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斯蒂芬·霍金著名的黑洞悖论在令人毛骨悚然的发现后得到了解决
“事实证明，黑洞实际上是好孩子, 紧握着孕育它们的星星的记忆.”
Professor Xavier Calmet
An international quartet of physicists, 包括一位九游会的教授和研究生, 是否与人合著了两篇论文，极大地改变了九游会在线平台对黑洞的理解，并解决了困扰科学家近半个世纪的一个问题.
In the first paper, appearing in the journal Physical Review Letters, Professor Xavier Calmet 来自九游会数学与物理科学学院， Professor Roberto Casadio (INFN, University of Bologna), Professor Stephen Hsu (Michigan State University), along with PhD student Folkert Kuipers (University of Sussex), 证明了黑洞比九游会在线平台最初理解的要复杂得多，并且有一个引力场, at the quantum level, encodes information about how they were formed.
In the 1960’s, eminent physicist, 约翰·阿奇博尔德·惠勒(John Archibald Wheeler)表达了这样一个事实:黑洞除了总质量之外，缺乏任何可观测的特征, 用“黑洞没有毛发”这句话旋转并冲锋. This is known as the no-hair theorem. 已经证明了黑洞确实有这个额外的特征, 卡梅特教授和他的合作者将他们的发现称为“来自重力的量子头发”。, in a nod to Wheeler’s phrase.
使用特定的数学方法来进行量子引力的计算，这种方法主要是在过去十年中由九游会开发的, 科学家们已经明确地表明，如果考虑到量子引力修正，坍塌成黑洞的物质会在黑洞的引力场中留下印记. 这个印记就是科学家所说的“量子头发”。.
Specifically, 他们比较了两颗总质量和半径相同但组成不同的恒星的引力场. At the classical level, the two stars have the same gravitational potential, but at the quantum level, the potential depends on the star composition. When the stars collapse into black holes, 它们的引力场保存了恒星构成的记忆，并导致黑洞确实有毛发的结论, after all.
在另一份期刊上发表的后续论文中， Physics Letters B, 卡尔梅特教授和许教授展示了他们的“量子头发”解决了霍金的黑洞信息悖论, 这是由史蒂芬·霍金教授在1976年提出的, as they evaporate and emit thermal radiation, 黑洞会破坏形成它们的信息. 这似乎违反了量子力学的基本定律，即物理学中的任何过程都可以在数学上被逆转.
The scientists’ 'quantum hair', however, 提供了在黑洞坍缩时信息保存的机制，从而解决了现代科学最著名的难题之一.
这些突破性的成果是卡尔梅特教授长期合作的产物, Prof Casadio and Prof Hsu. 他们还建立在卡尔梅特教授之前关于黑洞和量子引力性质的发现的基础上, including research published in 2021 这首次证明，黑洞会产生压力.
反思量子头发对物理学的意义, Xavier Calmet, Professor of Physics at the University of Sussex, said: 长期以来，黑洞一直被认为是研究如何将爱因斯坦的广义相对论与量子力学结合起来的完美实验室. 科学界普遍认为，要解决这一悖论，物理学必须进行巨大的范式转变, 迫使量子力学或广义相对论的潜在重新表述.
“九游会在线平台发现——我认为特别令人兴奋的是——这没有必要. Our solution doesn’t require any speculative idea, 相反，九游会在线平台的研究表明，这两种理论可以用来对黑洞进行一致的计算，并解释信息是如何存储的，而不需要激进的新物理学.
“事实证明，黑洞实际上是好孩子, 紧握着孕育它们的星星的记忆.”
Explaining the discovery of the quantum hair, Roberto Casadio, 博洛尼亚大学理论物理教授, said: “一个至关重要的方面是，黑洞是由致密物体的坍缩形成的, according to the quantum theory, 黑洞的内部和外部之间没有绝对的分离. In the classical theory, 视界就像一个完美的单向薄膜，不会放出任何东西，因此对于给定质量的所有黑洞，其外部是相同的. This is the classical no-hair theorem. However, in the quantum theory, 坍缩并形成黑洞的物质的状态继续影响着外部的状态, 尽管在某种程度上与目前的实验界限相兼容. This is what is known as quantum hair.”
Stephen Hsu, 理论物理教授、计算数学教授, Science, and Engineering from Michigan State University, added: “因果视界的概念是黑洞概念的核心. 在经典物理学中，视界后面的东西不能影响外部. 九游会在线平台证明了在视界后(洞内)的物质的量子态和外面的重子态之间存在着复杂的纠缠. 这种纠缠使得在逃逸到无穷远的霍金辐射中对黑洞内部的量子信息进行编码成为可能.”
The full findings can be read in the papers ‘Quantum Hair and Black Hole Information’ in Physics Letters B here, and ‘Quantum hair from gravity’ in Physical Review Letters, which will be published later today.