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L就像宇宙硬盘一样，黑洞将海量的数据储存在紧凑的空间中。但自从史蒂芬·霍金之后计算1974年，这些具有极端引力的稠密球体发出热量并逐渐消失，其存储信息的命运一直困扰着物理学家。
问题在于：量子力学定律坚持关于过去的信息永远不会丢失，包括落入黑洞的任何东西的记录。但霍金的计算与此相矛盾。他将量子力学和阿尔伯特·爱因斯坦的引力理论应用于黑洞周围的空间，发现量子抖动会导致黑洞发射出完全随机的、不携带任何信息的辐射。当这种情况发生时，黑洞缩小并最终消失。
全息摄影师通常会沿着单行道从充满重力的空间走到量子平面，那里的数学计算更容易。
但它的信息会随之消失吗，这意味着量子力学是错误的？或者问题在于爱因斯坦的理论？当被迫做出选择时，许多物理学家支持量子规则，并怀疑信息以某种方式在黑洞的辐射中逃逸，在这种情况下，辐射毕竟不是随机的。找出这些信息是如何传播出去的，应该为超越爱因斯坦的理论，建立更完整的量子引力理论指明道路。然而，经过45年来与“黑洞信息悖论”的斗争，没有人能准确指出霍金计算中的所谓失误。
然而现在，一些著名的黑洞物理学家认为他们可能正在接近一个解决方案。甚至连研究人员自己也没有完全理解他们在最近一次研究中所探索的数学的物理含义纸. 但在抽象的数学线索中，他们和其他人看到了通向黑洞内部的一座桥梁的轮廓，一条被困数据的逃生路线。他们用一种不完全理解的技术从更高的维度窥探黑洞，找到了这条隐藏的路径。
“这是魔法，”他说艾哈迈德Almheiri他是新泽西州普林斯顿高等研究所(IAS)的物理学家，也是最近这篇论文的合著者。“我们知道如何证明”视角的转变是有效的，他说，“但我们并不完全理解为什么会发生这种情况。”
拉斐尔·布索加利福尼亚大学的物理学家伯克利和一位信息悖论专家对这项新的工作说：“我发现它很有趣，我真的很努力去理解它。”
跳维度技术是这项新技术的关键，它被称为全息术。就像信用卡全息图从一个平面贴纸中弹出一样，一个像黑洞一样的系统可以用两种相同的方式来看待。有一种熟悉的观点认为，黑洞是一个空间体积，其引力是如此强大，时空结构向内弯曲得如此陡峭，以至于连光都无法爬出来。或者，黑洞可以被认为是一个保持无重力的平面量子粒子系统的全息投影。在发现二元性之后胡安·马尔达西那在1997年，物理学家们从这些互补的角度观察了许多谜团。他们现在正在使用全息技术试图追踪通过黑洞的信息流。
首先，5月份发表的两篇论文分析了黑洞的信息内容如何随着物体的老化而变化。在其中一篇论文中，阿尔梅里和合著者考虑过的一个简化的二维引力黑洞，相当于一维量子粒子系统。他们发现，起初，随着黑洞吞噬物质并变得更大，其信息含量增加。但是，在它年老的时候，当辐射开始把数据吐出来时，它的信息含量就会减少，这与霍金的描述有所不同。斯坦福大学的杰弗里·潘宁顿得出了类似的结论. 这些论文找到了一种新的方法来重现传统智慧，即信息应该安全地逃离黑洞，但他们没有解释它是如何做到的——或者霍金的数学哪里出了问题。
8月下旬发布在网上的最新论文更进一步，提供了一种思考霍金数学的新方法。
全息摄影师通常会沿着单行道从充满重力的空间走到量子平面，那里的数学计算更容易。但是在这项新工作中，Almheiri, Maldacena和他们的IAS合作者拉古·马哈扬和赵应试着来回散步。
他们以一个二维黑洞为例，分别考虑了它的两个要素：黑洞内部的物质和该物质产生的重力。和以前一样，他们将二维引力视为一维量子粒子的全息图。但是他们把黑洞的物质当作第二张全息图的平面部分，让这些二维量子粒子弹出到三维图像中。这个策略在全息图中创造了一个类似于盗梦空间的全息图。“看起来这真是一件疯狂的事情，”阿尔梅里说，“但我们抓住了一个机会。”
虽然在2D中信息似乎被困在黑洞内部，但研究人员发现，全息图从页面弹出后，黑洞内部的部分与外部的部分几何连接，为信息提供了一条逃生路线。因此，Almeiri说，对于经过的宇航员来说，向外发射的黑洞辐射可能看起来是随机的，但严格的研究将揭示出许多人一直希望得到的微妙的隐藏信息。
黑洞内部和外部之间的全息联系支持了一个古老的直觉，即把两者结合起来应该能在某种程度上解决信息悖论。彭宁顿说:“他们提供了非常重要的新证据来支持这一规定。”
但专家强调，尽管高维桥梁可能会让信息泄露出去，但关于信息是如何在辐射中编码的详细描述仍然缺乏。“这是对辐射正在发生什么的理论理解的开始，”他说内塔·恩格哈特他是麻省理工学院的物理学家，曾与阿尔梅里合作于5月份的出版物，“但这不是如何提取信息的操作说明。”
三维视图也有助于澄清为什么二维黑洞最终会偏离霍金的计算。理论家们通过测量三维全息图中相关几何表面的面积来追踪黑洞信息含量的变化。这类曲面的最小面积表示信息内容。但随着这个曲面的增长，第二个曲面最终会取代它成为最小的曲面。继续跟踪第一个表面会再现霍金的错误，但切换到第二个表面会通过显示黑洞中包含的信息开始下降来修正数学。
通过这种方式，全息图中的全息图给出了2D黑洞信息发生了什么的问题的理想答案。大多数专家认为，如果推理是正确的，它应该延续到像我们宇宙中的那些高维黑洞。然而，一个共同的担忧是，作者可能在这个抽象的计算中解读了太多的含义。
唐·马洛夫是加利福尼亚大学的物理学家，圣诞老人巴巴拉，他和Almheiri，恩格尔哈特一起做春季报纸。亨利·麦克斯菲尔德，称赞这项新工作是证明早期论文主张的具体模型。然而，马洛夫担心全息照相可能不像阿尔梅里和马尔达塞纳希望的那样明智，因为它有可能在许多不同路径的维度之间跳跃。在新论文中找到的路线似乎可行，但马洛夫警告说，其他全息结构可能不同意。出于这个原因，他说，“我们都希望能够做一些2D理论固有的事情，而不需要将全息作为一个神奇的黑匣子。”
事实上，在正在进行的工作中，Almheiri的团队和其他一些团队正在寻求一种更有基础的描述，他们希望能在不依赖额外维度的情况下，得出与全息图中的全息图相同的结论。
但是，即使这些奇特的全息技术不起作用，黑洞研究人员也对霍金的信息悖论能够将它们传输到已知物理学的边界表示兴奋。布索说：“在“龙在这里”的地图上，我们正在寻找龙的量子引力[理论]比我们想象的要近得多。”。
查理·伍德（Charlie Wood）是一名报道地球内外物理科学发展的记者。他的作品发表在杂志上科学美国人,基督教科学箴言报和生活科学网，以及其他刊物。此前，他曾在莫桑比克和日本教授物理和英语，并在布朗大学获得物理学学士学位。
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