按照潘洛斯與霍金的說法，你被位於你下面某處的時空奇點拉住，這個奇點永遠無法從外面看到。沒有光線能夠逃離地平線，奇點就躲在地平線之後。在這裡，時間與空間的概念都已經失效，就像大爆炸前的某個時間一樣。沒有誰能夠進入奇點的心臟後再回來告訴我們他看到了什麼。這樣的地方，看起來蓋在它們身上的屏障必然永遠不會被揭開。
按照廣義相對論，不管是你還是那些屬於你的原子，都永遠無法離開那裡。
真是一個讓人悲傷的想法，特別是現在你已被完全撕開，成為一條由曾經是你身體一部分的所有粒子們所形成的長長纖維。
的確是一個悲傷的想法，但是在這裡，廣義相對論未必可信。
因為我們必須記得廣義相對論並不是關於量子場的理論。
這個想法一齣現，希望就立刻回到你心中，你將自己變成縮微版。
然後開始等待。
一開始，什麼都沒有發生。
然後，難以置信地，你看到構成你自己的所有基本粒子消失不見了。
或者，更準確的說法是，它們都躍遷了。
事實上，是量子躍遷。
現在，它們都已離開了。
它們離開了黑洞，幸運的是，它們組裝成了一個縮微版的你。
機器人就在那裡等著你。
此時此刻，很自然，你想一腳踢飛那個機器人，試圖掰斷它的那根向你射擊把你推入黑洞地平線的金屬管，但你還沒來得及動手，機器人又用它的金屬嗓音說道：
「我已經在這裡等了你大概一百億年。很高興你還認得我。」
突然之間，你失去了報仇的願望。而且，現在還有更重要的事等著你去思考。其中一個重要的事實是，你剛才所經歷的正是引力與量子場互相作用的例項。
在你周圍，那些恆星們又開始以讓人難以覺察的速度慢慢移動。從你跨越（對不起，被推過）黑洞地平線後到現在，真的過去了一百億年。你看著那懸在太空中的黑色空間，你剛從那裡奇蹟般地逃脫。第一眼看去，它看起來似乎沒有什麼變化，但現在你已知道要尋找什麼。就像面紗被揭開，你的確能夠看見了。粒子們正從黑洞中逃脫，從那裡離開，輻射出去，那個黑暗的怪獸就像在蒸發中。
你意識到或許它一直如此，只是你先前不曾注意。但這怎麼可能？
就像理查德·費曼曾經說過，只有一個人能給出多個不同理由來解釋某現象為什麼會發生的時候，他才真正瞭解了這個現象。
你與機器人接著觀看粒子們如何奔騰著離開黑洞進入太空吧，讓我來告訴你黑洞為什麼會發生粒子洩漏的四個原因，它們都與你已經見過的那個過程有關聯。
第一個原因最簡單。
你知道，量子粒子能夠從產生它們的場中借到能量。它們在黑洞地平線之內也同樣如此。擁有了這種借來的能量，它們可以在一小段時間裡比光走得更快。時間不長，但足以通過量子躍遷跳出黑洞的不歸區域。這就是你在縮微版狀態時所經歷的。這是量子程式。
所有試圖對你經歷的事所作的解釋本質上都是量子的，所以它們都帶著通常的謹慎對待的警告，如同你在量子世界中所見到的那麼多詭異景象一樣，聽起來就像是天方夜譚。
第二個原因也不例外：你可以說所有掉入黑洞地平線的粒子們也沒有掉入。掉入了，也沒有掉入。在所有可能發生的路徑中它們（理解為波）可以選擇掉入，也可以選擇沒有掉入，而且大多數途徑是沒有掉入，因為黑洞外面的空間大於黑洞內的。令人驚奇的是，這個經過深思熟慮的想法，在描述黑洞的蒸發方面與上述第一種原因異曲同工，給出了同樣的結果。
第三種原因如下：因為地平線將空間分成不同的兩部分，黑洞內的真空與黑洞外的不一樣，因此某種形式的真空作用力——卡西米爾效應，應該將地平線向裡推，讓黑洞變小並蒸發。這種解釋又一次奇蹟般地給出了同樣的結果。
我在這裡給出的第四個也是最後一個原因是，在所有黑洞地平線附近都會生成粒子-反粒子對，反粒子掉入黑洞的可能性比粒子掉入的可能性大，就像我們身邊的反粒子的數目大大小於粒子一樣。穿越了地平線的反粒子被黑洞禁錮，肯定會與已被禁錮在那裡的粒子發生湮滅，讓它們兩個粒子同時消失，只剩下一個粒子留在黑洞外面：那顆早先與反粒子一同被創造出來的粒子，而它那掉入黑洞的反粒子夥伴已經與黑洞中的一顆與自己相同的粒子發生湮滅。再一次，這種原因也給出同樣的結果。
這些都是你以前見到過的量子效應，只是現在它們發生在黑洞附近。而且它們都帶來了相同的結果：黑洞在蒸發。有物質從它們內部洩漏出來。
現在你能看見黑洞發光，因而意識到黑洞這個持續幾個宇宙世代吞噬整顆恆星的宇宙巨獸不再是黑的，而是灰色的。而且在收縮。
甚至還有一個更讓人驚訝的事實，一個黑洞射出的粒子越多，它就變得越熱，而隨著黑洞變得越熱，它射出的粒子又會越多。這又是一個惡性迴圈，將導致黑洞不可避免地死亡。
一個黑洞的死亡。
黑洞會死亡？雖然聽起來難以置信，但你正注視著的黑洞的確正在收縮，並釋放出一些輻射。通過吞噬整個世界而儲存在裡面的時空能量現在正被還給太空，一個粒子一個粒子地，就好像是放射性衰變，黑洞就像是為了降解一切而生，為了給粒子們一個新的機會……
自然界中所有的量子場，都被我們宇宙中最強大的引力源所激發，都開始利用這飛來橫財給自己補充能量。當黑洞變得越來越熱時，至今還一直休眠著的基本粒子們開始甦醒並飛離黑洞。你看著它們發生。黑洞越小，量子場的能量被激發得越強，粒子以越高的能量飛出黑洞。引力能量再一次被轉化成物質與光。
你看著這一切展現在你眼前，你意識到它與地球上的法則完全相反：在地球上一杯熱水蒸發時不會越變越熱。通常，它會變冷。如果不是這樣，那麼把熱咖啡放在桌上不管不顧就會引發災難性的後果。晚間新聞的頭條將滿是「又一杯咖啡引燃了桌子，燒著了整座房子。記得一定要將你的熱飲料放入恰當的垃圾桶中」。
黑洞顯然不同於咖啡，它們蒸發得越多，收縮得越小，會變得越熱。沒有誰知道這個過程的終點是什麼。黑洞會伴隨著一個最後的爆炸消失嗎？
還是會帶有某種特性的微小詭異的殘骸剩下來？要找到這個問題的答案，我們需要找到是什麼規律統治著藏身於黑洞最深處的奇點。從一九七五年起，科學家們就在尋找這種規律。
就在那年，英國理論物理學家史蒂芬·霍金在紙上發現了黑洞會蒸發。
最開始，他都不敢相信他自己的計算。光線看起來正從原本應該不會有光離開的地方輻射出來。他再次重複了自己的計算。又重複一次。再一次看到光與粒子能夠找到逃逸黑洞的途徑。他在《自然》雜誌上發表了自己的發現，一下子在世界範圍內聲名鵲起，甚至超出了學術界。量子效應讓黑洞蒸發。掉入其中的一切未必永遠被禁錮其中。它能逃出來，雖然不是通過你所知的途徑。黑洞能夠蒸發，就像具有溫度一樣。這種溫度在今天被稱為霍金溫度。
你看著黑洞將自己最後的能量輻射出來，意識到你現在所看到的正是最大與最小世界確實發生的互相交流，當然它們的交流本來就應該是期待之中的。黑洞輻射是人類至今為止獲得的，或許能夠證明自然界在大與小的世界發生交流這方面能被理論認識的唯一證據。至今為止，這是顯示量子引力理論可能存在的唯一暗示。其他任何理論挑戰必須都要解釋並預言霍金溫度，以及黑洞蒸發——直到黑洞的死亡。
「黑洞會死亡？」你大聲說，無法相信。
「如同宇宙中所有的一切一樣。」機器人回答說。
但在二十世紀七十年代末期，霍金的發現也帶來一個非常奇怪和相當令人不安的結論。利用他的溫度公式，以及他所發現的黑洞輻射，霍金試圖瞭解黑洞一開始是怎麼產生的。為了讓問題簡單化，他從一個已經完全形成的黑洞開始，往裡面扔入各種材料，看看它們會受到黑洞輻射的什麼影響。讓人驚訝的是，沒有差別。黑洞所發出的輻射中沒有任何顯示被吞噬的是什麼物質的資訊，除了它們的質量。從他自己所見來看，黑洞活生生地剝奪了一切它們所吞噬物質的所有特徵資訊，除了質量。不管穿過黑洞地平線的是幾個人類，一些書本，一塊岩石還是一塊鑽石，如果它們最初質量恰好一樣，以後被蒸發出來時會變得完全一樣。在霍金的理論裡，人類、書本與石頭在黑洞眼中都一樣。對於我們所有人來說，黑洞只在乎我們的質量，其他都無關緊要，對於有些人來說，這種過於簡化或許只是有些令人沮喪，但對於科學家們來說，卻是一種哲學上的災難。
在霍金的發現之前，所有人都認為黑洞會永久吞噬跨過它地平線的一切，並不停長大。這並沒有什麼問題，所有掉進黑洞的東西並未丟失。它們只是被儲存在地平線之後，難以（實際上是不可能，但這不要緊）從外面回收而已。
但現在黑洞能夠蒸發，而且剝奪了其中一切物質的資訊，我們就面對一個麻煩的結果：事物開始從現實中消失了。霍金輻射與進入的物質無關，這些黑暗的巨獸成為我們宇宙的記憶流失處。等到黑洞將它們的過往蒸發完畢，它們所儲存的一切不再是難以或無法回收，而是根本就不再存在於任何地方。完全消失了。科學在尋求一個全面的理論，一個能夠用一個方程式解釋所有一切的理論，但這種努力得到的第一個結果居然具有如此爆炸性，顛覆了整個科學。科學既然永遠沒有辦法重獲這些在黑洞中失去的過去，那麼有一天能夠描述和理解我們宇宙整個過去的希望應該被放棄。霍金輻射敲響的不是量子物理學或廣義相對論的喪鐘，而是試圖通過物理學來了解我們整個宇宙從哪裡來這一希望的喪鐘。這個問題有個專門的名字：黑洞資訊悖論。
今天，物理學家們對於當年霍金用來得出他著名結論的方法已經相當熟悉。四十年後，當霍金邀請我與他一起繼續研究這個問題的時候，這個問題依然被層層迷霧所包裹。但現在似乎有些線索顯示可能存在解決這個問題的途徑，如果將我們對於量子世界的瞭解應用在黑洞本身，那麼黑洞可以在那裡，同時又不在那裡……這些想法會將科學家們引向何處，將是本書下一部分，也就是最後一部分所要討論的內容。
然而現在，在我們尚未明瞭到底是多少個十億年之後的將來，你突然記起了機器人在看到你終於出現在黑洞外面時隱隱露出的喜悅之情。那個時候你有沒有想過為什麼它會對你依然認得出它這件事感到如此高興？
你覺得它是真心的，不是嗎？但未必如此，現在你知道原因了：機器人並不肯定你能記得任何往事。它不知道黑洞會不會將你的身體和意識中所儲存的資訊抹得一乾二淨。既然你認得出它，一見到它就想把它撕成碎片，它知道了答案……
它知道了你真的擁有記憶，在你身上那些資訊並未丟失，雖然你完全不記得自己是如何退回到黑洞地平線之外的。
你記得自己變成一組基本粒子。然後就出來了。
在這中間，發生了量子躍遷，或者別的什麼。
要弄明白整個過程的準確細節，本身就是一個較好的量子引力理論所需要解決的問題。因為這就是你很快就要再次探索尋訪的內容，讓我在這裡再次強調我在本書這一部分一開始就說過的事實：你現在進入的是一個純理論的世界。暗物質從來沒有在實驗室中被建立出來，暗能量也一樣，還包括黑洞：它們的蒸發至今尚未被任何實驗證明，不管是直接的還是間接的。不然霍金就早已獲得諾貝爾獎了。
一個原因是，探測黑洞蒸發非常困難。
有多難？
我們來看看。
以太陽為例。
要將太陽變成黑洞，你需要將它擠壓在一個直徑六公里的球狀空間裡。這大概是倫敦大小的三分之二。宇宙中的大多數黑洞都誕生於巨大恆星的死亡，因此它們的大小可能略大於此（太陽並不算巨大的恆星）。現在，再讓我們假設一個這樣「太陽質量」的黑洞已經吞噬了周圍的一切，現在安靜地漂流在某處，遠離其他一切。它的輻射溫度，也就是霍金溫度，應該比絕對零度高千萬分之一度（絕對零度是-273.15°c）。
千萬分之一度實在不算多。測量這個溫度本身就是一種挑戰，但這還不是最大的問題。大問題是它遠遠低於浸沒了我們可見宇宙一切地方的宇宙微波背景輻射高出的2.7度。其結果就是，太陽質量的黑洞現在看上去並沒有蒸發。事實上，直到今天為止，它們從來看不出蒸發，因為它們正在也一直被大爆炸時期所殘留的背景餘熱所掩蓋，甚至它們還從這餘熱中吸收能量。
因為黑洞越大，其溫度越低，對於那些位於宇宙中大多數星系中心的那些更大的，具有超級質量的巨獸，這個問題變得更為困難。因為它們的霍金溫度比太陽質量的黑洞更低，更不要說它們周圍還圍繞著掉入其中的物質所產生的巨大而極熱的光環。
霍金想要拿到諾貝爾獎，答案可能隱藏在非常微小的世界裡，因為微小的黑洞應該非常熱。
不幸的是，還有一個問題：科學家們相當確信自己見到過巨大的黑洞，但他們從來沒有見過任何微小的黑洞。先不去管它。讓我們假設這種微小黑洞的確存在，它們能在實際中給我們提供任何資訊嗎？
要搞明白這一點，先讓我介紹一個小小的插曲，關於我早先所提到過的那道普朗克牆，看看那道牆到底有什麼奧秘。
在二十世紀早期，人類歷史上最令人印象深刻的科學家之一建立了我們今天所稱的量子物理學。與愛因斯坦一樣，他是德國人，叫馬克斯·普朗克(maxplanck)。他在一九一八年獲得了諾貝爾物理學獎。
從他自己的發現中，普朗克瞭解到在宇宙中存在著一個尺度門檻，低於這個門檻，量子效應將不能被忽略。而比這個門檻大的物體，一切都顯得正常。對於它們，牛頓所理解的自然規則都能夠適用，它們的一切行為都與我們日常生活經驗相符合。但將那個物體壓縮得越來越小時，牛頓的描述開始失效。讓我再說一遍，牛頓找到一種方式，能夠在我們所熟悉的日常生活尺度上描述我們的世界。它符合我們的常識。對於非常巨大和高能的世界，愛因斯坦的理論佔據了主導地位。而對於很小的世界，是普朗克理論的天下，那就是量子世界。自然界中有一個常數告訴我們大概在什麼尺度上，量子效應開始出現。它被稱為普朗克常數。
普朗克常數與另兩個常數一起構成了自然界普遍適用的基石，一個是光速，另一個是引力常數，引力常數告訴我們物質之間如何通過引力互相吸引。
一天，普朗克開始擺弄這些常數，他用它們構建出三樣東西。第一個是質量單位，另一個是長度單位，再有一個是時間單位。
質量單位是二十一微克，也就是一克的一百萬分之二十一。它被稱為普朗克質量。
長度單位是一米的一萬億億億億分之一。它被稱為普朗克長度。
時間單位是一秒的一百億億億億億分之一。它被稱為普朗克時間。
它們對應的是什麼？
它們對應的是門檻，只要尺度低於這些門檻，引力與量子物理學就無法脫離對方單獨適用。它們是我們需要量子引力理論來解釋世界的門檻，雖然有時候量子引力效應在尚未到達這些門檻的物體上就已經顯現出來。
在現實中，它們又意味著什麼呢？
它意味著普朗克尺度給出了最小黑洞的尺寸極限。
所以我們今天的科學所能想象的最小黑洞的質量大約為二十一微克。聽起來很有趣，我們的意識還是能夠把握和想象這個質量的，它聽起來沒有那麼出奇。但要將它擠壓到那麼小的時空體積中——一個直徑為一個普朗克長度的球體——就顯得巨大了。這樣一個黑洞的蒸發時間是……一百億億億億億分之一秒，一個普朗克時間。
就算我們能夠測量這麼微小尺度的物體在這麼短暫的時間內所發生的事，我們還需要創造出一個普朗克質量的黑洞來研究它。但以我們現在的技術，一個強大到能通過高速粒子互相撞擊而產生這樣的黑洞的粒子加速器得有我們整個星系這麼大。毫無疑問，這已經遠遠超出了我們的能力，而且我懷疑誰會有興趣興建這樣的機器（大概除了霍金，顯而易見的原因）。外太空或許能給我們帶來慰藉，當它們輻射出自己最後的能量時，這種微小的黑洞或許能被探測到。但除非一些目前尚不明瞭的現象能恰巧告訴我們朝哪個方向看，看什麼，不然那個能夠直接觀測到這種現象的人將需要無與倫比的運氣。
但是沒有人懷疑霍金輻射的存在性。這意味著一個全新的現實在下面某處躲藏著：一個含有時間與空間本身的量子現實。
你現在就將看到，因為這些，今天還健在的最出色的科學家們的腦中逐漸浮現出關於我們宇宙的最不同尋常的圖景。