如果任何一塊物質(zhì)都可看做一臺(tái)計(jì)算機(jī)的話，那么一個(gè)黑洞就正是一臺(tái)壓縮到最小尺寸的計(jì)算機(jī)。
隨著計(jì)算機(jī)的縮小，其部件之間的相互引力就增大，直至最終增大到?jīng)]有物體能夠逃逸出去。黑洞的尺寸（稱為Schwarzschild半徑）正比于它的質(zhì)量。
一千克質(zhì)量的黑洞有著大約10-27米的半徑（一個(gè)質(zhì)子的半徑是10-15米）。壓縮后的計(jì)算機(jī)并未改變其能量?jī)?nèi)容，因此它能像以前一樣每秒執(zhí)行1051次運(yùn)算。發(fā)生改變的僅是它的存儲(chǔ)容量。當(dāng)引力小到可忽略時(shí)，總存儲(chǔ)量正比于粒子數(shù)，也正比于體積。而當(dāng)引力起支配作用時(shí)，它使各粒子之間相互聯(lián)結(jié)，因此它們整體上所能存儲(chǔ)的信息容量就較少。一個(gè)黑洞的總存儲(chǔ)容量正比于它的表面積。20世紀(jì)70年代，霍金和以色列希伯來(lái)大學(xué)的Jacob Bekenstein計(jì)算一千克質(zhì)量的黑洞能夠記錄大約1016個(gè)比特的信息，比壓縮前要少得多。
因?yàn)榇鎯?chǔ)的信息量少，黑洞是個(gè)快得多的處理器。它傳遞一個(gè)比特所用的時(shí)間是10-35秒，等于光從計(jì)算機(jī)一邊傳到另一邊所用的時(shí)間。因此，較之高度并行的極端掌上計(jì)算機(jī)，黑洞是個(gè)串行計(jì)算機(jī)，它的行為如同一個(gè)獨(dú)立的單元。
黑洞計(jì)算機(jī)將怎樣實(shí)際運(yùn)行呢？輸入是不成問(wèn)題的：只要將數(shù)據(jù)以物質(zhì)或能量的形式編碼，然后投入到黑洞內(nèi)即可。通過(guò)適當(dāng)制備投入黑洞的物質(zhì)材料，黑客將能夠?yàn)楹诙磮?zhí)行任何所需要的計(jì)算編制程序。一旦物質(zhì)進(jìn)入黑洞，它就永遠(yuǎn)消失了——所謂的“穹界”（event horizon）劃分了一去不返的分界線。垂直落下的粒子彼此相互作用，在到達(dá)黑洞中心之前的有限時(shí)間內(nèi)執(zhí)行著運(yùn)算。這個(gè)中心就是引力奇點(diǎn)，粒子到此則不復(fù)存在。物質(zhì)在奇點(diǎn)處被擠壓在一起，究竟發(fā)生了什么，這要取決于量子引力的細(xì)節(jié)，目前對(duì)此尚未可知。
黑洞計(jì)算機(jī)的輸出采取霍金輻射的形式。如果一個(gè)一千克質(zhì)量的黑洞放出霍金輻射，為了維持輻射能量，其質(zhì)量將迅速衰減，在10-21秒內(nèi)完全消失。輻射的峰值波長(zhǎng)等于黑洞的半徑，對(duì)于一千克質(zhì)量的黑洞，這一波長(zhǎng)等于極強(qiáng)烈的伽馬射線的波長(zhǎng)。粒子檢測(cè)器能夠俘獲并解碼此輻射，為人類所用。
霍金對(duì)于黑洞輻射的研究，使他的名字跟這一輻射連在了一起。他推翻了人們認(rèn)為沒(méi)有任何東西可逃出黑洞的傳統(tǒng)知識(shí)。黑洞的輻射速率與其尺寸成反比，因此，諸如星系中心的那些大黑洞的能量損失，比它們吞噬物質(zhì)要慢得多。然而，在將來(lái)實(shí)驗(yàn)人員可能在粒子加速器內(nèi)創(chuàng)造某些微小黑洞，這些黑洞將隨著一陣輻射而爆炸。一個(gè)黑洞可不被看做是固定的物體，而被看做是以最大可能速率執(zhí)行運(yùn)算的物質(zhì)的短暫集合。
5.下列關(guān)于黑洞計(jì)算機(jī)的表述，錯(cuò)誤的一項(xiàng)是
A.黑洞計(jì)算機(jī)是把黑洞這種固體的物質(zhì)，看做以最大可能速率執(zhí)行運(yùn)算的物質(zhì)的短暫集合。
B.黑洞計(jì)算機(jī)的體積越小，其部件之間的相互引力就越大，黑洞的體積與它的質(zhì)量成反比。
C.如果把一塊物質(zhì)看做一臺(tái)計(jì)算機(jī)的話，那么一個(gè)黑洞就正是一臺(tái)壓縮到最小尺寸的計(jì)算機(jī)。
D.黑洞計(jì)算機(jī)輸出輻射的峰值波長(zhǎng)等于黑洞的半徑，因霍金對(duì)于黑洞輻射的研究而被命名為霍金輻射。
A.一千克質(zhì)量的黑洞計(jì)算機(jī)壓縮后，其能量?jī)?nèi)容和存儲(chǔ)容量沒(méi)有發(fā)生改變，仍能像以前一樣每秒執(zhí)行1051次運(yùn)算。
B.黑洞計(jì)算機(jī)的體積越大，其存儲(chǔ)容量也就越多�？偞鎯�(chǔ)容量正比于粒子數(shù)，也正比于體積。
C.當(dāng)引力起支配作用時(shí)，黑洞上所能存儲(chǔ)的信息容量就較少，是因?yàn)楦髁Ｗ又g相互聯(lián)結(jié)，表面積減小。
D.七十年代，霍金和以色列希伯來(lái)大學(xué)的Jacob Bekenstein通過(guò)計(jì)算證實(shí)黑洞所能記錄的信息在壓縮前后是不同的，總能量?jī)?nèi)容正比于它的表面積。
7.下列關(guān)于黑洞計(jì)算機(jī)的運(yùn)行，表述正確的一項(xiàng)是
A.黑洞計(jì)算機(jī)的輸入是將數(shù)據(jù)以物質(zhì)或能量的形式編碼，然后投入到黑洞內(nèi)。投入物質(zhì)越少處理的速度就越快。
B.粒子在黑洞計(jì)算機(jī)內(nèi)垂直落下的過(guò)程中，一直進(jìn)行著快速計(jì)算，當(dāng)進(jìn)入引力奇點(diǎn)后，就永遠(yuǎn)的消失了。
C.黑洞計(jì)算機(jī)以霍金輻射的形式進(jìn)行輸出，輻射極其強(qiáng)烈的伽馬射線，被粒子檢測(cè)器俘獲并解碼，為人類所用。
D.黑洞的輻射速率與其尺寸成反比，因此，有些較大的黑洞吞噬物質(zhì)速度越慢，其能量損失就越快。
參考答案：
5. B（B項(xiàng)信息在第一自然段，說(shuō)“黑洞的體積與它的質(zhì)量成反比”錯(cuò)誤，應(yīng)該是成正比。A項(xiàng)是從最后一自然段“一個(gè)黑洞可不被看做是固定的物體，而被看做是以最大可能速率執(zhí)行運(yùn)算的物質(zhì)的短暫集合”一句中提取的。C項(xiàng)信息在第一段。D項(xiàng)信息在第五段和第六段，均與原文信息吻合。）
6. C（C項(xiàng)見第二自然段“當(dāng)引力起支配作用時(shí)……總存儲(chǔ)量正比于它的表面積”，該項(xiàng)信息即源于此。A項(xiàng)“存儲(chǔ)容量沒(méi)有發(fā)生改變”錯(cuò)，存儲(chǔ)容量發(fā)生了改變。B項(xiàng)“總存諸容量正比于粒子數(shù)，也正比于體積”缺少前提條件“當(dāng)引力小到可忽略時(shí)”。D項(xiàng)，不是“總能量?jī)?nèi)容正比于它的表面積”，而是“總存儲(chǔ)容量正比于它的表面積”，偷換概念。）
7. B（由原文“垂直落下的粒子彼此相互作用，在到達(dá)……粒子到此則不復(fù)存在”可知B項(xiàng)正確。A項(xiàng)“投入物質(zhì)越少處理的速度就越快”錯(cuò)誤，文中無(wú)此信息，屬于無(wú)中生有。C項(xiàng)“輻射極其強(qiáng)烈的伽馬射線”錯(cuò)誤，原文為“這一波長(zhǎng)等于極強(qiáng)烈的伽馬射線的波長(zhǎng)”，只是把輻射的波長(zhǎng)與伽馬射線的波長(zhǎng)作了比較，不能就此說(shuō)明黑洞計(jì)算機(jī)輻射的就是伽馬射線。D項(xiàng)“吞噬物質(zhì)速度越慢，其能量損失就越快”錯(cuò)誤，原文是“大黑洞的能量損失，比它們吞噬物質(zhì)要慢得多”，就此可以證明黑洞的能量損失比其吞噬物質(zhì)的速度還要慢。）
