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第6部分

謬的部分。人們不能選擇其自己的粒子將被測量為向右自旋。

事實上,這個理想實驗正好是黑洞輻射所發生的。虛粒子對有一波函式,它預言這兩個成員肯定具有相反的自旋。我們想做的是預言飛離粒子的自旋和波函式,如果我們能夠觀察到落入的粒子,我們變能做到這一點。但是那個粒子現在處於黑洞之內,不能測量得到它的自旋和波函式。正因為這樣,人們無法預言逃逸粒子的自旋或波函式。它可具有不同的自旋和不同的波函式,其機率是各式各樣的,但是它不能具有唯一的自旋或波函式。這樣看來,我們語言將來的能力被進一步削減了。拉普拉斯的經典思想,即人們能同時預言粒子的位置和速度,因為不確定性原理指出人們不能同時準確地測量位置和速度,必須被修正。然而,人們仍然能準確測量波函式並且利用薛定諤方程去預言未來應發生的事。這是人們根據拉樸拉斯思想所能預言的一半。我們能夠確定地預言粒子具有相反的自旋。但是如果一個粒子落進黑洞,那麼我們就不能對餘下的粒子作確定的預言。這意味著在黑洞為不能確定預言任何測量:我們作出確定預言的能力被減低至零。這樣,也許就預言將來而言,占星家和科學家定律是半斤八兩。

許多物理學家不喜歡這種宿命論的降低,因而建議可以某種方式從黑洞之內將資訊取出。多少年來人們相信可以找到儲存這資訊的某種方法,可惜這僅僅是一種虔誠的希望而已。但是1996年安德魯·斯特羅明格和庫姆朗·瓦法獲得重大進展。我們採取把黑洞考慮成由許多稱為p…膜的建築構件組成的觀點。

回想一下,可以把p…膜認為是一張三維空間以及我們沒注意到的額外七維的運動的薄片。在某些情形下,人們可以證明在p…膜上的波的數目和人們預料的黑洞所包含的資訊量相同。如果粒子打到p…膜上,它們便會在膜上激起額外的波。類似地,如果在p…膜上不同方向的波在某點相遇,它們會產生一個如此大的尖峰,使得p…膜的一小片破裂開去,而作為粒子離開。這樣,p…膜正如黑洞一樣,能吸取和發射粒子。

人們可以將p…膜當做有效理論;也就是說,我們不需要相信實際上存在平坦時空中運動的薄片,黑洞可以似乎像它們是由這種薄片組成的那樣行為。這正如水,它是由億億個具有複雜的相互作用的H20分子構成。但是光滑的液體是非常好的有效模型。由p…膜構成黑洞的數學模型給出的結果和早先描述的虛粒子對圖象很相似。這樣,從實證主義的觀點看,至少對於一定種類的黑洞,它是一個同樣好的模型。對於這些種類,p…膜模型和虛粒子對模型對發射率的預言完全一樣。然而,這裡存在一個重要差別:在p…膜模型中,關於落入黑洞物體的資訊將被儲存的p…膜上的波的波函式中。p…膜被認為是平坦時空中的薄片。因為這個原因,時間會平滑地向前流逝,光線的軌跡不會被彎折,而且波里的資訊不會喪失。相反地,資訊最終來自p…膜來的鼓舌中從黑洞湧現。這樣,根據p…膜模型,我們可以利用薛定諤方程去計算將來的波函式。沒有任何東西喪失,而時間將光滑地推移。在量子的意義上我們具有完整的宿命論。

那麼其中哪種圖象是正確的呢?部分波函式是否在黑洞中丟失了,或者正如p…膜模型建議的,所有資訊再次跑出來?這是當代理論物理的一個突出的問題。許多人相信,新近的研究表明資訊沒有喪失。世界是安全和可預言的,而且不會發生任何以外事件。但是這不清楚。如果人們認真地對待愛因斯坦的廣義相對論,人們必須允許允許時空自身打結,而資訊在折縫中喪失的可能性。當星際航船《探險號》穿越一個蟲洞,發生了一些意料之外的事。因為我正搭乘該船,並和牛頓,愛因斯坦和達他玩撲克,所以我知道此事。我大吃一驚。只要看看我的膝蓋上出現了什麼。

第五章 護衛過去

我的朋友兼合作者帕基·索恩和我打過許多賭。他不是一個人雲亦云的物理學家。這種品格使他具有勇氣成為實際的可行性來討論時間旅行的第一位嚴肅的科學家。

在公開場合思考時間旅行是很微妙的。他要麼面臨反對把公幣浪費在這麼荒謬的規劃上的浪聲,要麼被要求把研究歸於軍事用途。無論如何,怎麼保護我們自己受免擁有時間機器的人的攻擊呢?他們也許能改變歷史並且統治世界。我們之中只有很少的幾個人魯莽地啊、研究這種在物理學圈子裡政治上不明智的題目。我們利用技術術語描述時間旅行來做掩飾。

愛因斯坦的廣義相對論是所有現代有關時間旅行討論