▲黑洞。（圖／翻攝自NASA）
記者蔡儀潔／綜合報導
「什麼都吃得下」的黑洞一直給人神秘的感覺，作為一個不可見的球體，為什麼外部看起來保持著恒定的大小，但內部的體積卻基本上是在永遠保持增長呢？78歲的史丹佛大學教授色斯金（Leonard Susskind）提出，是因為它們的複雜性在穩步增長。
黑洞是由質量足夠大的恆星在核融合反應的燃料耗盡後，發生重力塌縮而形成。黑洞的質量是如此之大，它產生的重力場是如此之強，以致於大量可測物質和輻射都無法逃逸，就連傳播速度極快的光子也逃逸不出來。在黑洞的周圍，是一個無法偵測的事件視界，標誌著無法返回的臨界點，而在黑洞中心有一個密度趨近於無限的奇異點。
▲雙魚座有個黑洞NGC660甦醒後吃下了周圍的氣體、塵埃及恆星。(圖／取自NASA官網)
根據愛因斯坦的廣義相對論，黑洞的內向引力坍縮從未停止過。儘管從外部看上去，黑洞似乎保持著恆定的大小，只會在新的東西落入其中時稍稍擴大，但隨著空間朝向中心點伸展，它的內部體積卻時刻在增大。
我們可以把黑洞想像成一個從二維平面（它代表的是時空結構）向下延伸的「漏斗」，由於漏斗越來越深，落入其中的東西永遠不會碰到底部那個神秘的奇點。實際上，黑洞是一個從所有三個空間方向向內延伸的漏斗，任何東西進入其中就再沒有回頭路。
▲李奧納特·色斯金。（圖／維基百科）
隨著近年來量子計算的興起，物理學家通過研究黑洞的資訊處理能力，獲得了有關這些物理系統的新見解。色斯金與合作者以這個視角找到了一個候選物件，來描述黑洞不斷變化的量子特性，正是這種特性，導致了黑洞的內部體積持續增長。
他們提出，發生變化的是黑洞的「複雜性」，這大致衡量的是恢復黑洞初始量子狀態，即黑洞形成時所需的計算量。黑洞形成後，隨著內部粒子相互作用，關於其初始狀態的資訊變得越來越混亂，結果就是黑洞的複雜性不斷增長。
色斯金團隊通過利用簡化模型，將黑洞用全像攝影的形式呈現，依次證明瞭黑洞的複雜性和體積都以相同的速率增長，從而為「黑洞的複雜性和體積也許是互為支撐的」這樣一個觀點提供了證明。
此外，以色列物理學家貝肯斯坦（Jacob Bekenstein）在1972年發現，黑洞球形事件視界佔據的區域對應於它的「熵（一種測量在動力學方面不能做功的能量總數）」，這是黑洞內全部粒子所有可能的微觀排列方式的數量，或者就像現代理論物理學家描述的那樣，熵是黑洞存儲資訊的能力。
色斯金在貝肯斯坦的基礎上，通過研究表明，黑洞的複雜性會以物理定律所允許的最快速度不斷增長。
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