超大質(zhì)量黑洞模擬圖（圖片來(lái)源：NASA, ESA, and D. Coe, J. Anderson, and R. van der Marel (STScI)）

撰文：亞伯拉罕·洛布（Abraham Loeb)

翻譯：張二七

黑洞周?chē)B光都無(wú)法逃逸的區(qū)域被稱為事件視界。就像那句關(guān)于拉斯維加斯的俚語(yǔ)（在拉斯維加斯發(fā)生的，都會(huì)留在拉斯維加斯，whatever happens in Vegas stays in Vegas）一樣，在事件視界之內(nèi)發(fā)生的事情，也會(huì)留在事件視界之內(nèi)，任何光、物質(zhì)或是信息都無(wú)法從此逃脫。

黑洞的事件視界不僅困住了這些信息，還避免了宇宙中物理定律廣泛失效的情況出現(xiàn)。所有進(jìn)入黑洞的物質(zhì)的最終歸宿都是奇點(diǎn)，在這里，時(shí)空曲率極大，愛(ài)因斯坦廣義相對(duì)論方程失效。幸運(yùn)的是，事件視界“包住”了奇點(diǎn)，從而將我們所在的宇宙空間與其分隔開(kāi)來(lái)。因此，盡管現(xiàn)有理論仍無(wú)法解釋奇點(diǎn)處發(fā)生了什么，進(jìn)入黑洞的物質(zhì)去了哪，但這并不影響我們對(duì)事件視界之外的宇宙的認(rèn)知。

但是，有沒(méi)有可能存在不被視界包裹的，“赤裸”的奇點(diǎn)——“裸奇點(diǎn)”呢。如果裸奇點(diǎn)真的存在，那么在我們所處的時(shí)空中，現(xiàn)有的物理定律也將失效，我們將失去利用廣義相對(duì)論預(yù)測(cè)未來(lái)事件的能力。

為了避免這一大危機(jī)，物理學(xué)家羅杰·彭羅斯（Roger Penrose）在1969年提出了宇宙監(jiān)督理論（the cosmic censorship hypothesis），這一理論推測(cè)，宇宙中存在一位“監(jiān)督”，它禁止裸奇點(diǎn)的出現(xiàn)。如果這一理論成立，那么那些廣義相對(duì)論失效的區(qū)域就都被限制住了，在這些區(qū)域之外，廣義相對(duì)論仍然有效。

不過(guò)，宇宙監(jiān)督的存在真的是必要的嗎？我們知道，愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論方程組存在缺陷，它缺少了現(xiàn)代量子力學(xué)中的一個(gè)重要變量。雖然目前仍然缺少完整的量子引力理論，但未來(lái)這個(gè)理論或許就能夠解決奇點(diǎn)的問(wèn)題，從而提供一個(gè)可以解釋整個(gè)時(shí)空的理論。在這個(gè)理論中，也許并不需要宇宙監(jiān)督的存在。

事實(shí)上，我們目前已經(jīng)得到了一個(gè)有力線索，證明很可能的確存在這樣一個(gè)理論。1974年，斯蒂芬·霍金（Stephen Hawking）做出了一項(xiàng)重大預(yù)言：黑洞會(huì)蒸發(fā)。根據(jù)量子理論，成對(duì)的“虛粒子”隨時(shí)隨地都有可能出現(xiàn)。通常情況下，這樣一對(duì)由正反粒子組成的虛粒子對(duì)會(huì)迅速湮滅，但如果虛粒子對(duì)產(chǎn)生在視界邊緣附近，或許會(huì)導(dǎo)致一個(gè)粒子出現(xiàn)在視界內(nèi)，另一個(gè)出現(xiàn)在視界外，而外面的那個(gè)粒子可以帶著能量逃逸。粒子的逃逸會(huì)讓黑洞不斷收縮至徹底消失，而那些逃逸的粒子也被稱為“霍金輻射”。

但如此一來(lái)，正在蒸發(fā)的黑洞就是一個(gè)裸奇點(diǎn)了——因?yàn)槭录暯缥茨芡暾采w這個(gè)黑洞。然而，對(duì)于那些質(zhì)量大于三個(gè)太陽(yáng)的黑洞，能釋放出的霍金輻射太弱了。而對(duì)于一些在宇宙初期誕生的小質(zhì)量原初黑洞來(lái)說(shuō)，它們的視界過(guò)小，因此已經(jīng)在漫長(zhǎng)的宇宙歷史中蒸發(fā)殆盡了。目前，我們尚未探測(cè)到黑洞蒸發(fā)的證據(jù)。

除此之外，數(shù)學(xué)家和哲學(xué)家還在爭(zhēng)論，廣義相對(duì)論中宇宙監(jiān)督是否應(yīng)當(dāng)限制“合理的”時(shí)空范圍。與此同時(shí)，也有人利用計(jì)算機(jī)解愛(ài)因斯坦方程組，來(lái)尋找極端條件下的裸奇點(diǎn)。

在最近哈佛大學(xué)黑洞計(jì)劃（ Black Hole Initiative）的一場(chǎng)報(bào)告會(huì)上，一位哲學(xué)家提出，宇宙監(jiān)督理論是現(xiàn)代廣義相對(duì)論研究中最令人興奮的問(wèn)題。在他演講結(jié)束后，我只產(chǎn)生了一個(gè)問(wèn)題：“數(shù)學(xué)和哲學(xué)在此爭(zhēng)論不止，但天文學(xué)家卻能夠在宇宙中搜尋裸奇點(diǎn)的存在。如果我們觀測(cè)到了這些裸奇點(diǎn)，那還需要宇宙監(jiān)督的存在嗎？”

我認(rèn)為，相比那些避開(kāi)裸奇點(diǎn)的理論，我們更應(yīng)當(dāng)珍惜這個(gè)找到它們，并且借此探索新的物理學(xué)領(lǐng)域的機(jī)會(huì)。當(dāng)然，就這一點(diǎn)而言，其關(guān)鍵之處在于“裸奇點(diǎn)是什么樣子的”，畢竟我們還并不知道答案。考慮到奇點(diǎn)處極大的時(shí)空曲率，裸奇點(diǎn)或許會(huì)在一個(gè)強(qiáng)大的能量火球內(nèi)，并會(huì)釋放高能粒子。我們是否曾觀測(cè)這種火球呢？有沒(méi)有這樣一種可能，我們已經(jīng)探測(cè)到了裸奇點(diǎn)，只是誤解了它的性質(zhì)，因此沒(méi)能認(rèn)出來(lái)？

在記錄中，一種這樣的火球就是伽馬射線暴。這一天文現(xiàn)象通常伴隨著黑洞的形成或是中子星的碰撞，但并未將它與裸奇點(diǎn)聯(lián)系起來(lái)。除此之外的另一種可能還有快速射電暴，不過(guò)我們?nèi)圆恢浪烤故鞘裁础?/span>

我們需要擦亮雙眼。如果真能用望遠(yuǎn)鏡探測(cè)到裸奇點(diǎn)的話，這將是一個(gè)檢測(cè)弦理論等量子引力理論的絕佳機(jī)會(huì)。然而問(wèn)題在于，現(xiàn)有的各種量子引力理論并未預(yù)測(cè)裸奇點(diǎn)看起來(lái)會(huì)是怎么樣的。因此，觀測(cè)者應(yīng)當(dāng)做這一方向的領(lǐng)頭羊，包括搜尋大爆炸這個(gè)裸奇點(diǎn)釋放出的引力波，盡管這非常有挑戰(zhàn)性。