当你脚朝下坠入事件视界——一个黑洞引力强大到任何东西都无法逃脱的点——你不会感觉到任何变化。但最终，你脚部的引力会比头部强得多，以至于你会被拉伸开，就像橡皮泥一样，直到断裂。至少，这是物理学家在爱因斯坦于1915年提出广义相对论后描绘的景象。在过去几年里，关于你不幸终结的新可能性出现了。
这些思想实验试图解决物理学家史蒂芬·霍金在20世纪70年代提出的一个悖论。他指出，在它们目前的形态下，物理学的两大支柱——量子力学和广义相对论——在黑洞附近不可能同时成立。广义相对论描述的是大质量物体如何运行，而量子力学描述的是微小物体如何运行。在宇宙的大部分区域，物理学家可以选择应用哪一套规则——对于星系团应用广义相对论，对于粒子加速器应用量子力学——但黑洞既质量巨大又体积微小。
而这正是这个谜题如此有趣的原因。加州大学圣巴巴拉分校的理论物理学家乔·波尔钦斯基正在研究这个问题，他说，如果物理学家能够回答黑洞致死的问题，他们将更接近于将这两大支柱合并成一个单一的量子引力理论。“最终，我们正在寻找一个统一宇宙中各种力的理论。”
信息悖论
当前的争论围绕着黑洞如何处理纠缠粒子——即性质在量子力学上相互关联的实体——当其中一个粒子落入事件视界时。这类似于考虑一个人的命运，但对物理学家来说更具吸引力。你可以把这些粒子想象成一对骰子，当一个被掷出时，另一个会神奇地掷出自身，使得两者的总和总是七。每个粒子只能与一个伙伴以这种方式关联——物理学家称之为“一夫一妻制”。
工作原理
1. 传统观点
图景
根据广义相对论，任何东西都无法逃离黑洞，所以随着它们吞噬越来越多的碎屑，它们只会随着时间的推移而变大。但在20世纪70年代，史蒂芬·霍金指出，由于量子力学的一个怪癖，物质实际上是可以逃逸的。量子力学认为，粒子对会不断地出现并立即自我湮灭。当一对粒子在事件视界形成时，一个可以落入黑洞，而另一个则会飘走而不是消失。那个粒子有效地带走了一些物质，最终，黑洞将完全蒸发。
缺陷
这个被称为霍金辐射的微小量子力学效应——具有重大的影响，物理学家们现在才开始弄清楚。这些粒子就像那些总和总是七的魔法骰子一样相互关联。一旦存活的粒子失去了事件视界另一侧的伙伴，它就会与一个新的粒子建立联系。但根据相对论，事件视界内部的粒子并不知道任何变化，所以它仍然认为自己很高兴地与它的伙伴联系在一起。这里存在一个“一夫一妻制”的问题，因为存活的伙伴不能同时与新粒子和旧粒子联系在一起。
2. 防火墙观点
图景
2012年，加州大学圣巴巴拉分校的研究人员提出了解决“一夫一妻制”问题的一种方法。如果存活的伙伴在那个粒子消失在事件视界时放弃了与原始伙伴的纠缠，会怎么样？这种“离婚”可以使量子力学保持和谐。在事件视界 appena 出现一个防火墙，因为每一次断裂的联系都会产生一个小能量爆发，就像化学键的断裂一样。这些能量集体形成一道火墙，可以将任何落入事件视界的东西烧毁。
缺陷
为了构建防火墙，物理学家们不得不放弃黑洞的一个原有特性：即跨越事件视界的观察者感觉不到任何变化——这一原则被形象地称为“无戏剧性”。防火墙惹恼了许多物理学家，但大多数人同意，这一设想有助于区分量子力学给黑洞带来的微妙问题。波尔钦斯基是防火墙论文的作者之一，他同意他们可能不是最终答案。“很可能原始的图景仍然是正确的，”他说，“尽管我们不知道为什么。”
3. 虫洞观点
图景
普林斯顿大学和斯坦福大学的两位物理学家提出了另一种可能的解决方案。他们推测，如果存活粒子（事件视界内的一个旧粒子和事件视界外的一个新粒子）的两个伙伴实际上是同一个粒子，会怎么样？如果被吞噬的伙伴在黑洞内部遇到一个虫洞，允许它出现在别的地方，又会怎么样？存活的粒子可以与它联系，认为它找到了一个新伙伴，而吞噬的粒子则不会注意到任何变化（除了发现自己身处宇宙的不同角落）。
缺陷
虫洞似乎提供了一个巧妙的悖论解决方案。“这有点像一部B级电影，你从未见过第一号人物和第二号人物在一起，所以他们一定是同一个人，”加州大学伯克利分校的物理学家拉斐尔·布索说。但布索说，这种方法可能无法实现，因为它在其他方面与量子力学相冲突。“我认为它不像其他人那样有前景。”所以争论还在继续。
不是你星系的黑洞
这里描述的光子奇点是理论上的，而不是像银河系中心和其他大星系中心那样非常真实的超大质量黑洞。这些量子黑洞需要稳定、孤立的环境。此外，它们的量子力学性质可能需要比宇宙年龄更长的时间才能显现。这意味着，阿尔伯塔大学理论物理学家唐·佩奇说，没有机会通过实验来检验许多关于黑洞致死的理论，他曾与霍金共事。“它们发展得太晚了，以至于不会有人来检验它们。当然，反正你会觉得掉进黑洞很疯狂。”
本文最初发表于《大众科学》2015年4月号，作为我们年度“它是如何运作的”专题的一部分。
