虫洞：连接时空两点的捷径 有助于解决黑洞信息悖论

　　数学分析有助于阐明信息如何从黑洞中逃逸的谜题。理化学研究所的一位物理学家和两位同事发现，虫洞——连接宇宙遥远区域的桥梁，有助于揭示黑洞消耗的物质信息发生了什么变化的奥秘。

　　爱因斯坦的广义相对论预言，落入黑洞的任何事物都无法逃脱它的魔爪。但在 1970 年代，斯蒂芬霍金计算出，当考虑到支配微观领域的量子力学理论时，黑洞应该会发射辐射。“这被称为黑洞蒸发，因为黑洞会收缩，就像蒸发的水滴一样。”RIKEN 跨学科理论和数学科学的 Kanato Goto 解释道。

　　然而，这导致了一个悖论。最终，黑洞将完全蒸发——有关其吞噬内容的任何信息也将完全蒸发。但这与量子物理学的基本格言相矛盾：信息不会从宇宙中消失。“这表明广义相对论和量子力学目前的立场是相互矛盾的。”Goto 说。“我们必须找到一个统一的量子引力框架。”

　　许多物理学家怀疑这些信息以某种方式被编码在辐射中逃逸了。为了进行调查，他们计算了辐射的熵，该熵从黑洞外的某个人的角度测量了多少信息丢失。1993 年，物理学家唐·佩奇计算出，如果没有信息丢失，熵最初会增长，但随着黑洞的消失，熵会下降到零。

　　当物理学家简单地将量子力学与广义相对论中黑洞的标准描述结合起来时，佩奇似乎是错误的——随着黑洞的缩小，熵不断增加，表明信息丢失了。

　　但最近，物理学家探索了黑洞如何模仿虫洞——为信息提供逃生路线。Goto 指出，这不是现实世界中的虫洞，而是一种数学计算辐射熵的方法。“虫洞将黑洞内部和外部辐射连接起来，就像一座桥梁。”

　　当 Goto 和他的两位同事结合标准描述和虫洞图片进行详细分析时，他们的结果与佩奇的预测相符，这表明物理学家怀疑即使在黑洞消亡后信息仍然存在是正确的。

　　“我们发现了一种新的时空几何结构，它具有在传统计算中被忽视的类似虫洞的结构。”Goto 说。“使用这种新几何计算的熵给出了完全不同的结果。”

　　但这提出了新的问题。“我们仍然不知道信息是如何被辐射带走的基本机制。”Goto 说。“我们需要一个量子引力理论。”