一個決定愛因斯坦對與錯的問題—如果宇航員掉入黑洞

從2012年3月起，美國弦論物理學家約瑟夫·波爾金斯基（Joseph Polchinski）就開始琢磨（當然是從數學的角度去考慮）一種自殺的過程：如果一個宇航員掉入黑洞會發生什么。顯然，他會死，可是死于什么原因呢？

按照以前的解釋，起初他不會有任何特別的感覺，甚至在他下落并穿過任何事物都無法逃脫的無形疆界—黑洞的事件視界時也是如此。但隨后，在幾小時、幾天，甚至幾周（只要黑洞足夠大）后，他會感到腳部受到的引力比頭部的大。他繼續墜落，被無情地帶向黑洞深處，巨大引力差把他的身體撕成了碎片。最終，他的遺骸將落到密度無窮大的黑洞核心。

波爾金斯基及其團隊的計算表明：量子效應會把黑洞的事件視界變成一個由炙熱粒子流形成的漩渦。任何落進黑洞視界的人都會遇到一堵火墻，立刻被燒成焦土。

2012年7月，他們將這一結果發表，震驚了物理學界。因為這違背了愛因斯坦早在一個世紀前提出的、作為廣義相對論基礎的基本物理原理—等效原理。等效原理認為，在引力作用下，下落的觀測者看到的現象，和飄在什么都沒有的空間中的觀測者看到的現象完全一樣，即使是在黑洞內部這樣的強引力場也是如此。沒有這一基本原理，愛因斯坦的理論框架就會坍塌。

波爾金斯基和合作者深知這一結果意味著什么，于是他們給出另一個可能的結果，即火墻無法形成。但是，這個方案同樣需要付出“高昂的代價”，即物理學家必須拋棄物理學的另一個重要支柱—量子力學。可是，量子力學在描述亞原子粒子相互作用的理論中占絕對的統治地位。

因此，他們把論文放到了arXiv網站上，讓物理學家們做一個選擇：要么接受火墻存在，廣義相對論不成立；要么承認黑洞可以丟失信息，量子力學有誤。

這篇論文在物理學界可以說是“一石激起千層浪”。“它竟然宣稱，放棄廣義相對論的等效原理是最好的選擇，這簡直讓人無法接受。”美國馬里蘭大學帕克分校的量子物理學家特德· 雅各布松（Ted Jacobson）說。加利福尼亞大學伯克利分校的弦論物理學家拉斐爾·布索（Raphael Bousso）持類似意見，并補充說，“火墻不可能存在，就像你站在空曠的野外，磚頭墻不會突然憑空出現，把你的臉撞扁”。如果愛因斯坦的理論在黑洞視界處不適用，宇宙學家就必須考察它的普適性。

波爾金斯基承認，他可能犯了什么低級錯誤。因此他求助斯坦福大學的弦論物理學家倫納德·薩斯金德（Leonard Susskind）—全息理論的創始人之一，幫他找出錯誤。“我的第一反應是，他們的結果可能是錯誤的。”薩斯金德說。但在深思熟慮之后，他放到網上的文章是這樣寫的：“我的第二個反應是他們是正確的，第三個反應是他們到底還是錯了，第四個反應是他們仍然正確，這給我招來一個綽號—‘溜溜球’，但我的反應恰恰是大多數物理學家的反應。”

從那時開始，四十多篇文章已經放到arXiv上，但迄今為止，還沒有一個人發現波爾金斯基小組有邏輯上的瑕疵。“這真是一個非常漂亮的工作，它指出我們對黑洞的理解有無法自圓其說的地方。”加拿大艾伯塔大學的唐·佩奇（Don Page）說。佩奇20世紀70年代曾與霍金有過合作。

到目前為止，科學家達成的唯一共識就是—這個問題不會很快得到解決。

科技史 昨天的科學報道

阿波羅航天服的秘密

“阿波羅”號登月宇航員所穿的航天服由內衣廠商Playtex的縫紉女工縫制，女工縫制時的誤差不得超過1/64英寸（約合0.4毫米）同時不能使用任何別針。在整個“阿波羅”計劃中，只有少數人真正將宇航員的命運掌握在自己手上，縫紉女工就是其中之一。

科學探索

機器翻譯

只有研究出中文的機器翻譯，西方人才有望真正了解中國的風俗、成就和抱負。中國有數億人口，目前出版的報紙、雜志和書籍每年約合30億字。在這個巨大的數字當中，只有不到1%的內容被翻譯成英文、法文或德文出版。

我們之所以需要自動翻譯，原因是人類譯者應付不了這樣巨量的工作，也不可能完全掌握翻譯所需的專業詞匯。（此消息刊發于1963年6月出版的《科學美國人》雜志）

環球科學

新知科技改變生活

【冰凍400多年的植物再現生機】：最新PNAS（《美國科學院院報》）報告，加拿大研究人員考察北極淚珠冰川時，發現一些凍存400多年的植物，他們采集了這些植物的樣本，在實驗室培養，結果培育出4個類別11株苔蘚植物。這些植物對極端環境的適應能力可能比此前認為的強得多，它們在歷史上可能對極地生態系統的建立和維持作出過貢獻。 環球科學

【巨型隕星墜落或導致猛犸象滅絕】：有科學家宣稱，一顆巨大的隕星很可能導致了猛犸象的滅絕。長久以來，人類的過度捕殺一直被認為是猛犸象滅絕的原因，但研究者認為，一顆巨大的隕星永久改變了陸地景觀，猛犸象無法適應新的環境，最終在一個世代的時間內滅絕了。 科學探索

【全球首例3D打印器官移植手術成功】：美國俄亥俄州的男嬰Kaiba Gionfriddo出生不久就查出患有局部支氣管軟化癥，醫生認為他很難活著出院。3個月大時，醫生在他喉嚨里植入了3D打印的人工氣管。現在一年過去了，這種用3D打印技術制造的人工氣管支架一切正常，Kaiba也非常健康。 環球科學

【“好奇號”在火星上發現鵝卵石】：這一發現證明這顆紅色星球上一度有河流存在，并進一步支持了“火星曾出現適居環境”這一理論。圓形鵝卵石只能在被水沖刷并進行長距離移動時才會形成。 NASA中文