黑洞內部到底有什麼?可以通向其他宇宙嗎?
更新于:2025-03-26 07:49:15

在浩瀚宇宙的奧秘中,黑洞的存在不僅僅是科幻小說的題材,也是現代物理學界的熱門話題。按照相對論的闡述,宇宙空間和時間的曲率結構使得穿越之旅似乎成了可能。回到過去的設想,固然讓人著迷,卻也孕育著一系列棘手的問題,促使科學家們提出了眾多假說來封堵這類時間旅行的現實性。

關於這一議題,若僅以科普為目的,前述內容已足夠啟蒙。深入探討則不可避免地涉及專業術語,這對於零基礎讀者而言,的確需要更多篇幅來解釋。不過,為了解答這一問題,我將簡明扼要地闡述:

在黑洞的領域,有一個著名的“無毛定理”,它指出我們只能把握黑洞三個基本的物理屬性:品質、電荷和角動量。

絕大部分科普文章之所以能夠深入解析史瓦西黑洞,是因為它在黑洞家族中相對簡單——只包含品質,不涉及其他兩種屬性。以它作為黑洞的典型代表,無疑便於普及理解。

但就是這樣的簡化,造成了公眾對黑洞認識的局限,通常只停留在強力的萬有引力和無限大的密度層面,或是進階到霍金輻射,認識到黑洞也有其生命週期。

然而,真實的情況遠比想像的複雜。穿越時空這一概念,實際上與黑洞的性質緊密相連。例如,在史瓦西時空的極限條件下,可能會出現兩個宇宙的景象,伴隨著一個黑洞與一個白洞,甚至可以通過一個蟲洞連接這兩個宇宙。但遺憾的是,這種蟲洞無法傳輸物質資訊,因此無法實現我們期望的時間旅行。

因此,在史瓦西黑洞的核心,並沒有另一個宇宙或是時間旅行的可能性。

但現實宇宙中的黑洞並非理想狀態,大部分黑洞都攜帶有角動量,而這正是由恆星演化為黑洞的過程中角動量得以保留的合理推論。

涉及到黑洞無毛定理中的其他兩個特性時,黑洞的內部變得更加複雜。至於具體如何,我們在此不多作贅述。單就時間旅行的角度來看,旋轉的黑洞會形成兩個視界,物質一旦越過內視界,似乎就有可能被傳送至另一個宇宙。然而,這個過程會破壞時間和空間的因果性,因此科學家們提出了“宇宙監督假設”,排除了時間旅行的可能性。

儘管如此,蟲洞的存在依然未被完全排除。如果放棄真空環境的前提,理論上,一個被負能量物質支撐開的蟲洞是可能存在的。這種蟲洞能夠允許閉合類時曲線,使得我們似乎可以回到過去。

但此類事件似乎打破了我們所熟知的因果法則。儘管有學者提出了調和的理論,霍金卻提出了時序保護性猜想,認為此類事件是不被自然規律所允許的,時間機器終究不會現身。