在黑洞深處,空間的扭曲達(dá)到了令人難以理解的程度。在某個無限小的點上,密度達(dá)到無窮大,以至于用來描述質(zhì)量如何彎曲時空的愛因斯坦廣義相對論也不再適用——它就是奇點。在這里,人類既有的知識體系土崩瓦解。
盡管奇點令人望而生畏,但它們至少都安全地藏在黑洞的事件視界內(nèi),無法被人類觀察到。所謂事件視界,是一種時空的曲隔界限。視界中任何的事件都無法對視界外的觀察者產(chǎn)生影響。黑洞周圍就是事件視界,即連光都無法逃脫的邊界。
可是,如果奇點確實能夠存在于黑洞之外呢?近年來,由于陸續(xù)有研究者證明廣義相對論允許奇點存在于黑洞之外,這促使理論物理學(xué)家們結(jié)合關(guān)于引力的量子基礎(chǔ)的最新研究和見解,從更深層面來研究奇點。美國麻省理工學(xué)院的內(nèi)塔·恩格爾哈特表示,這些新見解“顛覆了我們對奇點的傳統(tǒng)思維方式”。
盡管很多問題懸而待決,恩格爾哈特和她的同事們已經(jīng)開始破譯量子領(lǐng)域與經(jīng)典引力之間的神秘聯(lián)系,并強(qiáng)調(diào)了一個革命性的觀點,即后者就像全息投影一樣從前者中產(chǎn)生。
繞不過的裸奇點,或推翻宇宙監(jiān)督假說
“奇點是什么?這是一個令人生畏的問題?!眳⑴c哈佛大學(xué)黑洞計劃的埃維塔·韋黑伊登說,“我們不知道它們是什么,我們根本不知道該如何描述它們”。
1915年,廣義相對論發(fā)表后不久,物理學(xué)家們就開始尋找其方程的解。根據(jù)這些方程,一個密度極高的物質(zhì)球會極大程度地扭曲時空,使其向一個密度和曲率都無限大的點墜落——這就是一直困擾著廣義相對論的奇點。
起初,許多宇宙學(xué)家都希望奇點只不過是理論上的虛構(gòu),但他們沒能如愿。1965年,著名宇宙學(xué)家羅杰·彭羅斯證明,奇點實際上是廣義相對論不可避免的結(jié)果,每當(dāng)物質(zhì)坍縮形成黑洞時,奇點就會出現(xiàn)。彭羅斯也因此獲得了諾貝爾物理學(xué)獎。