黑洞會抹去宇宙記憶嗎？淺談資訊悖論與全息宇宙

黑洞是甚麼？

黑洞是重力極端集中的天體：大量物質擠進很小空間，中心的引力變得接近無限。任何靠得太近的東西會被撕成基本粒子，連光也逃不掉，於是從外面看起來就像一個漆黑的圓盤。

事件視界：不可回頭的分界線

黑洞周圍有一條叫做「事件視界」的界線。可以把它想像成游在大河上，河流最終流向一個巨大的瀑布：當你被水流帶過那一刻，不管你游得多快，都回不去了。事件視界一旦跨過，任何訊息或物質都無法回到外面。

霍金輻射與黑洞蒸發

雖然黑洞「吸」進東西，但它們並非完全不變：根據霍金理論，黑洞會發出微弱的輻射，慢慢失去質量，最終在極遠的時間尺度下「蒸發」消失。這個過程非常緩慢：對於像太陽那樣質量的黑洞，蒸發所需的時間遠遠超過目前宇宙年齡。

什麼是「資訊」？為何重要？

在物理學裡，資訊不是抽象的記憶，而是描述物質排列與狀態的方式。想像一堆碳原子：同樣的原子，排成一種順序會是煤，換另一種排列就是鑽石；再混合不同原子，就可能是香蕉或松鼠。資訊正是區分這些不同組合的那一套規則。

資訊守恆的直覺與難題

量子力學告訴我們：資訊不能被徹底摧毀。就算你把一張紙燒成灰，只要你能完整測量燃燒過程中每個粒子的狀態、熱量和輻射，理論上就能把那張紙「還原」。問題來了：如果整個東西掉進黑洞，然後黑洞靠霍金輻射蒸發掉，資訊是不是就永遠消失了？這便是所謂的「資訊悖論」。

三種可能的解答

科學家提出了幾種可能：一是資訊真的永遠消失——這會推翻我們現有許多物理定律；二是資訊被送到看不見的地方，例如掉進另一個小宇宙或留下某種殘餘「遺物」；三是資訊其實被保存下來，只是儲存在我們尚未理解的地方。

全息原理：資訊寫在表面上

其中一個誘人解法是「全息原理」。想像一間堆滿襪子的房間：當房間擠滿再塞不下時，如果你用極大能量壓縮，房間可能坍縮成黑洞。但房間本身的容納能力沒有神祕消失——反而黑洞的表面（事件視界）會隨著進來的資訊增大。更直觀的例子：把石頭丟進湖裡，石頭沉沒，但湖面上會產生波紋，這些波紋記錄了石頭的入水。類比而言，所有掉入黑洞的資訊可能被記錄在事件視界的「像素」上。