黑洞充满了难题。比如，如果你把一本书扔进一个引力井里会怎么样？广义相对论（支配宇宙中大物体的物理定律）预测这本书会永远消失。但量子力学（支配微小物体的定律）认为这是不可能的——能量、物质和信息既不能被创造，也不能被毁灭。它们可以被转化，但总量必须保持不变。
为了尝试解决这个悖论，一组物理学家提出了一种方法，理论上可以从黑洞中恢复信息。不过有一个问题：该实验一次只能处理一个量子信息位（或称为量子比特）。这信息量并不算多。
尽管这项研究尚未经过同行评审，但它已发布在arXiv上，以便研究人员在提交给期刊之前收集同事的反馈。这也不是科学家们可能尝试的那种实验——它只是一个有趣的思维实验。“本质上，我们的协议相当于一个传送方案，”他们写道。
下面是它的工作原理。
“本质上，我们的协议相当于一个传送方案。”
让我们假设爱丽丝正在黑洞附近悠闲地闲逛，测量它的性质，突然——哎呀！——她把一个电子扔进了黑洞。这个电子最初是朝特定方向旋转——比如向上或向下——而爱丽丝想知道是哪个。它的自旋状态这个信息会永远丢失吗？不会，加州理工学院的研究生艾丹·查特温-戴维斯说。根据他们团队的论文，爱丽丝需要收集一些霍金辐射才能找出电子的自旋状态。
霍金辐射是科学家们认为可能会从黑洞中泄露出来的热辐射。尽管没有任何东西能逃离黑洞，但这并不能阻止黑洞发出辐射。物理学理论认为，如果你停止给黑洞喂食，它最终会收缩并消失，因为它通过这种辐射损失质量。史蒂芬·霍金最初认为这种辐射不包含任何信息——只是热量——但大多数科学家，包括霍金本人，不再这样认为。
“普遍的观点是，霍金辐射并非完全是热辐射，”查特温-戴维斯说。它可能包含一些信息，“所以如果你检查它，就能重构你扔进黑洞的任何东西。”
黑洞一直在产生霍金辐射。但有趣的是，根据理论，每当一个霍金粒子离开黑洞时，另一个版本的粒子会掉进黑洞。这两个粒子存在于黑洞事件视界（或边界）的两侧。它们在物理上是分离的，但它们的性质是关联的，或者说是纠缠的。无论它们相距多远，它们的性质总是相反的。所以，例如，如果外部的霍金粒子自旋向上，那么内部的粒子就会自旋向下，反之亦然。
尽管没有任何东西能逃离黑洞，但这并不能阻止黑洞发出辐射。
这意味着当爱丽丝在黑洞外部收集到一个霍金粒子时，它就可以告诉她关于它在黑洞内部的伙伴的一些信息。
所以她收集了一个霍金粒子。她还再次测量了黑洞。她可以测量它的电荷、质量和自旋，这些在电子和霍金辐射粒子掉进去时会发生微小的变化。
通过找出黑洞的原始状态与其当前状态之间的差异，爱丽丝可以知道这两个粒子改变了黑洞多少。然后她可以测量出来的霍金粒子的自旋状态（记住，它与被黑洞吞噬的霍金粒子相连）。通过减去霍金粒子的自旋，她就能确切地知道她扔进去的电子的自旋状态——而无需直接测量。
瞧！宇宙中的总信息得以守恒。这并不难，对吧？
这不是科学家们提出的第一个从黑洞中提取信息的 技术，而且肯定也不会是最后一个。
这种特定方法一次只能处理一个量子信息位——例如，一个粒子的自旋或偏振。如果爱丽丝扔进两个或三个粒子，或者试图同时测量不止一个性质，那将不起作用。但她可以先测量一个，然后测量另一个。
如果黑洞有一个防火墙——一个理论上的墙，会烧毁任何穿过黑洞的东西——那么这个想法也不奏效。如果防火墙存在，霍金辐射粒子就不可能携带太多有用信息。
至于弄清楚如果你自己掉进黑洞会发生什么，查特温-戴维斯说这个协议对此并没有太大帮助。幸运的是，我们已经为你准备好了。请查看我们的文章“如何运作：死于黑洞”。
