落入这个黑洞；在另一类历史中，空间中不存在黑洞。

关键在于，我们无法从外部断定，是否存在一个黑洞。因此，总有不存在黑洞的概率。这个可能性足以保存信息，不过这信息不以非常有用的方式返回。这有点像把一部百科全书烧毁。如果你保留所有的烟和灰，这本百科全书的信息并没有丢失，只是变得非常难以阅读。科学家基普·索恩和我与另一位物理学家约翰·普列斯基尔曾经打赌，我和基普认为信息会在黑洞中丢失。当我发现这种保存信息的方式时，我承认赌输。我输给了约翰·普列斯基尔一部百科全书。也许我应该就给他书的灰烬。

目前，我正和剑桥的同事马尔科姆·佩里以及哈佛的安德鲁·斯特罗明格研究基于所谓超平移的数学思想的新理论，以期解释使信息从黑洞返回外部的机制。根据我们的理论，信息可能是被编码到了黑洞的视界上。敬请期待我们在未来发表进一步的消息！

落入我们所在的宇宙的一个黑洞当中的物体有没有可能从另一宇宙出来？这对我们有什么提示？存在具有和不具有黑洞的两大类可选择性历史暗示，物体的确有可能落入某个黑洞，从另一个宇宙出来。但是这个黑洞必须很大，并且是在旋转着的，那么它也许的确具有一个通往另一宇宙的通道。但是你一旦进去了，就非常有可能再也不能回到现在所处的宇宙当中了。因此，尽管很热爱太空飞行，但是我并不准备去尝试穿越一个黑洞。

那么，我想要在此传递给你们的想法是，黑洞并不像想象的那么黑。和我们曾经想象的不同，它们不是永久的囹圄。落入其中的物体可以从黑洞逃逸，逃回到这个宇宙来，但还有可能到另一个宇宙去。因此，如果你觉得自己好像是掉到了一个黑洞里，永远不要放弃，总有方法能逃出来！

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