落入黑洞的东西会留在黑洞中，至少根据广义相对论定律。但现在，新的研究表明，黑洞内部的物质可能会在其外部的引力场上留下量子印记。
如果属实，这一发现将解决物理学中一个长期存在的问题，即斯蒂芬霍金的黑洞信息悖论。在 1970 年代，霍金计算出黑洞可能并不完全是单向街道；它们可以发射热辐射，现在称为霍金辐射。然而，这种霍金辐射是简单的热辐射或热量，并没有携带有关黑洞起源或在其中消失的物质的任何信息。换句话说，测量辐射本身不会告诉你任何关于它的历史的信息。
悖论的出现是因为量子力学定律认为信息不会丢失。领导这项新研究的英国苏塞克斯大学物理学家泽维尔·卡尔梅特 (Xavier Calmet) 说，知道一个物体的最终状态可以为您提供有关其初始状态的线索，让您可以“倒带电影”。如果黑洞不可逆转地吞噬信息，那么这些定律就不可能是正确的。这种矛盾使黑洞成为测试量子力学和爱因斯坦广义相对论如何结合在一起的理想场所。
“我们展示的是，这两种理论比人们想象的要相容得多，没有悖论，”Calmet 告诉 Live Science。
毛茸茸的黑洞
黑洞几乎没有可以将它们彼此区分开来的特征的概念被称为无毛定理，这是物理学家约翰·惠勒首先推广的隐喻。这个想法是，除了质量、电荷和自旋之外，黑洞没有明显的特征——没有发型、剪裁或颜色来区分它们。
在 3 月 17 日发表在《物理评论快报》杂志上的新论文中，Calmet 和他的同事发现黑洞可能确实有毛发，尽管毛发非常微妙。研究人员在量子引力领域工作，该领域旨在通过量子力学来理解引力。利用过去十年开发的计算，研究小组比较了两颗理论恒星，它们坍缩成大小、电荷和自旋相同但初始化学成分不同的黑洞。无毛定理认为，不可能判断形成这两个黑洞的恒星最初是否彼此不同。
但该团队的计算表明，黑洞周围的引力场存在差异。具体来说，关于黑洞组成的信息存储在引力子中，引力子是一种假设的基本粒子，它在量子引力中调节引力。
“我们发现量子引力使我们能够找到引力场的差异，”卡尔梅特说。“进入黑洞的引力场中有一段记忆。”
解决悖论？
正在努力寻找从黑洞泄漏的信息。激光干涉引力波天文台 (LIGO) 正在观测引力波，引力波是由包括黑洞在内的大质量物体产生的时空涟漪。2037 年，欧洲航天局计划发射三艘宇宙飞船来探测来自太空的引力波，这项任务被称为激光干涉仪空间天线 (LISA)。
但是，新计算中提出的引力子效应是微妙的，使用今天的技术可能无法观察到，Calmet 说。最终可能会有可以处理微妙之处的模拟。（霍金辐射也没有在真正的黑洞中直接观察到，尽管它已经在黑洞的模拟中看到过。）
Calmet 说，这些发现引起了物理学界的兴趣，尽管他并不认为结果会在一夜之间被接受。“大多数人认为你必须以一种或另一种方式改变物理学才能使其发挥作用，”他谈到黑洞信息悖论时说。
Calmet 和他的团队现在希望利用他们的发现进一步探索量子引力的可能性，这仍然是一个有许多相互竞争的理论的领域，并且没有明确的答案是正确的。
“这可以帮助我们走向量子引力理论，”卡尔梅特说。
