這個星期，史蒂芬-霍金（Stephen Hawking）解決了黑洞信息悖論的消息讓物理學界變得沸沸揚揚。消息甚至說霍金髮現了「逃離黑洞的方法」。但是，這些令人眼花繚亂的消息來得早了一些，這個悖論似乎並不那麼容易解決。
霍金是劍橋大學的物理學家，他是第一個提出黑洞信息悖論的人。那還是在20世紀70年代，霍金預言黑洞（理論上是無法逃逸的引力陷阱）實際上會洩露出一些光來，這就是所謂的「霍金輻射」。按照霍金的說法，黑洞會不斷發出輻射，直至徹底蒸發。這樣的結果產生了新的問題，因為這似乎表明黑洞可以摧毀信息——而根據量子力學，這是絕對不可能的。
一個悖論
黑洞和其他事物一樣，應該會保存其形成時的量子力學記錄。例如，黑洞可能產生於大型恆星的消亡，恆星用於核聚變的燃料用盡，在自身引力的作用下不斷坍塌，最終形成黑洞。根據量子力學，黑洞應該儲存了產生它的恆星及所有後來被吸入黑洞的物質的信息。但是如果黑洞某一天蒸發了，這些信息似乎也將會被摧毀。
物理學家已經嘗試尋找讓信息通過霍金輻射逃脫，而不至於與黑洞一同消亡的方法。這一方案的問題是，黑洞看起來並沒有辦法通過這種輻射來傳遞信息。根據最早預言黑洞的廣義相對論，黑洞實際上是一種非常簡單的天體，它只有三種屬性：質量、電荷和角動量；除了這些數值外，黑洞沒有任何其他性質，也沒有其他細節。用物理學界的俗語講，黑洞是一種「無毛」的天體。
8月25日，霍金在斯德哥爾摩瑞典皇家理工學院（KTH Royal Institute of Technology）做報告時，提出了一種對信息丟失悖論可能的解釋，即給黑洞「植髮」的方法：「我認為信息並非像人們預料的那樣儲存在黑洞內部，而是儲存於它的邊界，也就是事件視界（the event horizon）。」他說。事件視界是黑洞的理論邊界，一個任何物體都「有進無出」的球面。霍金進一步表示，信息存在於事件視界上的「超級譯本（supertranslation）」中，它們是死亡恆星及落入黑洞的物質在第一次穿過視界時形成的痕跡，可以改變通過霍金輻射所發射出的粒子的位置和時機。霍金承認這些信息並不容易恢復，但是至少會維持信息不被摧毀，這也就解決了黑洞信息悖論。「進入黑洞的粒子的信息最終回到了宇宙，」他說，「只是以一種混亂無用的形式。所以說，實際上，這些信息沒有憑空消失，只是我們找不到了而已。」
更大的困惑
大多數物理學家認為，要判定霍金的想法是否是一個真正的突破還為時尚早。他的報告非常簡短：他和兩個合作者——劍橋大學的物理學家馬爾科姆-佩裡（Malcolm Perry）及哈佛大學的安德魯-施特羅明格（Andrew Strominger）——計劃在下個月發表論文，詳細深入的論述他們的想法。「我覺得（這個想法）很有前景，」參加會議的北歐理論物理研究所的物理學家扎比內-霍森費爾德（Sabine Hossenfelder）說，「但目前，它還不是一個完整的答案。」
霍金認為超級譯本可以編碼信息，也解釋了這種想法背後的理論基礎。「可能是這樣的，」霍森菲爾德補充道，「但是其具體機制與效率還目前還不明確。而且，按照超級譯本存儲信息的機制，它們實際上會存儲過量的信息！」
超級譯本很難成為唯一的解釋。最近幾年，物理學家想出了一大堆點子來解決信息丟失悖論，使悖論愈發複雜。「坦誠地講，我認為相比以前而言，（信息悖論）反倒陷入了更大的困境中，」瑞典烏薩普大學的物理學家烏爾夫-丹尼爾松（Ulf Danielsson）說，「霍金表示他已經解決了信息悖論，而對我來說，這意味著又加入了一種觀點，但問題是：這到底真的會解決一些問題，還是把我們丟進了更大的困惑中？我還不是很確定。」
更大的謎團
無論霍金的方案是對是錯，這一問題仍將是物理學的熱點。這一難題不僅僅與黑洞有關，更是與宇宙的性質及起源之謎有著深刻的關聯。為了回答這一問題，物理學家們可能不僅僅需要更好地理解黑洞，還需要理解全部的量子引力理論——一個目前仍未被找到的理論。
某種程度上講，黑洞是一種令人費解的天體，因為它們涉及到了兩種不同的自然理論——統治亞原子世界的量子力學，及描述引力並支配大尺度宇宙的廣義相對論。然而，這兩個理論從根本上是不相容的。物理學家們急需一種用量子規則描述引力的方法。由於同時涉及量子力學和廣義相對論，信息丟失悖論「給了我們一個關注現有知識與未知領域的機會，並敦促我們試圖去解開量子引力不同假說的含義。」來自加拿大圓周理論物理研究所（Perimeter Institute for Theoretical Physics）的物理學家李-斯莫林（Lee Smolin）說。
斯莫林和霍森費爾德最近合作發表了一篇綜述論文，總結了信息丟失之謎所有可能的解決方案，大體上將它們歸為六類，每一類都從不同的角度解決悖論。一種可能是，量子力學認為信息不可憑空消失的論斷是錯誤的，信息真的被摧毀了。另一類方案認為，黑洞內部存在一個全新的時空區域，即「嬰兒宇宙」，在這個區域內可以保存信息。還有一種解決方案設想了一種理論上的天體——「白洞」，白洞是黑洞的對立面，在白洞中時間流是反向的，任何物體都不能進入白洞，只能從白洞中湧出（包括信息）。第四類方案認為，黑洞永遠不會徹底蒸發——它們只會收縮到極小的尺度，從而將信息保存下來。在第五類方案中，信息以某種方式從黑洞內部複製到了外部，所以當黑洞毀滅時，黑洞外的信息備份還存在。最後一類方案認為，信息是在黑洞視界上以各種方式被編碼出來的——霍金的想法就屬於這一類。「很不幸，我認為實際情況是，我們有了一個謎題，也有了一些解決方案，但我們知道的還不夠。」斯莫林說。「甚至有這種可能，自然界存在許多不同類型的黑洞，某些黑洞可以以一種方案解釋，而另一些則需要用其他的方式來解釋。」
然而最終的結果是，對信息丟失悖論的探討不僅僅會影響黑洞，還可能會影響一個在理論上與之相關的事件——大爆炸。狹小緻密的黑洞與假想中宇宙誕生時的狀態十分相似，許多物理上的考量也同樣適用。這兩種情況在數學上都預言了「奇點（singularity）」的存在，奇點是一個無窮緻密、無窮小的時空點。一些物理學家認為這些無窮大的量證明方程出錯了，而另一些人則堅持奇點是一種物理現實。如果去除了奇點概念的量子引力理論可以解決信息丟失悖論，就可能意味著我們宇宙有著另一種起源。「時間仍存在一個起點嗎？」斯莫林問，「或者說奇點其實並不存在，大爆炸只是宇宙反彈回來的時刻？所以大爆炸發生之前，宇宙就已經存在？」