最後一篇署名Stephen W. Hawking的論文，公開了。
沒錯，正是那位今年3月14日逝世的著名實體學家——史蒂芬·霍金。
這是他生前參與的最後一篇論文，甚至知曉論文更新時，霍金的回應已經非常艱難。
當是時，遠在美國哈佛的合作者Perry和Strominger，通過視訊向霍金彙報最新進展，卻不知霍金已近油盡燈枯。
“他已很難與人溝通，在我們打開揚聲器，解釋完研究的最新進展，他以一個‘大笑臉’作為回應。”
然而誰也沒想到，幾天之後，霍金就此與世長辭。
那麼現在問題來了，這篇霍金生前的最後之作，究竟在研究什麼？
黑洞資訊悖論
這篇論文名為《Black Hole Entropy and Soft Hair》，署名作者共4人。
一作Sasha Haco，劍橋大學博士生，霍金的“徒孫”；二作霍金；三作Malcolm Perry，劍橋大學教授，霍金的博士生；四作 Andrew Strominger，哈佛大學教授。
論文主要解決的是“黑洞資訊悖論”問題。
這一難題起源可追溯至愛因斯坦。1915年，愛因斯坦提出廣義相對論，解釋重力如何從物質的時空彎曲效應中産生，以及行星為何圍繞太陽旋轉。
但是愛因斯坦的理論也對黑洞做出了重要預測，尤其重要的一點是黑洞可以完全由三個特征來定義：品質、電荷和角動量。除此之外，所有的黑洞都一模一樣，特質被剝奪殆盡。
60年後，霍金提出了他此生最重要理論——黑洞蒸發理論，即通常所說的“霍金輻射”。
如果将量子理論也計算進去，霍金發現黑洞并不是完全“黑”：它會向視界外輻射光子和少量帶品質粒子，黑洞的品質随之逐漸變小，蒸發速度越來越快，最終消亡。
然而，量子力學的一個基本規則就是資訊永不消失。如果一個物體被黑洞吞噬，當黑洞本身最後都消失了，物體包含的資訊都去哪兒了？
更具體來說，實體學中的資訊指的是每個粒子的特定狀态，包括粒子的品質、位置、旋轉方式、溫度等，還有人的名字、指紋資訊這些廣義上的資訊。
而黑洞，衆所周知是一種密度極大的物體，可以将黑洞附近的一切物體甚至包括光都吸進去。随着這個過程，黑洞吸走的不僅是物體，還包含資訊。
一直以來，人們都認為這些資訊将會永遠被封存在黑洞中。直到1975年，“霍金輻射”認為，黑洞是有溫度的，而且黑洞終将蒸發，蒸發後一無所有。黑洞原有的品質和能量回到了宇宙中。
這就與量子力學的基本原理産生了一個悖論：
黑洞中消失的資訊 VS 資訊永不消失的量子力學規則。
後來，霍金意識到，1975年的想法可能是個bug，黑洞根本不會蒸發。當霍金輻射逃逸時，黑洞内的資訊也洩露了出來，資訊依然還在宇宙中，并沒有消失。光子“軟毛”
是以論文《黑洞熵與軟毛發》提出了一個新的觀點，用來解釋那些從黑洞中洩露出來的資訊去了哪裡。
由于黑洞本身引力巨大，導緻它的周圍附近不太可能有其他什麼物質，是以，你可以将黑洞了解為一個發際線已經消失的“秃子”。
而光子，則是黑洞附近柔軟的“毛發”，可以記錄黑洞的“熵”。
任何有溫度的物體，都有熵，黑洞也不例外。熵基本上是對人們所了解的黑洞的品質或旋轉的定量測量。
這篇論文，正是給出了“軟毛發理論”的計算方法。
但最大的遺憾是，霍金已無法繼續參與并推動下一步，為人類更深入揭示宇宙未知的奧秘。
意義
論文公開後，業内普遍認為，這是對霍金科研生涯的最好收尾，這篇論文收集了霍金關于黑洞量子結構最後的一些研究成果，而過去40年裡，霍金都在研究該主題。
但這隻是整項研究曆程中一步，還不是最後的完整的答案。
論文合著者、霍金的博士生Malcolm Perry教授說：
在此之後，我們面前的未解之謎變少了，但還有一些令人困惑的問題需要解決，我們仍然沒有足夠的技術，來驗證霍金的偉大思想。
他還表示，霍金臨終前知曉了研究進展，我們正在給這個難題帶來一縷曙光。隻是他再也無法跟我們分享激動之情了。
幾位合著者還在此次論文開頭，表達了對霍金的敬意：
失去我們深愛的朋友與合著者史蒂芬·霍金，我們深感悲痛，他對黑洞實體學的貢獻直至生命最後一刻，也會始終激勵我們，直到生命盡頭。
三位霍金的合著者
順便介紹下這篇霍金終作的其他三位合著者。
在這篇論文中，霍金是第二作者。
論文一作Sasha Haco，劍橋大學應用數學與理論實體系博士，哈佛大學自然基本定律中心通路學者，主要研究天體實體學。
Sasha其實是霍金的小粉絲，中學時，她受到霍金《時間簡史》的啟發，決定大學讀實體學，2015年進入博士研究階段，師從霍金的學生Malcolm J. Perry教授。
三作Malcolm J. Perry，就職于劍橋大學應用數學與理論實體系，擔任理論實體學教授。
他是霍金的博士生，前面一作妹子的老師。博士畢業後，Perry先去了普林斯頓大學，後來回到劍橋，研究廣義複雜結構和弦論，2016年開始和霍金一同研究黑洞實體學，并發表了許多黑洞熱力學方面具有影響力的作品。
最後一位作者Andrew Strominger，理論實體學家，Calabi-Yau弦論緊湊化的共同發現者，曾在2016年獲得基礎實體學突破獎。
他就職于哈佛大學自然基本定律中心，任Gwill E. York實體學教授。Strominger博士畢業于MIT，在哈佛擔任教授前，他曾在UC聖塔芭芭拉任教。他主要研究力和粒子的統一、宇宙的起源以及黑洞和黑洞表面的量子結構。
原文釋出時間為：2018-10-14
本文作者：一璞 李根
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