圖片說明：科學(xué)家新的研究表明，黑洞可能并不存在。

（圖片來源：V. Beckmann et al./GSFC; ESA）

 

沒有人知道宇宙中到底有沒有黑洞。從黑洞這個(gè)概念提出的第一天起，科學(xué)家關(guān)于黑洞存在與否的爭論就沒有停止過。盡管黑洞理論能夠解釋一些問題，但宇宙也變得越發(fā)“詭異”和難以捉摸。最近，美國科學(xué)家在《物理評論D》（Physical Review D）上撰文指出，黑洞是不可能存在的。如果他們的認(rèn)識是正確的，那么天文物理學(xué)將經(jīng)歷一次新的變革，困擾科學(xué)家40余年的難題也將不攻自破。

 

簡單說來，黑洞就是空間中的一個(gè)點(diǎn)，它的萬有引力趨于無限大。在距離黑洞中心一定范圍之內(nèi)，它的引力大得連光都無法逃脫，這個(gè)范圍就是所謂的“視界”（event horizon）。1974年，理論物理學(xué)家史蒂芬•霍金提出，量子物質(zhì)能夠以某種“狡猾”的方式逃出黑洞。他認(rèn)為，粒子-反粒子對有一定的隨機(jī)幾率能夠瞬間以實(shí)物形式“跨”于“視界”之上——其中一個(gè)墜入黑洞，另一個(gè)則將能夠自由。這就是著名的“霍金輻射”（Hawking Radiation）。這一理論表明，黑洞并非只進(jìn)不出，它可以緩慢地釋放出一些物質(zhì)，被吸入黑洞的一切事物都最終能在幾十億甚至幾萬億年后“重見天日”。

 

這樣看來，黑洞就成了一個(gè)矛盾體：即“密不透風(fēng)”，又有所疏漏。這個(gè)兩難的問題已經(jīng)困擾了科學(xué)家40年之久。

 

在最新的研究中，美國凱斯西儲大學(xué)（Case Western Reserve University）的物理學(xué)家Lawrence Krauss和同事構(gòu)建了一個(gè)復(fù)雜的數(shù)學(xué)公式，能夠證明黑洞并不存在。Krauss表示，公式的關(guān)鍵在于引入了愛因斯坦提出的時(shí)間延緩效應(yīng)（relativistic effect of time）。

 

愛因斯坦在廣義相對論中指出，飛向黑洞的宇宙飛船中的乘客會(huì)感覺到飛船在加速，而在黑洞外部的觀測者看來，飛船的速度卻在變慢。而當(dāng)飛船到達(dá)“視界”時(shí)，這個(gè)速度可以慢到觀測者認(rèn)為飛船似乎會(huì)永遠(yuǎn)停在那里，但永遠(yuǎn)不會(huì)被湮沒。Krauss表示，時(shí)間能夠在那個(gè)點(diǎn)上停止下來，這就意味著時(shí)間對于黑洞而言是無限的。如果黑洞會(huì)不斷向外釋放物質(zhì)，質(zhì)量逐漸減少，那么它們在形成之前就已經(jīng)蒸發(fā)消失了。他說，這就好比是向一個(gè)沒有底的瓶子里倒水，永遠(yuǎn)倒不滿。

 

Krauss表示，沒有人真正見過黑洞?？茖W(xué)家會(huì)認(rèn)為宇宙中遍布著黑洞，可能是由能夠產(chǎn)生巨大引力的特大質(zhì)量恒星遺骸引起的類似效果。實(shí)際上，Krauss不是第一個(gè)這樣認(rèn)為的人。2005年3月，美國天體物理學(xué)家喬治•錢普拉因表示，宇宙中沒有黑洞，所謂的黑洞是由“暗能量”組成的巨大星體（參見更多閱讀4）。而在2006年7月，另一位美國科學(xué)家席爾德也發(fā)現(xiàn)了一個(gè)一直被當(dāng)作黑洞的類星體（參見更多閱讀5）。

 

NASA戈達(dá)德空間飛行中心（Goddard Space Flight Center）的天文學(xué)家Kimberly Weaver評論說，人們對黑洞和宇宙的認(rèn)識不會(huì)如此之快。盡管她十分欣賞凱斯西儲大學(xué)科研小組所描述的結(jié)論，但問題是人類目前的觀測還沒有找到任何能夠支持這一觀點(diǎn)的事實(shí)證據(jù)。Weaver說，天文學(xué)家確實(shí)在銀河系中央的超大黑洞附近觀測到星際物質(zhì)毫無蹤跡地消失。不過，到目前為止，也沒有人真正探測到“霍金輻射”，找到黑洞蒸發(fā)的證據(jù)。（科學(xué)網(wǎng) 任霄鵬/編譯）