第5章 黑洞,时间的终点

如果说大爆炸是时间和空间的起点,那么黑洞便是时间和空间的终点。宇宙在此形成了精妙绝伦的闭环。目前,我们对黑洞的认知,例如霍金辐射以及黑洞中心奇点的存在性,或许都尚待商榷。

黑洞,这一宇宙中的神秘莫测的天体,让无数科学家心驰神往。其密度惊人,连光也无法挣脱其束缚,是恒星或其他天体在特定条件下塌缩的产物。由于无法直接观测,科学家们只能通过间接效应来推断其存在。通常认为,黑洞的边界存在一个视界面,而其中心则是由一个质量极大、体积极小的奇点构成。

1971年,著名物理学家史蒂芬·霍金提出黑洞面积定理,这一理论指出,黑洞视界面积只能增大永远不会减少。三年后,霍金又提出了一项重要理论,霍金辐射,它描述了黑洞如何通过量子效应缓慢的释放能量并最终可能完全蒸发的过程。根据霍金的理论,在黑洞的视界面会随机发生量子涨落,凭空生出一个粒子和虚粒子,然后快速的互相湮灭,但如果其中一个虚粒子掉入黑洞,而实粒子逃到远处时黑洞的质量就会因此减小,这种现象就使得黑洞好像在发射粒子,这就是所谓的霍金辐射。

但我要说的是,霍金辐射或许并不存在,就像电影星际穿越里的情节那样,由于强大引力会导致黑洞附近产生明显的时间膨胀效应,当到达黑洞的视界面时,时间将会静止。因为黑洞视界面不经历时间流逝,自然也不会有量子的涨和落。因此霍金辐射或许并不存在。

正因如此,我们也可以大胆猜测。在黑洞内部或许并没有这么一个密度无穷大,体积无穷小,连相对论和量子力学都束手无策的奇点。因为当物质到达黑洞视界面的时候,时间便静止了,物质会被永远冰冻在视界面上,并不会继续向内掉落,因为掉落是一个过程,需要时间的参与,而黑洞是时间的终点,不再有时间流逝。

当一个人掉入黑洞会发生什么呢,相信很多人对这个问题很感兴趣,网上也有很多有意思的解答。这个问题要从两个视角解答,一个是观察者视角,一个是跌入者视角。先说观察者视角,当你看到你的朋友跌入黑洞时,你会看到他的动作会越来越慢,他的样子会变得越来越红,越来越暗,因为光波被引力拉长了,而且由于黑洞强大的潮汐力,导致他会像面条一样被拉长,最终他会永远冻结在黑洞的视界面上。因为他的时间从此处静止了。

如果我们从跌入者视角看会是什么样的呢?除了被拉成面条以外,你并不会感觉自己的动作变慢了,反而是你看外界,外面人的动作会变得越来越快,甚至整个星系的一生,对你来说都是昙花一现。你甚至能见证我们这个宇宙的最终命运。

当然,这只是理论上,外界的光不可能以可见波段进入你的眼睛,因为相对于黑洞外看黑洞内的红移,黑洞内看黑洞外则是蓝移,在你看来,外界的光会以极高的频率射向你,这种频率甚至比伽马射线还要高。在你跌入视界面前,你可能早就被伽马射线烧死了。不过从时间线上讲,当你跌入黑洞视界面的那一刻,整个宇宙都随着你走到了时间的终点。

我们来思考一个有趣的问题,假如有两个黑洞,它们相距数亿光年,有两个人,A掉进了其中一个黑洞,另一个人B,他在数亿年以后掉入了另一个黑洞,以他们的视角,当他们落入黑洞视界面的那一刻,他们会看到什么呢?他们会看到,A和B是同时掉入了同一个黑洞,没错,在外界看来他们是相隔数亿年掉入了距离遥远的两个黑洞,但以他们自己的视角,他们是“同时”掉入了“同一个”黑洞。因为黑洞既是时间的终点,也是空间的终点。在他们看来,落入视界面的那一刻,整个宇宙都变成了一个黑洞,或许,他们会看到所有的物质又重新聚合到一起,并再次开启一次宇宙大爆炸。也或许,你和我其实就生活在一个黑洞的内部。

关于黑洞信息悖论的若干猜想

黑洞信息悖论提出了一个令人费解的问题:当物体被黑洞吞噬时,其所携带的信息似乎会永远消失,这一观点与量子力学中的信息守恒原则相悖。

或许,当物质坠入黑洞之际,信息并未真正湮灭,而是以引力波这一独特形式释放回浩瀚的宇宙之中。尽管这种引力波极其微弱,难以捕捉,但其存在却是不容忽视的。引力波作为爱因斯坦广义相对论的重要预言,通常仅在黑洞合并或中子星剧烈碰撞等极端天文事件中方能被精密仪器探测到。然而,理论上而言,即便是我们日常生活中微不足道的眨眼、呼吸等动作,也会产生引力波,尽管其强度微乎其微,难以直接观测。同样地,当黑洞吞噬物质时,也可能会释放出极其微弱的引力波,这些引力波随后在宇宙中扩散,携带着原本可能“遗失”的信息。