撰文：亞(ya) 伯拉罕·洛布（Abraham Loeb）

　　翻譯：張二七

　　黑洞中心有一個(ge) 奇點，這裏時空曲率極大，已知的物理定律普遍失效。但如果奇點並未被囚禁在黑洞內(nei) 部，這些“裸奇點”就可能對外麵的世界產(chan) 生無法預測的影響。過去一些理論試圖規避裸奇點的存在，但在這篇文章中，哈佛大學天文學院院長，哈佛大學黑洞計劃的創始人Avi Loeb卻提出，我們(men) 可能已經探測到了裸奇點，隻是沒有意識到。或許未來的理論會(hui) 允許裸奇點的存在。

　　黑洞周圍連光都無法逃逸的區域被稱為(wei) 事件視界。就像那句關(guan) 於(yu) 拉斯維加斯的俚語（在拉斯維加斯發生的，都會(hui) 留在拉斯維加斯，whatever happens in Vegas stays in Vegas）一樣，在事件視界之內(nei) 發生的事情，也會(hui) 留在事件視界之內(nei) ，任何光、物質或是信息都無法從(cong) 此逃脫。
 

　　黑洞的事件視界不僅(jin) 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。所有進入黑洞的物質的最終歸宿都是奇點，在這裏，時空曲率極大，愛因斯坦廣義(yi) 相對論方程失效。幸運的是，事件視界“包住”了奇點，從(cong) 而將我們(men) 所在的宇宙空間與(yu) 其分隔開來。因此，盡管現有理論仍無法解釋奇點處發生了什麽(me) ，進入黑洞的物質去了哪，但這並不影響我們(men) 對事件視界之外的宇宙的認知。

　　但是，有沒有可能存在不被視界包裹的，“赤裸”的奇點——“裸奇點”呢。如果裸奇點真的存在，那麽(me) 在我們(men) 所處的時空中，現有的物理定律也將失效，我們(men) 將失去利用廣義(yi) 相對論預測未來事件的能力。

　　為(wei) 了避免這一大危機，物理學家羅傑·彭羅斯（Roger Penrose）在1969年提出了宇宙監督理論（the cosmic censorship hypothesis），這一理論推測，宇宙中存在一位“監督”，它禁止裸奇點的出現。如果這一理論成立，那麽(me) 那些廣義(yi) 相對論失效的區域就都被限製住了，在這些區域之外，廣義(yi) 相對論仍然有效。

　　不過，宇宙監督的存在真的是必要的嗎？我們(men) 知道，愛因斯坦的廣義(yi) 相對論方程組存在缺陷，它缺少了現代量子力學中的一個(ge) 重要變量。雖然目前仍然缺少完整的量子引力理論，但未來這個(ge) 理論或許就能夠解決(jue) 奇點的問題，從(cong) 而提供一個(ge) 可以解釋整個(ge) 時空的理論。在這個(ge) 理論中，也許並不需要宇宙監督的存在。
 

　　事實上，我們(men) 目前已經得到了一個(ge) 有力線索，證明很可能的確存在這樣一個(ge) 理論。1974年，斯蒂芬·霍金（Stephen Hawking）做出了一項重大預言：黑洞會(hui) 蒸發。根據量子理論，成對的“虛粒子”隨時隨地都有可能出現。通常情況下，這樣一對由正反粒子組成的虛粒子對會(hui) 迅速湮滅，但如果虛粒子對產(chan) 生在視界邊緣附近，或許會(hui) 導致一個(ge) 粒子出現在視界內(nei) ，另一個(ge) 出現在視界外，而外麵的那個(ge) 粒子可以帶著能量逃逸。粒子的逃逸會(hui) 讓黑洞不斷收縮至徹底消失，而那些逃逸的粒子也被稱為(wei) “霍金輻射”。

　　但如此一來，正在蒸發的黑洞就是一個(ge) 裸奇點了——因為(wei) 事件視界未能完整覆蓋這個(ge) 黑洞。然而，對於(yu) 那些質量大於(yu) 三個(ge) 太陽的黑洞，能釋放出的霍金輻射太弱了。而對於(yu) 一些在宇宙初期誕生的小質量原初黑洞來說，它們(men) 的視界過小，因此已經在漫長的宇宙曆史中蒸發殆盡了。目前，我們(men) 尚未探測到黑洞蒸發的證據。
 

　　除此之外，數學家和哲學家還在爭(zheng) 論，廣義(yi) 相對論中宇宙監督是否應當限製“合理的”時空範圍。與(yu) 此同時，也有人利用計算機解愛因斯坦方程組，來尋找極端條件下的裸奇點。

　　在最近哈佛大學黑洞計劃（ Black Hole Initiative）的一場報告會(hui) 上，一位哲學家提出，宇宙監督理論是現代廣義(yi) 相對論研究中最令人興(xing) 奮的問題。在他演講結束後，我隻產(chan) 生了一個(ge) 問題：“數學和哲學在此爭(zheng) 論不止，但天文學家卻能夠在宇宙中搜尋裸奇點的存在。如果我們(men) 觀測到了這些裸奇點，那還需要宇宙監督的存在嗎？”

　　我認為(wei) ，相比那些避開裸奇點的理論，我們(men) 更應當珍惜這個(ge) 找到它們(men) ，並且借此探索新的物理學領域的機會(hui) 。當然，就這一點而言，其關(guan) 鍵之處在於(yu) “裸奇點是什麽(me) 樣子的”，畢竟我們(men) 還並不知道答案。考慮到奇點處極大的時空曲率，裸奇點或許會(hui) 在一個(ge) 強大的能量火球內(nei) ，並會(hui) 釋放高能粒子。我們(men) 是否曾觀測這種火球呢？有沒有這樣一種可能，我們(men) 已經探測到了裸奇點，隻是誤解了它的性質，因此沒能認出來？

　　在記錄中，一種這樣的火球就是伽馬射線暴。這一天文現象通常伴隨著黑洞的形成或是中子星的碰撞，但並未將它與(yu) 裸奇點聯係起來。除此之外的另一種可能還有快速射電暴，不過我們(men) 仍不知道它究竟是什麽(me) 。

　　我們(men) 需要擦亮雙眼。如果真能用望遠鏡探測到裸奇點的話，這將是一個(ge) 檢測弦理論等量子引力理論的絕佳機會(hui) 。然而問題在於(yu) ，現有的各種量子引力理論並未預測裸奇點看起來會(hui) 是怎麽(me) 樣的。因此，觀測者應當做這一方向的領頭羊，包括搜尋大爆炸這個(ge) 裸奇點釋放出的引力波，盡管這非常有挑戰性。

　　本文作者：亞(ya) 伯拉罕·洛布（Abraham Loeb）是哈佛大學天文學院的院長，哈佛大學黑洞計劃的創辦負責人，以及哈佛-史密森天體(ti) 物理中心理論與(yu) 計算研究所的主任。他主要研究領域是黑洞、宇宙的未來及外星生命等。

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