“霍金自我否定的启示”

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逻辑悖论随笔

霍金自我否定的启示

――谈“黑洞悖论”

2005年01月03日 10:25:16

沈跃春

物质所携带的新闻会因黑洞蒸发而重新出现吗？

其实，这场打赌与霍金提出的“黑洞悖论”有关。那么，什么是“黑洞悖论”呢？所谓黑洞，是指时空的一个区域，这个区域内的引力非常强大，以至于任何东西，甚至光都不能从中逃逸出来。长时间以来，科学家们认为黑洞会吞噬一切。1975年，霍金宣布发现黑洞辐射。他指出，黑洞一旦形成，就会开始“蒸发”，即辐射出能量，并且损失质量，这种辐射称为“霍金辐射”。1976年，霍金提出“黑洞蒸发”理论。他指出，只要黑洞开始蒸发，全部黑洞内部的状态和结构的新闻就会被完全破坏，最终将因为质量丧失殆尽而消失。但是一旦黑洞消失，哪些黑洞内部的新闻也就不知去向。

谁能破解黑洞新闻去向之谜？显然，霍金的上述理论和量子物理学相矛盾，因为量子物理学认为，这些物质必定会以某一种形式存在，类似黑洞这样质量巨大物体的新闻是不可能完全丧失的。但霍金解释说，黑洞巨大的万有引力场在某一种程度上破坏了量子物理学的理论。所以，当时霍金的说法被称为“黑洞悖论”。

实际上，决策新闻是否真会丢失是现代理论物理学必需处理的一个重大问题。当时，霍金和索恩都认为哪些新闻永远地消失了，而普雷斯基尔则站在相反的角度上，认为黑洞不可能使其内部物质的新闻丧失，主张哪些新闻在黑洞辐射和收缩时还能找回来。在这场打赌中，赌注是一本《棒球百科全书》。因为赌输了，“输家要向赢家提供一部赢家选择的百科全书。”

兴趣的是，这场打赌最终以喜剧收场。2004年7月21日，在爱尔兰都柏林举行的“第17届国际广义相对论和万有引力大会”上，霍金向学术界宣布了自己的最新假说―――黑洞新闻并非“只进不出”。这是霍金对自己的一次大胆否定。在霍金看来，黑洞不会将进入其边界的物体的新闻淹没，反而会将这些新闻“撕碎”后释放出去。面对世界各国著名的物理学家，霍金说：“近30年来，我一直在思考这个问题，现在我有了答案。”

霍金认为，“黑洞只是看上去处在形成之中。后来，它就会向外辐射其吞噬的物质的全部新闻，不过，这些新闻已经被黑洞撕碎、打破和重整了。”他说，自己一直在思考不同形状、体积各异的黑洞在无数年后会出现何种变化。他通过计算说明，黑洞内部最初的新闻量与最终的新闻量相等，但他并未证明中间阶段黑洞的新闻量有何变化。

在这场打赌中，霍金不仅修正了使自己一举成名的“黑洞悖论”，而且也输掉了科学史上一次著名的打赌。在大会发言时，霍金说：“我一时不太容易买到这本《棒球百科全书》，所以我只能送给普雷斯基尔教授一本关于板球的百科全书作为补偿。不过，我认为要想说服他相信板球比棒球更优秀同样也是一件不太容易的事。”普雷斯基尔则说：“能赢得这场打赌我较高兴，不过老实说，我还是不能完全明白他所阐述的观点。和其他的科学家一样，我很期待能尽快看到他在下月出版的详细的书面证明。”

霍金的自我否定给了我们那些启示呢？

第一，霍金的自我否定与其所持的朴素证伪主义科学观密切关联。霍金在科学理论的认知上有自己独特的见解。他认为，科学理论仅仅是一点模型或规则，而这些模型和规则“只存在于我们的头脑中，不再具有任何其他的实在性”。他还认为，简单性和解释力是一个“好的科学理论”必需满足的两个条件，但科学理论是不能证实的，在理论只是假设的意义上来讲，“任何物理理论总是临时性的”。悖论是理论革新的突破口。霍金提出“黑洞悖论”，当时确实为科学界探索黑洞开创了全新的研究方向，但他的理论也存在一点与其他物理学理论相互矛盾的地方。其实，这次新发现将进一步完整霍金有关黑洞研究的理论体系。

第二，霍金的自我否定，是他一再实事求是的科学精神和敢于追求真理的理论勇气的生动体现。在他的身上，我们看到了科学家求真、求新的人格魅力。在攀登科学高峰的征途中，科学家总是在已知与未知的边缘上提出问题和处理问题。因而，科学家在研究中犯这样或那样的错误总是难免的。重要的是，科学家一定要保持对科学真理的执着追求和勇于探索的坚定信念。

第三，霍金的自我否定，并非是心血来潮，也不是突然想改变他自己原先的理论。因为更多的理论证据迫使他不得不作出自我否定。据普雷斯基尔介绍，根据近年来弦理论家的一点研究成果，普雷斯基尔等人已经树立了一个强有力的以显示黑洞真的能保藏新闻的理论模式。霍金一直以极大的有趣跟踪着弦理论家的从业，但目前霍金的学术论文还没有发表，一切都难有定论。他的新理论是否正确还要经过多方的验证。