黑洞信息的奥秘：相对论百年故事

在关于黑洞熵的文章中，贝肯斯坦已经理解到，一个系统的熵和这个系统蕴含的信息有很深的关联。熵有时可以解释为混乱度，愈有秩序、愈规律的物体或系统，熵愈小，而同样的热能可以用来一致对外做功的部分就愈大。量子场的热平衡态基本上除了以温度为参数的热分布以外，没有结构或秩序，所以熵最大。像正常人体的熵就远比火化后的熵为小。因为人体内的分子是遵循少数单纯的规律堆积起来的，随便改变一点排列就可能会让整体的行为和功能非常不同（比如说得癌症），而火化后的骨灰和轻烟基本上是一堆混乱的分子，搅拌以后整体性质还是差不多。

问题来了。像人、狗、酱油、汽车这些不同却各有秩序的物体，一旦掉进黑洞（当然以黑洞外观察者的观点，物体要花无限长的时间才会掉到事件视界）再辐射出来，看起来一样都是乱度最高、找不到秩序的热辐射。那么这些原来存在坠落物体中的秩序与信息跑哪里去了呢？

不管宇宙中真正的黑洞会如何发展下去，一个不再吸收物质的黑洞最后的命运不外是：

（1）不会蒸发殆尽，而留下残骸（residue）；

（2）蒸发殆尽。不过假如我们能收集到其整个生命过程的辐射：(https://www.xing528.com)

①原则上可以找回所有之前掉进黑洞的信息（比如说，把一本书烧掉，书里的信息似乎就消失了。不过假如我们有办法把所有的轻烟和灰烬都收集起来，并且有办法监测燃烧过程的所有细节，原则上我们可以从烟灰中回复书里的信息，尽管实际上极端困难）。

②部分信息就此在宇宙中消失。

物理学家担心的是（2）中②的情形，因为这表示很多人的吃饭工具——量子物理并不完整（主要是概率不守恒的问题），无法描述黑洞形成前到消失后的整个过程。

怎么办？众所周知，在四维时空里的量子场论和广义相对论各自就很困难了，合起来更复杂难解，根本找不到答案。因此人们转而在类似或简化的系统中寻求启发。20世纪90年代由弦论所引发的一系列对于在一维时间加一维空间中黑洞与量子场的研究，就是想要从简化的模型中，了解黑洞最后的状态。下一个话题就是这类研究成果的延伸。