黑洞最终将摧毁所有量子态(3)

“用参与式宇宙中更具诗意的语言来说，就好像地平线在看叠加态，”丹尼尔森说。
利用这一见解，他们着手精确计算量子叠加如何受到黑洞时空的影响。在一月份发表在预印本服务器 arxiv.org 上的一篇论文中，他们找到了一个简单的公式，该公式描述了辐射穿过事件视界并因此导致退相干的速率。“对我来说，这种影响非常令人惊讶，”沃尔德说。

地平线上的头发

事件视界收集信息并导致退相干的想法并不新鲜。2016年，斯蒂芬·霍金（Stephen Hawking）、马尔科姆·佩里（Malcolm Perry）和安德鲁·斯特罗明格（Andrew Strominger）描述了穿越事件视界的粒子如何伴随着记录这些粒子信息的非常低能量的辐射。这一见解被认为是黑洞信息悖论的解决方案，这是霍金早期发现黑洞发射辐射的深刻后果。
问题在于霍金辐射会消耗黑洞的能量，导致它们随着时间的推移完全蒸发。这个过程似乎会破坏任何落入黑洞的信息。但这样做会与量子力学的一个基本特征相矛盾：宇宙中的信息不能被创造或破坏。
三人提出的低能辐射将通过允许一些信息在黑洞周围的光晕中分布并逃逸来解决这个问题。研究人员称信息丰富的光晕为“柔软的头发”。
Wald，Satishchandran和Danielson没有研究黑洞信息悖论。但他们的工作利用了柔软的头发。具体来说，他们表明，不仅当粒子落在视界上时，而且当黑洞外的粒子仅仅移动到不同的位置时，就会产生柔软的毛发。外面的任何量子叠加都会与地平线上的软毛纠缠在一起，从而产生他们所识别的退相干效应。通过这种方式，叠加被记录为地平线上的一种“记忆”。
该计算是“软头发的具体实现”，劳伦斯伯克利国家实验室的理论物理学家丹尼尔卡尼说。“这是一篇很酷的论文。这可能是一个非常有用的构造，试图使这个想法详细发挥作用。
但对于卡尼和其他几位在量子引力研究前沿工作的理论家来说，这种退相干效应并不那么令人惊讶。电磁力和引力的长程性质意味着“很难将任何东西与宇宙的其他部分隔离开来，”麻省理工学院的理论物理学家丹尼尔哈洛说。

总退相干

作者认为，这种退相干有一些独特的“阴险”。通常，物理学家可以通过将他们的实验与外部环境屏蔽来控制退相干。例如，真空消除了附近气体分子的影响。但是没有什么可以屏蔽重力，所以没有办法将实验与重力的长期影响隔离开来。“最终，每个叠加态都将完全退相干，”Satishchandran说。“没有办法绕过它。”