信息守恆定律信息守恆定律，就是說信息是不滅的，既不能憑空產生，也不會自動消滅。它就象種子裡面基因一樣，存在隱性和顯性等多種形式。種子裡的基因是一種隱性的形式，長成植株是基因表達成顯性形式，因其植株藍圖的信息早就存在於基因裡面了。19世紀時，科學家發現了能量守恆定律。如同19世紀時科學家確定能量守恆一樣，20世紀的許多科學家提出了信息守恆。假如這個說法成立，那么，無可疑問，“信息守恆定律”將成為科學界最為重要的定律。也許，信息守恆定律比質量守恆定律和能量守恆定律的意義更為深遠。
黑洞悖論
霍金20世紀時，天文學家發現了黑洞。黑洞是只允許物質進入而不允許物質出來的一種特殊的天體系統。除了質量、角動量、電荷，人們不可能從其得到其他任何的信息。其後，天文學家又發現，一個黑洞在吸引其他恆星的物質時，並不是一下子就吸引過去的，而是在看不見的周圍先形成一個會轉的物質盤、叫做吸積盤。另外一個恆星的物質先打到這個盤上去，這個盤上的物質才像螺鏇一樣進入到黑洞之中。這些現象已為觀察所證實。
原先，人們認為，所有的物質和能量經過黑洞時都會永遠地消失。40年前，人們開始認真地思考黑洞，認為，外人——黑洞外的觀測者能夠獲得的黑洞的信息只有質量、角動量、電荷。這意味著，如果你用任何一種物質來做成黑洞，比如用壓碎的聽裝啤酒瓶、壓扁的恆星、還是其它什麼，外人都無法分辨出，黑洞裡面到底是些什麼東西。然而，在1974年，霍金結合量子力學和相對力學的理論，指出，黑洞並非全黑——黑洞能夠輻射，這就是著名的霍金輻射。黑洞在輻射過程中，將能量輻射出去。這意味著，黑洞將逐漸縮小，並在最後的爆炸中，結束生命。
霍金30年前的理論認為，從量子力學的角度來考慮，黑洞是能夠輻射的。由於量子作用，啤酒黑洞物質、恆星黑洞物質等都會輻射、蒸騰、四溢。問題在於，霍金原先的計算顯示了，其蒸騰完全屬於熱效應。這就意味著，它不應該包含任何的信息，即啤酒黑洞物質和恆星黑洞物質的輻射沒有任何的差別。所以，當黑洞變得越來越小，最後蒸發到沒有時，這就意味著，它已丟失了全部的信息。並且，到了變化的末端時，它已無法復原那些信息。”
30年來，霍金堅持認為，“信息守恆定律”在黑洞裡失效。“在黑洞裡，信息確實丟失了。如果它丟失了，它會進入另外一個空間，這個空間稱作嬰兒宇宙，顧名思義，嬰兒宇宙來自我們的這個宇宙。”從上可見，說黑洞完全看不見是不對的，至少不是全對的。但又認為，黑洞的信息的確是很難出來的。這種理論從誕生之初就遇到了麻煩：它同很多科學家堅持的“信息守恆定律”互為矛盾。這個問題曾一度被人們稱之為“黑洞悖論”。
霍金的黑洞理論引起的激烈爭執就是，“信息”在黑洞中是否能夠保存、守恆。大多數的物理學家都認為，任何信息都不能被破壞，否則將違背因果律，“出於對因果關係的深信不疑，在給出初始條件的情況下，物理學的工作就是通過過去預知未來。”這意味著，如果信息被破壞了——如同霍金30年前的理論所說的，未來就根本無法通過信息來預知。
黑洞信息守恆
黑洞2004年7月21日，在愛爾蘭都柏林舉行的“第17屆國際廣義相對論和萬有引力大會”上，英國傳奇科學家史蒂芬·霍金教授宣布了他對宇宙黑洞的最新研究結果，霍金的態度來了個180度轉彎，表示自己原來的觀點錯了，信息應該守恆：黑洞並非如他和其他大多數物理學家以前認為的那樣，對其周遭的一切“完全吞食”，事實上被吸入黑洞深處的物質的某些信息實際上可能會在某個時候釋放出來：信息守恆。
原因是先前把黑洞想得太理想化了，把黑洞熱輻射也想得太理想化了。不過，霍金一直沒有給出嚴格的證明來支持自己的新觀點。索恩表示此事不能由霍金一個人說了算，他仍堅持信息不守恆的看法。普瑞斯基則表示沒有聽懂霍金的演講，不明白自己為什麼贏了。目前，這一牽扯到量子論基礎的敏感問題還遠未解決。
黑洞不是一顆死亡了的星體,它具有豐富的內涵。黑洞的霍金輻射理論表明，黑洞不僅具有一般的力學性質，而且具有量子性質和熱性質。如果黑洞的輻射譜為嚴格的黑體譜，則黑洞輻射過程中信息丟失。Parikh和Wilczek認為，黑洞的霍金輻射的確可以看成是一種量子效應，但輻射粒子貫穿的勢壘不是預先存在的，而是由出射粒子自身產生的。他們的研究結果支持信息守恆。
黑洞理論的研究已經超出了黑洞本身，它不僅通過信息疑難觸及了量子論的重要基石——么正性，而且掀開了探討時間性質的新篇章。黑洞內部有一個奇點，那是時間終結的地方。大爆炸宇宙有一個初始奇點，那是時間開始的地方。彭若斯和霍金曾經證明過一個“奇性定理”，該定理表明，任何一個真實的時空都一定存在奇點，即一定存在時間有開始或終結的過程。時間有沒有開始和結束，原本是哲學家和神學家議論的話題，現在經過對黑洞和宇宙的研究，這一話題被納入了物理學的領域。
宇宙學家相信，太空中有許多類型的黑洞，從質量相當於一座山的小黑洞，到位於星系中央的超級黑洞，不一而足。科學家過去認為，從巨大的星體到星際塵埃等，一旦掉進去，就再不能逃出，就連光也不能“幸免於難”。而霍金教授關於黑洞的最新研究有可能打破這一結論。經過長時間的研究，他發現，一些被黑洞吞沒的物質隨著時間的推移，慢慢地從黑洞中“流淌”出來。 霍金關於黑洞的這一新理論解決了關於黑洞信息的一個似是而非的觀點，他的劍橋大學的同行都為此興奮不已。過去，黑洞一直被認為是一種純粹的破壞力量，而現在的最新研究表明，黑洞在星系形成過程中可能扮演了重要角色。
黑洞研究
信息守恆定律20世紀80年代以後，黑洞研究的重點逐漸從溫度轉向信息佯謬。人們早已知道，黑洞外部觀測者會失去形成黑洞以及後來落入黑洞的物質的幾乎全部信息，這就是“無毛定理”。所謂“毛”是指“信息”。黑洞只剩下總質量、總電荷和總角動量3根“毛”可以被外界探知。
人們最初認為，雖然外部觀測者不能探知黑洞內部物質的信息，但這些信息並沒有從宇宙中消失，只不過隱藏在了黑洞的內部。霍金輻射發現之後，人們知道黑洞中的物質最後將全部轉化為熱輻射，而熱輻射幾乎不帶出任何信息。這樣，形成和落入黑洞的物質的信息將從宇宙中消失，信息不再守恆，不僅重子數守恆、輕子數守恆等定律不再成立，量子論的么正性也將受到破壞。面對如此嚴重的理論困難，物理學家展開了激烈的爭論。理論物理學家大都相信信息守恆，堅信么正性這一量子論的基石不會被破壞。
總之，信息應該守恆。以霍金和索恩為代表的相對論專家則認為信息不一定守恆，么正性完全有可能被破壞。為此，霍金和索恩與堅信信息守恆的普瑞斯基打賭。
如同19世紀的科學家斷定了能量守恆定律一樣，20世紀的許多科學家提出了信息守恆一說——假如這個說法成立，那么“信息守恆定律”無疑將成為科學界最為重要的定律，也許比物質，能量守恆定律的意義更為深遠，霍金的黑洞理論引起的激烈爭執就是“信息”在黑洞中是否能夠保存“守恆”。
