1974年，英国物理学家斯蒂芬·霍金在《自然》杂志上发表了一篇论文。他用量子场论的方法计算了黑洞事件视界附近的真空涨落，结论是：黑洞不是全黑的，它会向外辐射粒子，这种辐射后来被命名为霍金辐射。辐射的温度和黑洞质量成反比，质量越小温度越高，蒸发越快。太阳质量的黑洞蒸发需要10的67次方年，比宇宙年龄长得多；但一个很小的原初黑洞可能现在正在蒸发爆炸。

问题出在蒸发完成之后。假设一本书掉进黑洞，这本书上每一个粒子的量子态信息，按照量子力学的幺正性原理，原则上可以被完整复原。但霍金辐射的计算结果显示，辐射出来的粒子是热辐射，热辐射是完全随机的，不带任何掉入物质的信息。黑洞蒸发完之后，这本书的信息就从宇宙里消失了。这和量子力学的基本原理直接冲突。

这个冲突就是黑洞信息悖论。一边是广义相对论说的”视界以内的信息出不来”，另一边是量子力学说的”信息不能被销毁”。两边都是经过大量实验验证的基础理论，但在黑洞这个场景里对不上。

1997年，霍金和加州理工学院的基普·索恩站一边，加州理工学院的约翰·普雷斯基尔站另一边。他们打了一个赌：霍金认为信息在黑洞蒸发中真正丢失，普雷斯基尔认为信息会通过某种方式跑出来。赌注是一套《棒球全书》。2004年，霍金在都柏林的一次学术会议上公开认输，说黑洞蒸发过程中信息确实可以泄露出来，给了普雷斯基尔一套棒球百科全书。索恩没有跟着认输，他觉得霍金的论证还不够扎实。

但认输不等于问题解决了。霍金2004年的论证用的是欧氏量子引力路径积分方法，物理学界对这个计算是否真的解决了信息悖论一直有争议。2012年，艾哈迈德·阿尔姆海里、唐纳德·马罗夫、约瑟夫·波尔金斯基、詹姆斯·萨利四人写了一篇论文，简称AMPS。他们指出，如果假设信息能从黑洞跑出来，那在事件视界附近就必须出现一道”火墙”，把任何掉进去的东西瞬间烧成灰烬。但广义相对论等效原理说，一个自由落体穿过视界的时候不应该有任何特殊感觉。火墙的存在直接违反等效原理。信息悖论从”信息能不能跑出来”变成了”跑出来的话视界附近会出现什么”。

2019年到2020年，斯坦福大学的杰弗里·彭宁顿和普林斯顿大学的阿尔姆海里分别带队，用熵的纠缠计算方法重新算了黑洞蒸发过程。他们在数学里引入了一种叫”复制虫洞”（replica wormhole）的几何结构，把蒸发后期的黑洞熵算出来了。计算结果显示，辐射粒子之间确实携带了掉入物质的信息，信息没有真正丢失。这两组论文发表之后，物理学界认为信息悖论在数学上有了一个比较完整的解法，但这个解法依赖的复制虫洞到底是什么物理实在，学界还在讨论。

黑洞信息悖论的实验验证几乎不可能直接做。宇宙里天然黑洞的蒸发时间太长，人工制造黑洞目前没有手段。物理学家只能通过数学计算和思想实验推进。2025年到2026年，这个方向上的论文还在持续发表，主要争论点集中在：复制虫洞对应的真实物理过程是什么、信息从黑洞内部传到外部辐射的具体机制是怎样的、火墙是否真的不存在。

现实观测层面，2019年事件视界望远镜拍到了M87星系中心黑洞的照片，2022年拍到了银河系中心人马座A*的照片。这些照片验证了广义相对论对黑洞阴影的预言，但没有直接验证霍金辐射——霍金辐射的强度太弱，目前的望远镜分辨不出来。