黑洞資訊悖論 黑洞信息佯谬英語Black hole information paradox是一个量子力学与广义相对论相结合时产生的难题广义相对论预言了黑洞的存在那是一个任何物质都无法逃逸出去的时空区域甚至连光都无法逃逸在年代史蒂芬霍金将量子力学应用于这一系统时发现一个孤立的黑洞会发出一种辐射被称为霍金辐射霍金还论证了这种辐射的具体形式跟黑洞的初始状态无关而是只跟黑洞的质量电荷和角动量有关当考虑一个黑洞通过某种物理过程形成接着通过霍金辐射彻底蒸发的整个过程时便会出现信息悖论霍金的计算表明辐射的最终状态所保留的信息中仅仅包含关于初始状态的总质量总电荷和总角动量的信息因为多个不同的状态都可以具有相同的质量电荷和角动量所以这说明多个不同的初始物理状态是可以演化到同一个最终状态去的因此关于初始状态的详细信息便永久性地丢失了然而这违反了一条经典物理和量子物理共同的核心准则即原则上一个系统在某个时间点的状态应该决定了其在其他任意时间点的状态具体来说在量子力学中系统的状态由其波函数所描述波函数的演化由一个幺正算符所确定而幺正性意味着在任意时刻的波函数可以用来确定过去或是将来的波函数 人们现在通常相信在黑洞的蒸发过程中信息是被保留下来的这意味着量子力学的预测结果是正确的而霍金最初的依赖于广义相对论的论点必须被修正然而关于如何精确地修正霍金的计算却存在不同的观点近年来人们研究了该最初悖论的一些扩展版本这些关于黑洞蒸发的众多难题牵涉到引力与量子力学该如何结合使得信息悖论仍然是量子引力中一个活跃的研究领域