如果黑洞變白?

神秘的無線電信號
2012年11月2日, 一道強烈的無線電波從波多黎各的加勒比島上空劃過 。 沒有人可以直接用肉眼看見這個壯觀的“焰火”, 但是它被這里的阿雷西博天文臺305米寬的射電望遠鏡捕捉到了 。
射電天文學家一直在等待著這種信號:一個快速射電爆發 。 這種只持續千分之幾秒的極為明亮的射電脈沖, 是宇宙中極為罕見的現象, 迄今為止, 世界上所有的天文臺監視到這樣的事件總共也只有11次 。
這些奇怪的脈沖究竟是什么仍是一個謎 。 一些人認為它們來自致密星體或是黑洞在與恒星“跳舞”時產生的 。 一些人甚至提出一個大膽的想法, 聲稱它們可能是外星人發過來的信號 。
最近又有人提出了新的解釋, 認為這種信號是黑洞以一種全新的方式產生的 。 如果真的是這樣的話, 那么這將會改變我們對宇宙的理解, 還能把兩種水火不容的物理理論結合起來 。 它甚至是我們能解釋一切的開始 。

如果黑洞變白?



黑洞內的奇點
沒有什么比我們在試圖理解黑洞時更有困惑感了 。 黑洞是一種時空區域, 它們的引力如此強烈, 以至于沒有什么可以從黑洞中逃離出來 。 不管是什么, 一個光子或是一位英勇無畏的宇航員, 掉進黑洞就再也出不來 。
這個結論是廣義相對論告訴我們的 。 根據廣義相對論, 所有物質最終會擠在黑洞的中心, 在那里會形成一個奇點:一個密度無限大的點 。 而這種無限大的性質使得目前所有的物理定律失效, 因此, 沒人會知道奇點那里發生了什么 。
當前的物理學中, 描述引力的理論是廣義相對論, 描述極為微小的空間下的理論是量子力學 。 為了搞清楚黑洞的奇點究竟是怎么一回事, 我們需要知道在極為微小的空間中引力是如何發生作用的 。 也就是說, 我們需要一個把廣義相對論與量子力學結合起來的理論, 即找到一種量子引力理論 。 但可惜的是, 把這兩個理論結合起來的難度很高, 我們不知道這樣的理論究竟該是什么樣子的 。
物理學家急需一個指引, 使得他們找到通往量子引力理論的正確道路 。 而現在, 一些科學家覺得這個快速射電爆發可能就是大家所等待的一個指引 。
如果黑洞變白?



黑洞變白洞
新的想法來自于美國巴德學院的哈爾·哈格德和法國艾克斯-馬賽大學卡爾羅·羅威利一起做的研究 。 哈格德是圈量子引力論(一種量子引力候選理論)的奠基人之一, 圈量子引力論認為時空是由無數個細小的纖維圈構成的一種“織品” 。 從遠處看, 這個“織品”好像是連續光滑的, 但從近距離看, 這個“織品”是由微小的不可分割的纖維圈構成的 。 這種纖維圈就是時空本身的量子——時空最小的結構 。
他們把圈量子引力論應用到黑洞那里, 得到了一個驚人的結論:黑洞中心物質密度達到一定值時就變得不可壓縮 。 也就是說, 黑洞內部并不存在奇點 。 相反, 繼續擠壓會使得時空的纖維圈產生一個向外的壓力, 發生“量子反彈”——一場會破壞整個黑洞的爆炸 。
這并不是物理學家們第一次提出把黑洞變沒的把戲 。 例如, 霍金就曾經提出一種基于熱力學定律的機制, 這會使得一個黑洞發生蒸發, 直至最終消失, 盡管這要花費極為漫長的時間 。 不過, 哈格德和羅威利提出的這個新理論是很不尋常的, 其中關鍵的一點是, 黑洞發生量子反彈后, 就變成了一個白洞 。 白洞與黑洞正好相反, 是一個只出不進的時空區域, 它“吐出”的粒子永遠無法再被它吸收 。

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