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霍金發現的黑洞蒸發是理論物理學家面臨的巨大難題：廣義相對論認為黑洞必須摧毀信息；量子力學認為這不可能，因為信息必須永遠存在。廣義相對論和量子力學都是經受了驗證的理論，但在這個問題它們卻拒絕統一。這一沖突揭示的是比黑洞的看似古怪的特征更基本的問題：信息悖論表明，物理學家仍然尚未弄清大自然的基本定律。

不過來自慕尼黑德維希 -馬克西米利安大學的物理教授 Gia Dvali 相信，他已經找到了解決方法。他表示：「黑洞是量子計算機。我們面對的是明確的信息處理序列。」 如果他是正確的，那么悖論將被消除，而信息確實是不朽的。但更令人吃驚的也許是概念背后的實際意義。我們也許可以通過黑洞物理建立自己未來的量子計算機。

信息在黑洞中難以恢復的主要原因是，它們基本是無特征的類球狀體，在視界上沒有物理屬性；正如已故的美國物理學家約翰·惠勒所言，它們「無發絲」 ( No Hair )。標準論點表示，你不能把信息儲存在沒有特征以供編碼的東西上。而這是錯誤的。Dvali 說：「所有認為黑洞無發絲的定理都是錯的。」他和同事們認為，迄今為止尚未被發現的承載引力并且組成時空的量子—— 引力子在黑洞中無處不在，而它們產生了儲存和釋放信息的「量子發絲」(Quantum Hair) 。

這項新研究建立在量子理論的一個反直覺特征上：量子效應不一定只在微觀尺度上存在。的確，這些效應很脆弱，并在像地球這樣溫暖和繁忙的環境中會迅速被消滅。這是為什么它們不常見的原因。這也是開發量子計算機的主要挑戰：它使用粒子的量子態處理信息，而非同傳統晶體管的開關邏輯。不過在寒冷和與世隔絕的地方，量子行為可以長距離保持，足以橫跨幾十到數十億公里的黑洞視界。

你甚至不需要到外太空才可以見證到長距離的量子效應。黑洞量子發絲所需的超大距離和質量讓制造一個黑洞量子發絲超出了我們的實驗能力，但是通過將原子冷卻至低于一萬分之一開氏度（即比絕對零度高萬分之一開氏度），研究員將十億個原子——延伸在數毫米的范圍里——凝聚至單一量子態。對集體量子行為來說，這已是個巨大的數目。

這樣的一個宏觀量子狀態——即玻色–愛因斯坦凝聚（Bose-Einstein condensate），以印度物理學家 Satyendra Bose 和 Albert Einstein 命名——目前是創造可行量子計算機最有前景的工具之一。玻色–愛因斯坦凝聚中的量子效應，例如可以同時存在于兩個地方的能力，能夠穿過整個凝聚，并生成許多互相作用的狀態。如果研究員能夠穩定凝聚態并控制這些狀態，極其強大的信息處理能力將成為可能。不僅如此，玻色–愛因斯坦凝聚還可能揭開盤桓數十年的黑洞信息蒸發之謎。

Dvali 指出，如果黑洞由經歷玻色–愛因斯坦凝聚的引力——即凝聚的引力的水坑——所組成，那么霍金所提出的信息謎題也許可以找到一個自然解決方案。這個想法也許聽起來瘋狂，但是對于 Dvali 來說，這是一個有著完美邏輯的結論，它凝結了自從霍金第一次拋出了謎題以來許多物理學家對于黑洞的研究。理論學家知道如何計算黑洞能夠儲存的信息量大小：他們還發現了黑洞可以迅速地重新分配或「攪亂」信息。最終，他們計算出了信息該以多快的速率逃離黑洞才能避免與量子力學的沖突。

從2012年開始，Dvali 探索了這些不同的特性，并驚訝地發現一種特殊的玻色–愛因斯坦凝聚具有與黑洞相同的基本特征。為了模仿黑洞的行為，凝聚必須停留在一個過渡點——也稱為量子臨界點——在這個點上擴散的波動正好在量子坍塌之前跨越流體。Dvali 計算過，這樣的量子臨界凝聚態與黑洞有著相同的熵、攪亂能力以及釋放時間：它正好有著正確的量子發絲。他說道：「有人會說這是一個巧合，但是我認為它是最強力的數學證據——黑洞其實就是玻色–愛因斯坦凝聚。」

將黑洞與一種實驗室能夠創造出來的事物聯系起來，這意味著 Dvali 的想法的某些方面可以在實驗中進行研究。Immanuel Bloch 是慕尼黑普朗克研究所的物理學教授，他有關于玻色–愛因斯坦凝聚的第一手經驗。他在「光晶體」——通過多個激光束的相交制造出的光學格子——中凝聚原子，然后利用一種叫做熒光成像的技術捕捉凝聚態。結果圖像非常優美地揭開了原子的相關量子行為的秘密。

Bloch 認為，Dvali 的想法雖然來自與他完全不同的領域，卻也非常有趣。「我對Gia 的提議感到相當興奮。我覺得那是很新的東西，」Bloch 表示，「人們已經觀測到相 互作用的凝聚體的坍縮動力過程，但迄今為止，沒有人研究過量子臨界點，以及那里會發生什么。」

「在BEC（玻色-愛因斯坦凝聚態）中，你能看到宏觀的量子波，這就意味著量子數有大量波動。這就是為什么，一般來說 BEC 看起來就像瑞士奶酪。」他補充道。不過，要是加入磁場，Bloch 就能改變原子相互作用的強度，這樣就能誘導形成有序的格子結構。「現在，你讓那些原子發生強烈的相互作用，然后得到（非常有序的）Mott 態。這對量子計算來說是非常好的狀態，因為形成了有規律的陣列。你還可以用激光照射這些原子，讓它們旋轉，改變它們的自旋（來編碼和處理信息）。」

根據 Dvali 的說法，黑洞物理學揭露了一個更好地在 BEC 中儲存信息的方式，即利用不同的量子態。黑洞是物理學家已知的最簡單、最緊致、最有效的信息儲存設備。因此，利用黑洞的編碼協議可能是在以凝聚態為基礎的量子計算機中儲存信息的最好方法。

而在 Bloch 看來，在實驗室里制造出模擬黑洞的凝聚態是可行的：「（在黑洞中）相互作用的強度會自我調節。我們可以模擬這樣的情形，方法是把相互作用強度調節到凝聚態將要坍縮的臨界點。隨著你越來越接近量子臨界點，漲落會變得越來越強烈。這樣就能模擬黑洞的系統，能夠研究關于量子漲落和非均衡狀態的一切，只需在高空間分辨率下觀察處于合適位置的凝聚態就可以了。」

然而，單單認識到 Dvali 的觀點有成立的可能性，并不意味著它實際成立。「它和許多學界現有的許多觀點相沖突。目前為止，我對該觀點有更多的質疑而不是信心。」Bloch 說道。他同時指出，高效的信息存儲是很好的，但是對于目前量子計算機來說，「信息的容納能力并不是個問題。」他認為最大的挑戰不是數據的存儲，而是尋找到一種數據處理的方式，能單獨控制 Dvali 定義的量子狀態。除此之外，還有許多其他障礙。「關于 Dvali 的數據存儲理論，有太多因素我們不了解了，比如它是否具有抗干擾性？」Bloch 寫到。「對于我來說，更有趣的地方是在于這個理論對引力物理學的影響。」比起在數據存儲方面，這個觀點的意義更適用于引力物理學。

Dvali 對引力與凝聚態物理之間關系的研究，掀起了一股對新領域的實驗研究的熱潮。在傳統的愛因斯坦理論中，物理學家普遍認為扭曲的時空只是作為物質存在和相互作用的一個場地。但現有幾個相互獨立的研究均表明也許時空并不是像我們想象的那樣毫無作為。引力也許能從非引力物理中產生。

在過去的幾十年，無數引力與某些流體之間的影響實驗證明了有集體量子行為的系統能模仿時空扭曲，并且遵循愛因斯坦廣義相對論中的那些公式。但是目前沒有任何理論進路去探索，在假定時空是一個凝聚體的情況下能否完整地推導出廣義相對論。甚至，人們還不能斷定這種時空凝聚的狀態是否存在。不過，這些新發現的關系仍然讓物理學家們能夠研究那些能夠被原子凝聚態所模擬的引力系統。

用凝聚態來模擬引力需要物理學家們探索實驗室以外的新領域，比如黑洞視界。雖然霍金射線從未在真實的黑洞被觀測到，但在玻色-愛因斯坦凝聚實驗的模擬黑洞中探測到了類似的射線。當然，這些凝聚體并不是真的黑洞，它們只能吸收聲波，而不是光波。但是它們和真正的黑洞應該遵循著某些相似的數學定律。這些凝聚體也許確實在某種意義上進行著若換成其他方式則將十分復雜難解的物理運算。

「我們更愛討論『量子模擬』，并用這些系統去尋找那些傳統電腦難以模擬計算的有趣現象。」Bloch 說道，「我們同樣致力于運用這些系統去測驗其他的系統，例如模擬黑洞或希格斯粒子的二維度。」在2012年的自然日報中，布洛赫與他的同事發表了一篇實驗報告，他們的量子模擬實驗揭示了類似希格斯的粒子能同時在兩個維度存在。這項技術原則上同樣能用在研究玻色-愛因斯坦凝聚與黑洞的相似性上。

然而，運用黑洞的物理特性來建立新的量子計算機協議和判斷黑洞天體是否真的是引力子的凝聚體是完全不同的兩碼事。在慕尼黑的 Dvali 的同事，理論宇宙學家 Stefan Hofmann 說：「如果沒人能實驗檢驗這個想法，我是不會關注它的。」

Hofmann 因此投入了許多時間，希望能探索的黑洞作為引力子凝聚體的可觀察后果。Hofmann 同意 Dvali 的觀點：「雖然這么說不禮貌，但是黑洞沒有『發絲』的理論就是一堆垃圾。」 Hofmann 認為，黑洞水平面周圍的量子發絲某種程度上改變了廣義相對論的預言。當黑洞發射的引力波在形成和碰撞的時候這種改變尤其明顯，應該可以通過手段探測到。「最理想的情況就是兩個黑洞進行合并。」Hofmann 在2015年的一個研討會中說道。而這種霍爾曼的理想情況出現了，LIGO 合作機構在最近宣布他們第一次測量到了從一對正在融合的黑洞中發射出的引力波。

雖然 Hofmann 和他的同事們尚未作出量化的預測，但是由于宏觀的量子效應，Dvali 對信息丟失問題的解釋應該很快就能被實驗檢測。然而，黑洞完全等同于玻爾-愛因斯坦凝聚，在量子臨界凝聚引力子的觀點又帶來了許多新的問題。首先，Dvali 的計算無法解釋那些落入黑洞中的物質到底發生了什么。同時，Hofmann 也承認了由于不再適用我們所熟悉的廣義相對論框架，尚不清楚一個對象何以能成為傳統意義上的「黑洞」。

來自馬賽大學的 Carlo Rovelli 認為，盡管還不完善，Dvali 的黑洞凝聚觀點還是很有科學意義的。「他們運用了苛刻的逼近算法，雖然這種算法可能在錯過某些方面，但在一定程度上是可行的，特別在長波長的區域。對于低頻率量子在時空上的波動，這種做法可能并不算荒唐。」 羅威利說道。他還提醒到，這個凝聚模型還是無法完全解釋黑洞里到底發生了什么。

很明顯的是，這個研究揭示了一種前所未見的、富有成果的物理關系。「我們對量子信息和黑洞物理特性之間的聯系抱有極大的熱情，這個問題是我們之前是從未討論過的。」Dvali 說道。如果他是對的，將會對現有理念產生巨大的影響和沖擊。信息確實永存。在這個意義上，我們是不朽的。位于銀河系中心的超大質量黑洞，實際上是一個宇宙級量子計算機。