如果跳进黑洞会怎样？被撕成碎片，还是能通往白洞？

现在，你要跳进一个黑洞。如果你能找到生存的方法，还有什么等着你呢？如果你想回头，最后你会去哪里，你会经历什么感人的故事？

黑洞通向哪里？(照片来源:关于太空)

写作|大卫·克鲁克斯

翻译|余

审校|吴菲

正如理查德·梅西教授所说，所有这些问题都有一个简单的答案:“没有人知道。”作为达勒姆大学计算宇宙学研究所皇家学会的研究员，马西知道宇宙充满了未解之谜。“掉进黑洞边界实际上是踏入了未知的世界——一旦掉进了这个世界，就没有人能发回信息，”马西说。“它们会被巨大的引力撕成碎片，所以我不相信任何人在掉进黑洞后还能去其他地方。”

如果这个答案听起来令人失望，那也是意料之中的。在爱因斯坦的广义相对论基于时空和重力之间的相关性预测了黑洞之后，人们知道黑洞起源于大质量恒星死亡后留下的小而致密的核心。如果这个核心的质量超过太阳的3倍，它将在巨大重力的作用下崩溃，直到所有的物质都汇聚到一个点(即奇点)，这就是黑洞密度无限的核心。

由此产生的黑洞引力如此之大，以至于光都无法逃离。德国天文学家卡尔·卡尔·史瓦西提出了“事件视界”的概念:一旦光或物质穿过事件视界，它就永远无法逃脱。根据马尔西的解释，当接近黑洞时，你的身体会被潮汐力的作用而剧烈拉伸(也称为“意大利面条”)，最终到达奇点。至于你会在哪里的想法，例如，在黑洞的另一边，这似乎只是一个寓言。

如果是虫洞呢？

多年来，科学家们一直在探索黑洞是否会变成通向其他星系的虫洞。一些人甚至推测虫洞可能通向另一个宇宙。

这个想法已经存在了一段时间。早在1935年，爱因斯坦就和纳森·罗森一起提出了一个理论，即宇宙中可能存在连接两个不同时间和空间的隧道。但直到20世纪80年代，这一理论才开始流行。当时，天体物理学家基普·索恩推动了一场关于物体是否能穿过虫洞的讨论。

马西说:“当我还是个孩子的时候，我读过基普·索恩关于虫洞的畅销书，这让我对物理学感兴趣。”然而，现在看来虫洞并不存在。

索恩是好莱坞电影《星际穿越》的科学顾问。在他的《星际科学》一书中，他写道:“我们没有观察到任何天体老化过程中虫洞的存在。”索恩说，穿越这些理论隧道的时空旅行可能只存在于科幻小说中，没有可靠的证据表明黑洞允许这种旅行。

然而，问题是我们不能亲自接近和观察他们。我们甚至不能拍摄黑洞内部的任何照片——因为光线无法逃脱黑洞的巨大引力，照相机根本无法捕捉图像。目前的理论表明，任何穿过视界的物体都将成为黑洞的一部分。更重要的是，随着事件视界附近的时间也变短，这个过程将变得非常缓慢，所以我们不能很快得到答案。

“我认为标准的故事答案是黑洞导致时间的终结，”哈佛大学的天文学教授道格拉斯·芬克贝纳说。“一个遥远的观察者看不到他的宇航员朋友是如何掉进黑洞的。由于重力的红移效应，我们在视界附近观察到的一切都会变红变暗。但这位朋友最终会掉进黑洞，去一个“永远”以外的地方，不管那意味着什么

也许黑洞可以导致白洞

诚然，如果黑洞可以通向星系的另一端或另一个宇宙，那么出口需要与黑洞相反的东西。那是一个白色的洞吗？俄罗斯宇宙学家伊戈尔·诺维科夫在1964年提出了白洞理论。他认为一个黑洞与过去存在的一个白洞相连。与黑洞相反，光和物质可以离开白洞，但不能进入。

科学家们一直在探索黑洞和白洞之间的潜在联系。2014年，物理学家卡尔罗·罗威利和哈尔·哈格德在《物理评论D》发表的一项研究中指出:“在有限的时空范围之外，有一个经典的度量标准可以满足爱因斯坦的方程，在这个范围内，物质坍缩成黑洞，然后从白洞中出现。”换句话说，所有被黑洞吞噬的物质都可能被抛出，黑洞在死亡后可能变成一个白洞。

黑洞的崩溃不会破坏其中的信息，相反，它会经历一个量子反弹，让所有的信息逃逸。如果是这样的话，它可以在一定程度上解释斯蒂芬·霍金曾经提出的理论。20世纪70年代，霍金探索了由于量子波动黑洞释放粒子和辐射的可能性。

芬克贝纳说:“霍金认为黑洞的寿命是有限的。”1976年，霍金在《物理学评论》上发表了一篇相关的论文。根据他的计算，黑洞会因为辐射而失去能量、收缩并最终消失。因为霍金提出黑洞发出的辐射是随机的，不包含任何落入其中的信息，所以黑洞的爆炸会抹去大量的信息。

这意味着霍金的想法与量子理论相冲突，量子理论认为信息是守恒的。如果信息丢失，信息搜索将变得更加困难，过去和未来将无从知晓。霍金的想法导致了长期困扰科学家的“黑洞信息悖论”的出现。有些人说霍金根本错了，霍金本人甚至在2004年都柏林学术会议上声称他犯了一个错误，并推翻了他最初的想法。

因此，我们是否回到了前面讨论的概念，即黑洞吸收的信息将通过白洞被抛出？也许情况就是这样。在2013年发表在《物理评论快报》上的一篇论文中，路易斯安那州立大学的豪尔赫·普林和乌拉圭*大学的鲁道夫·甘宾基于环量子引力理论研究了黑洞。他们发现离中心越近，引力越大，但是穿过中心后，引力越弱，任何落入黑洞的东西都会被抛到宇宙的另一端。这项研究支持黑洞只是入口的假设。在这项研究中，奇点并不存在，所以落入黑洞的东西不会被奇点摧毁。这也意味着信息不会消失。

也许黑洞不会通向任何地方

然而，物理学家艾哈迈德·阿尔梅里、唐纳德·马洛夫、约瑟夫·波尔钦斯基和詹姆斯·萨利仍然相信，根据霍金的理论，还可以有进一步的发现。这四位科学家提出了AMPS火墙(或黑洞火墙)理论。根据他们的计算，量子力学可以把视界变成一堵巨大的火墙，任何接触到它的东西都会立即燃烧起来。从这个意义上说，黑洞不会通向任何地方，因为任何东西都不能进入黑洞。

然而，这个理论与爱因斯坦的广义相对论相矛盾。根据相对论的等效原理，穿过事件视界的物体(或人)不会受到极端重力的影响，很容易落入黑洞。防火墙理论可能遵循宇宙中黑洞之外的当前物理定律，但即使它不违反相对论，它也破坏了量子场论，并暗示信息可能会丢失。

潮汐崩塌的艺术想象。当恒星离超大质量黑洞太近时，黑洞的潮汐力会将它们撕裂。(照片来源:关于太空)

黑洞充满了不确定性。

让我们再来看看霍金。在2014年发表的一项研究中，霍金避开了“事件视界”这个术语，并提出重力坍缩会产生一个“表观视界”，也就是说没有什么会因为视界而燃烧。

表观视界将阻止光在“一段时间”内离开黑洞中心。在霍金的新理论中，表观视界只是暂时捕获物质和能量，但最终，表观视界消失并释放物质和能量。这一解释支持了信息不会消失的量子理论。如果可以证明，这意味着任何东西都可以从黑洞中逃脱。

霍金走得更远，认为黑洞可能不存在。他写道:“黑洞的中心没有奇点，它应该被重新定义为重力场的亚稳态。”由于重力，表面视界中的物质将逐渐向内移动，但永远不会塌缩到中心。

然而，发布的任何信息都不再是消费前的样子了。我们无法恢复他们通过发布的信息进入的状态，这也造成了问题——尤其是当人们发现自己处于如此可怕的境地时。他们不能再像以前一样了！

可以肯定的是，这个奇妙的谜团仍将困扰科学家很长一段时间。罗利和弗朗西丝卡·维托托最近提出，暗物质的成分之一可能是黑洞蒸发的残留物。2018年，霍金关于黑洞和“软毛”的论文发表了。“软毛”是黑洞视界上的光子，储存着物质落入黑洞的信息。然而，由于事件视界的存在，所有这些信息似乎都从外面消失了。

这与物理学家约翰·阿奇博尔德·惠勒提出的无毛定理完全不同。无毛定理是基于这样一个事实，即观察者无法区分两个不同的黑洞，因为黑洞的性质仅由质量、角动量和电荷这三个物理量决定，而其他信息(毛发)则消失了。这个理论引起了科学家们的讨论，但是要解决“黑洞通向哪里”的问题还有很长的路要走。

原始链接:

https://www.livescience.com/where-do-black-holes-lead.html

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