2022年6月14日 星期二

information, black hole, Hawkin radiation

之前工作累了就躺床上看韓劇,探索宇宙奧秘、拜讀時間箭頭一書無限延期。趁此次回台,努力一波…還是沒念完。隔離期間,整理我以前的房間。舊家樓梯多,迴廊設計以致四、五樓的聲音,一樓都聽得到。萬萬沒想到三十年前是小時候的我在鬼吼鬼叫、三十年後樓梯間傳來的是Thomas/Ariel在鬼吼鬼叫。爸媽現在不住舊家了,房間的記憶停留在高中畢業。
這次整理房間,重建了之後發生的一些事。大學三不五時往家裡寄的教課書、講義、筆記 、社團期刊、畢業紀念冊、照片 、碩士論文、留學申請、留學申請被拒通知、錄取通知、飄洋跨海來的學費邀費通知。對外面來說,寄這些東西需要的只是一個地址。爸媽扮演小精靈分門別類這些東西,是這房間之後發生很長一段時間的事。
重建過去很有物理的fu。奧古斯丁(即時論者、presentist)認為只有”當下”才是真實的,所謂的”過去”/“未來”是透過當下的線索構成稱之”記憶”/“預期”的東西。經典物理認為只要知道任一時刻物體的位置和動量,該物的未來(軌跡)就可以完美預測了(過去的也可以,已知的物理定律並不限制time reversal)
經典物理的終局是廣義相對論對黑洞描述的預測:描述一個黑洞只要用質量(mass)、自旋(spin)、電荷(charge)就完整了。黑洞當初由什麼組成不再重要。這明顯是個資訊流失的過程。把一本書丟進黑洞,書上的智慧就永遠流失了,只剩下質量、自旋、電荷。這跟把書燒掉不同,已知的物理定律並不限制time reversal,灰燼只是把資訊scramble的結果,資訊可以還原。
霍金本來也相信黑洞吃掉了資訊,因緣際會一個俄國研討會之後,他開始自學量子物理,最後推翻了自己的看法,推導出偉大的霍金輻射。黑洞不再只是質量、自旋、電荷,既然還會輻射,代表它其實沒那麼黑,丟進去的資訊隨後再被輻射帶出來。這樣很好,資訊恆定,物理常量。
資訊恆定歸恆定,霍金輻射卻預測資訊量(熵)只跟黑洞面積成正比。這非常不直覺,如果一直丟東西進黑洞,黑洞體積以立方成長、但資訊量卻只以平方成長。但似乎也不太意外,全像術(信用卡背面的小飛鳥)就是把三維資訊錄寫在二維表面上,再從二維表面重建三維影像。溪裡抓魚,人看的是二維的水面。連視網膜都是二維的,人腦卻可以重建三維世界。這裡的啟示是,資訊沒想像中多。量子糾纏也更受佐証,本來遙遠到覺得應該獨立無關的事件,但因為資訊量本沒那麼多自由度,所以它們仍冥冥之中相關。