按照潘洛斯与霍金的说法，你被位于你下面某处的时空奇点拉住，这个奇点永远无法从外面看到。没有光线能够逃离地平线，奇点就躲在地平线之后。在这里，时间与空间的概念都已经失效，就像大爆炸前的某个时间一样。没有谁能够进入奇点的心脏后再回来告诉我们他看到了什么。这样的地方，看起来盖在它们身上的屏障必然永远不会被揭开。
按照广义相对论，不管是你还是那些属于你的原子，都永远无法离开那里。
真是一个让人悲伤的想法，特别是现在你已被完全撕开，成为一条由曾经是你身体一部分的所有粒子们所形成的长长纤维。
的确是一个悲伤的想法，但是在这里，广义相对论未必可信。
因为我们必须记得广义相对论并不是关于量子场的理论。
这个想法一出现，希望就立刻回到你心中，你将自己变成缩微版。
然后开始等待。
一开始，什么都没有发生。
然后，难以置信地，你看到构成你自己的所有基本粒子消失不见了。
或者，更准确的说法是，它们都跃迁了。
事实上，是量子跃迁。
现在，它们都已离开了。
它们离开了黑洞，幸运的是，它们组装成了一个缩微版的你。
机器人就在那里等着你。
此时此刻，很自然，你想一脚踢飞那个机器人，试图掰断它的那根向你射击把你推入黑洞地平线的金属管，但你还没来得及动手，机器人又用它的金属嗓音说道：
“我已经在这里等了你大概一百亿年。很高兴你还认得我。”
突然之间，你失去了报仇的愿望。而且，现在还有更重要的事等着你去思考。其中一个重要的事实是，你刚才所经历的正是引力与量子场互相作用的实例。
在你周围，那些恒星们又开始以让人难以觉察的速度慢慢移动。从你跨越（对不起，被推过）黑洞地平线后到现在，真的过去了一百亿年。你看着那悬在太空中的黑色空间，你刚从那里奇迹般地逃脱。第一眼看去，它看起来似乎没有什么变化，但现在你已知道要寻找什么。就像面纱被揭开，你的确能够看见了。粒子们正从黑洞中逃脱，从那里离开，辐射出去，那个黑暗的怪兽就像在蒸发中。
你意识到或许它一直如此，只是你先前不曾注意。但这怎么可能？
就像理查德·费曼曾经说过，只有一个人能给出多个不同理由来解释某现象为什么会发生的时候，他才真正了解了这个现象。
你与机器人接着观看粒子们如何奔腾着离开黑洞进入太空吧，让我来告诉你黑洞为什么会发生粒子泄漏的四个原因，它们都与你已经见过的那个过程有关联。
第一个原因最简单。
你知道，量子粒子能够从产生它们的场中借到能量。它们在黑洞地平线之内也同样如此。拥有了这种借来的能量，它们可以在一小段时间里比光走得更快。时间不长，但足以通过量子跃迁跳出黑洞的不归区域。这就是你在缩微版状态时所经历的。这是量子进程。
所有试图对你经历的事所作的解释本质上都是量子的，所以它们都带着通常的谨慎对待的警告，如同你在量子世界中所见到的那么多诡异景象一样，听起来就像是天方夜谭。
第二个原因也不例外：你可以说所有掉入黑洞地平线的粒子们也没有掉入。掉入了，也没有掉入。在所有可能发生的路径中它们（理解为波）可以选择掉入，也可以选择没有掉入，而且大多数途径是没有掉入，因为黑洞外面的空间大于黑洞内的。令人惊奇的是，这个经过深思熟虑的想法，在描述黑洞的蒸发方面与上述第一种原因异曲同工，给出了同样的结果。
第三种原因如下：因为地平线将空间分成不同的两部分，黑洞内的真空与黑洞外的不一样，因此某种形式的真空作用力——卡西米尔效应，应该将地平线向里推，让黑洞变小并蒸发。这种解释又一次奇迹般地给出了同样的结果。
我在这里给出的第四个也是最后一个原因是，在所有黑洞地平线附近都会生成粒子-反粒子对，反粒子掉入黑洞的可能性比粒子掉入的可能性大，就像我们身边的反粒子的数目大大小于粒子一样。穿越了地平线的反粒子被黑洞禁锢，肯定会与已被禁锢在那里的粒子发生湮灭，让它们两个粒子同时消失，只剩下一个粒子留在黑洞外面：那颗早先与反粒子一同被创造出来的粒子，而它那掉入黑洞的反粒子伙伴已经与黑洞中的一颗与自己相同的粒子发生湮灭。再一次，这种原因也给出同样的结果。
这些都是你以前见到过的量子效应，只是现在它们发生在黑洞附近。而且它们都带来了相同的结果：黑洞在蒸发。有物质从它们内部泄漏出来。
现在你能看见黑洞发光，因而意识到黑洞这个持续几个宇宙世代吞噬整颗恒星的宇宙巨兽不再是黑的，而是灰色的。而且在收缩。
甚至还有一个更让人惊讶的事实，一个黑洞射出的粒子越多，它就变得越热，而随着黑洞变得越热，它射出的粒子又会越多。这又是一个恶性循环，将导致黑洞不可避免地死亡。
一个黑洞的死亡。
黑洞会死亡？虽然听起来难以置信，但你正注视着的黑洞的确正在收缩，并释放出一些辐射。通过吞噬整个世界而储存在里面的时空能量现在正被还给太空，一个粒子一个粒子地，就好像是放射性衰变，黑洞就像是为了降解一切而生，为了给粒子们一个新的机会……
自然界中所有的量子场，都被我们宇宙中最强大的引力源所激发，都开始利用这飞来横财给自己补充能量。当黑洞变得越来越热时，至今还一直休眠着的基本粒子们开始苏醒并飞离黑洞。你看着它们发生。黑洞越小，量子场的能量被激发得越强，粒子以越高的能量飞出黑洞。引力能量再一次被转化成物质与光。
你看着这一切展现在你眼前，你意识到它与地球上的法则完全相反：在地球上一杯热水蒸发时不会越变越热。通常，它会变冷。如果不是这样，那么把热咖啡放在桌上不管不顾就会引发灾难性的后果。晚间新闻的头条将满是“又一杯咖啡引燃了桌子，烧着了整座房子。记得一定要将你的热饮料放入恰当的垃圾桶中”。
黑洞显然不同于咖啡，它们蒸发得越多，收缩得越小，会变得越热。没有谁知道这个过程的终点是什么。黑洞会伴随着一个最后的爆炸消失吗？
还是会带有某种特性的微小诡异的残骸剩下来？要找到这个问题的答案，我们需要找到是什么规律统治着藏身于黑洞最深处的奇点。从一九七五年起，科学家们就在寻找这种规律。
就在那年，英国理论物理学家史蒂芬·霍金在纸上发现了黑洞会蒸发。
最开始，他都不敢相信他自己的计算。光线看起来正从原本应该不会有光离开的地方辐射出来。他再次重复了自己的计算。又重复一次。再一次看到光与粒子能够找到逃逸黑洞的途径。他在《自然》杂志上发表了自己的发现，一下子在世界范围内声名鹊起，甚至超出了学术界。量子效应让黑洞蒸发。掉入其中的一切未必永远被禁锢其中。它能逃出来，虽然不是通过你所知的途径。黑洞能够蒸发，就像具有温度一样。这种温度在今天被称为霍金温度。
你看着黑洞将自己最后的能量辐射出来，意识到你现在所看到的正是最大与最小世界确实发生的互相交流，当然它们的交流本来就应该是期待之中的。黑洞辐射是人类至今为止获得的，或许能够证明自然界在大与小的世界发生交流这方面能被理论认识的唯一证据。至今为止，这是显示量子引力理论可能存在的唯一暗示。其他任何理论挑战必须都要解释并预言霍金温度，以及黑洞蒸发——直到黑洞的死亡。
“黑洞会死亡？”你大声说，无法相信。
“如同宇宙中所有的一切一样。”机器人回答说。
但在二十世纪七十年代末期，霍金的发现也带来一个非常奇怪和相当令人不安的结论。利用他的温度公式，以及他所发现的黑洞辐射，霍金试图了解黑洞一开始是怎么产生的。为了让问题简单化，他从一个已经完全形成的黑洞开始，往里面扔入各种材料，看看它们会受到黑洞辐射的什么影响。让人惊讶的是，没有差别。黑洞所发出的辐射中没有任何显示被吞噬的是什么物质的信息，除了它们的质量。从他自己所见来看，黑洞活生生地剥夺了一切它们所吞噬物质的所有特征信息，除了质量。不管穿过黑洞地平线的是几个人类，一些书本，一块岩石还是一块钻石，如果它们最初质量恰好一样，以后被蒸发出来时会变得完全一样。在霍金的理论里，人类、书本与石头在黑洞眼中都一样。对于我们所有人来说，黑洞只在乎我们的质量，其他都无关紧要，对于有些人来说，这种过于简化或许只是有些令人沮丧，但对于科学家们来说，却是一种哲学上的灾难。
在霍金的发现之前，所有人都认为黑洞会永久吞噬跨过它地平线的一切，并不停长大。这并没有什么问题，所有掉进黑洞的东西并未丢失。它们只是被储存在地平线之后，难以（实际上是不可能，但这不要紧）从外面回收而已。
但现在黑洞能够蒸发，而且剥夺了其中一切物质的信息，我们就面对一个麻烦的结果：事物开始从现实中消失了。霍金辐射与进入的物质无关，这些黑暗的巨兽成为我们宇宙的记忆流失处。等到黑洞将它们的过往蒸发完毕，它们所储存的一切不再是难以或无法回收，而是根本就不再存在于任何地方。完全消失了。科学在寻求一个全面的理论，一个能够用一个方程式解释所有一切的理论，但这种努力得到的第一个结果居然具有如此爆炸性，颠覆了整个科学。科学既然永远没有办法重获这些在黑洞中失去的过去，那么有一天能够描述和理解我们宇宙整个过去的希望应该被放弃。霍金辐射敲响的不是量子物理学或广义相对论的丧钟，而是试图通过物理学来了解我们整个宇宙从哪里来这一希望的丧钟。这个问题有个专门的名字：黑洞信息悖论。
今天，物理学家们对于当年霍金用来得出他著名结论的方法已经相当熟悉。四十年后，当霍金邀请我与他一起继续研究这个问题的时候，这个问题依然被层层迷雾所包裹。但现在似乎有些线索显示可能存在解决这个问题的途径，如果将我们对于量子世界的了解应用在黑洞本身，那么黑洞可以在那里，同时又不在那里……这些想法会将科学家们引向何处，将是本书下一部分，也就是最后一部分所要讨论的内容。
然而现在，在我们尚未明了到底是多少个十亿年之后的将来，你突然记起了机器人在看到你终于出现在黑洞外面时隐隐露出的喜悦之情。那个时候你有没有想过为什么它会对你依然认得出它这件事感到如此高兴？
你觉得它是真心的，不是吗？但未必如此，现在你知道原因了：机器人并不肯定你能记得任何往事。它不知道黑洞会不会将你的身体和意识中所储存的信息抹得一干二净。既然你认得出它，一见到它就想把它撕成碎片，它知道了答案……
它知道了你真的拥有记忆，在你身上那些信息并未丢失，虽然你完全不记得自己是如何退回到黑洞地平线之外的。
你记得自己变成一组基本粒子。然后就出来了。
在这中间，发生了量子跃迁，或者别的什么。
要弄明白整个过程的准确细节，本身就是一个较好的量子引力理论所需要解决的问题。因为这就是你很快就要再次探索寻访的内容，让我在这里再次强调我在本书这一部分一开始就说过的事实：你现在进入的是一个纯理论的世界。暗物质从来没有在实验室中被创建出来，暗能量也一样，还包括黑洞：它们的蒸发至今尚未被任何实验证明，不管是直接的还是间接的。不然霍金就早已获得诺贝尔奖了。
一个原因是，探测黑洞蒸发非常困难。
有多难？
我们来看看。
以太阳为例。
要将太阳变成黑洞，你需要将它挤压在一个直径六公里的球状空间里。这大概是伦敦大小的三分之二。宇宙中的大多数黑洞都诞生于巨大恒星的死亡，因此它们的大小可能略大于此（太阳并不算巨大的恒星）。现在，再让我们假设一个这样“太阳质量”的黑洞已经吞噬了周围的一切，现在安静地漂流在某处，远离其他一切。它的辐射温度，也就是霍金温度，应该比绝对零度高千万分之一度（绝对零度是-273.15°c）。
千万分之一度实在不算多。测量这个温度本身就是一种挑战，但这还不是最大的问题。大问题是它远远低于浸没了我们可见宇宙一切地方的宇宙微波背景辐射高出的2.7度。其结果就是，太阳质量的黑洞现在看上去并没有蒸发。事实上，直到今天为止，它们从来看不出蒸发，因为它们正在也一直被大爆炸时期所残留的背景余热所掩盖，甚至它们还从这余热中吸收能量。
因为黑洞越大，其温度越低，对于那些位于宇宙中大多数星系中心的那些更大的，具有超级质量的巨兽，这个问题变得更为困难。因为它们的霍金温度比太阳质量的黑洞更低，更不要说它们周围还围绕着掉入其中的物质所产生的巨大而极热的光环。
霍金想要拿到诺贝尔奖，答案可能隐藏在非常微小的世界里，因为微小的黑洞应该非常热。
不幸的是，还有一个问题：科学家们相当确信自己见到过巨大的黑洞，但他们从来没有见过任何微小的黑洞。先不去管它。让我们假设这种微小黑洞的确存在，它们能在实际中给我们提供任何信息吗？
要搞明白这一点，先让我介绍一个小小的插曲，关于我早先所提到过的那道普朗克墙，看看那道墙到底有什么奥秘。
在二十世纪早期，人类历史上最令人印象深刻的科学家之一建立了我们今天所称的量子物理学。与爱因斯坦一样，他是德国人，叫马克斯·普朗克(maxplanck)。他在一九一八年获得了诺贝尔物理学奖。
从他自己的发现中，普朗克了解到在宇宙中存在着一个尺度门槛，低于这个门槛，量子效应将不能被忽略。而比这个门槛大的物体，一切都显得正常。对于它们，牛顿所理解的自然规则都能够适用，它们的一切行为都与我们日常生活经验相符合。但将那个物体压缩得越来越小时，牛顿的描述开始失效。让我再说一遍，牛顿找到一种方式，能够在我们所熟悉的日常生活尺度上描述我们的世界。它符合我们的常识。对于非常巨大和高能的世界，爱因斯坦的理论占据了主导地位。而对于很小的世界，是普朗克理论的天下，那就是量子世界。自然界中有一个常数告诉我们大概在什么尺度上，量子效应开始出现。它被称为普朗克常数。
普朗克常数与另两个常数一起构成了自然界普遍适用的基石，一个是光速，另一个是引力常数，引力常数告诉我们物质之间如何通过引力互相吸引。
一天，普朗克开始摆弄这些常数，他用它们构建出三样东西。第一个是质量单位，另一个是长度单位，再有一个是时间单位。
质量单位是二十一微克，也就是一克的一百万分之二十一。它被称为普朗克质量。
长度单位是一米的一万亿亿亿亿分之一。它被称为普朗克长度。
时间单位是一秒的一百亿亿亿亿亿分之一。它被称为普朗克时间。
它们对应的是什么？
它们对应的是门槛，只要尺度低于这些门槛，引力与量子物理学就无法脱离对方单独适用。它们是我们需要量子引力理论来解释世界的门槛，虽然有时候量子引力效应在尚未到达这些门槛的物体上就已经显现出来。
在现实中，它们又意味着什么呢？
它意味着普朗克尺度给出了最小黑洞的尺寸极限。
所以我们今天的科学所能想象的最小黑洞的质量大约为二十一微克。听起来很有趣，我们的意识还是能够把握和想象这个质量的，它听起来没有那么出奇。但要将它挤压到那么小的时空体积中——一个直径为一个普朗克长度的球体——就显得巨大了。这样一个黑洞的蒸发时间是……一百亿亿亿亿亿分之一秒，一个普朗克时间。
就算我们能够测量这么微小尺度的物体在这么短暂的时间内所发生的事，我们还需要创造出一个普朗克质量的黑洞来研究它。但以我们现在的技术，一个强大到能通过高速粒子互相撞击而产生这样的黑洞的粒子加速器得有我们整个星系这么大。毫无疑问，这已经远远超出了我们的能力，而且我怀疑谁会有兴趣兴建这样的机器（大概除了霍金，显而易见的原因）。外太空或许能给我们带来慰藉，当它们辐射出自己最后的能量时，这种微小的黑洞或许能被探测到。但除非一些目前尚不明了的现象能恰巧告诉我们朝哪个方向看，看什么，不然那个能够直接观测到这种现象的人将需要无与伦比的运气。
但是没有人怀疑霍金辐射的存在性。这意味着一个全新的现实在下面某处躲藏着：一个含有时间与空间本身的量子现实。
你现在就将看到，因为这些，今天还健在的最出色的科学家们的脑中逐渐浮现出关于我们宇宙的最不同寻常的图景。