宇宙终级奥秘的藏身之所竟是黑洞

　　当夜幕降临，人们放眼夜空的时候，我们能看到最遥远、最古老的宇宙，其中隐藏着无穷无尽的奥秘之处。那么，宇宙的终级奥秘藏身何处呢?答案是黑洞!

 

　　现实中还没有其他物体能像它那样有如此鲜明的内外之别。生活在外部的我们只能看到它的外面，任何探测器都无法把它内部的信息带给我们。我们可以发送无线电信息和机器人探测器，这些使者一旦越过边界，就再也无法回头了……我们甚至都无法知道它们身上发生了什么。

　　这就是黑洞。视界是黑洞的边界，但并不是通常意义上的“表面”——它没有实质的分界线——却异常真实。视界之外，只要物体的速度足够高，便能挣脱黑洞的引力;而在视界之内，它若想离开，速度必须高于光速，而这是自然法则所禁止的。

　　从某种意义上来说，视界就是黑洞，因为我们通过任何手段都无法观察到它的内部。大自然把宇宙的终级奥秘隐藏在那里，并用一个只进不出的屏障守护着它。

　　更让人感觉神秘的是，根据广义相对论——这个我们对引力运作机制的最好解释，黑洞是没有特征的。它们可能诞生自恒星的死亡，也可能诞生自早期宇宙中由大量气体引发的引力坍缩，但结果却是一样的。用化学成份之类的方式来解释它形成的原因是毫无意义的。在宇宙中，黑洞所表现出来的唯一特性是它的质量和转速。

　　面对这种现象，人们戏称黑洞遵循的是“无毛定理”不管它内部有什么，视界之外都是光溜溜的。(这个名字是由杰出的物理学家约翰·阿奇博尔德·惠勒创造的，他显然并不是一位对发际线后退敏感的人。)而这个“无毛定理”所呈现的，是一个极具挑战性的谜题我们无从得知黑洞是删除了它所有的过往历史，“忘记”了它的过去和祖先，还是把这些信息保留在一个我们不知道的地方。假如这些信息已经被销毁，那就违反了量子力学的原理;而如果它们保留了下来，那就需要一个能够超越广义相对论的新理论。

　　黑洞内部不仅是宇宙中一个无法触及的区域。它还是许多极端物理学的实验室最强的引力和最活跃的量子过程。正因为如此，物理学家对黑洞内的一切都极为感兴趣，即便缺乏直接的实验或观测手段来验证他们的观点。

　　不管内部有什么，视界之外都是光溜溜的。

　　我们无法穿透视界光溜溜的“脑壳”，但这并不意味着我们对黑洞内部一无所知。不管科幻作品里怎么说，我们可以确定的是黑洞内并没有连接另一个空间或现实的通道(虫洞)。大部分物理学家都相当确定，要对黑洞内部进行描述，我们需要的是量子引力学——这是一种将量子物理和广义相对论统一起来的理论——或者可能是我们当前引力模型的某种修订版。这种理论的完整结构仍然未知，学者们已经对它的大致框架有所了解。

　　一种尝试来自雅可夫·鲍里索维奇·泽尔多维奇、雅各布·贝肯斯坦和史蒂芬·霍金。由于引力的量子理论不存在，他们将粒子物理和广义相对论结合起来，结果显示视界的温度并非是零，而且还会发光，虽然极其昏暗。这种光就是所谓的“霍金辐射”;当成双成对的粒子——如电子和正电子，或一对光子——在强烈的引力场中被制造出来时，其中一个粒子会坠入黑洞，另一个会逃离，从而产生这种辐射。

　　既然这些粒子的质量是由黑洞的能量(E = mc2)产生的，那么每当一个粒子逃逸，黑洞的质量就会减少一点。遗憾的是黑洞视界温度远低于我们所能看到的程度，霍金辐射要比其他光源昏暗得多。但不管怎样，假如存在质量极低的黑洞，它们就会因霍金辐射而显得相当明亮，而且衰减得相当快，最终蒸发殆尽。观察这类黑洞的消亡，可能有助于我们最终获知黑洞内的信息是否确实丢失，还是被视界藏在什么地方。

　　有意思的是，霍金本人认为这个问题已经解决了，至少在原理上是这样黑洞保留了它们吞掉的所有信息，就像在二维的图片中保留三维信息一样。他的假说是基于弦理论观点的，针对的是一个抽象的、拥有更高维度的宇宙，而在我们的四维宇宙(三维空间外加时间)中还行不通。，并不是所有人都接受霍金的论点，即便他们也同意黑洞不会忘记它们的起源。

　　根据推测，霍金辐射是由各种成份构成的，其中包括奇异粒子，如暗物质和引力子，而这些我们都还没有在实验室中发现过。虽然大自然残暴地试图阻止我们对它进行研究——因为微型黑洞极为罕见，甚至可能不存在——这确实是一个令人着迷的观点。我们能够看到较大黑洞产生的霍金辐射，但前提是它必须不怎么吃东西，而且要离我们非常近才行。(另一种方法是在实验室里制造一个微型黑洞，如果没有新奇的物理学方式，所需的能量就会超出我们的能力。)

　　著名的天鹅座 V404 是已知离地球最近的黑洞，它距离我们约有 8000 光年。虽然放在宇宙中这点距离只不过是一根发丝那么宽，但对于我们来说，这样的距离也已经足够远到我们根本无法对它进行近距离研究。(作为对比，旅行者 1 号这个飞得最远的人类探测器，此刻和地球的距离也只不过是 17 光时)。而距离我们最近的超大质量黑洞(质量超过太阳的 10 万倍)甚至更远26000 光年。它是银河系中心的怪兽，名为人马座 A。

　　我们之所以能够看到天鹅座 V404，是因为围绕在它周围的物质这些物质是它从伴星那里剥夺过来的，它们围绕着黑洞运行时会被加热，并释放出强烈的 X 射线和无线电辐射。高精度的观测手段使天文学家能够对 M87 星系内巨型黑洞周围距离很近的旋转气体进行测量。人马座 A 附近舞动的恒星和等离子体，则揭示了那个使我们的星系得以结合在一起的黑洞的存在。

　　随着技术的持续进步，我们对黑洞将会看得更清，对视界的描绘也会越来越细致。但大自然仍然会把它的秘密隐藏在黑洞内部，而且可能会一直到永远。