我们可能活在一个黑洞里面?这个疯狂的猜想,正在被越来越多科学家认真对待

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如果有人告诉你,宇宙其实是一个巨大的黑洞!你可能会觉得好笑,只是一个人异想天开的幻想罢了。

可科学家告诉你,先别急着笑。

这个听起来像科幻电影的猜想,不是民科拍脑袋,而是正经发表在物理学期刊上的理论,提出者是美国高校的物理学家,还入选过《国家地理》和《科学》杂志的年度十大发现。

这个猜想叫做『黑洞宇宙学』。

我们生活的这个宇宙已经拥有了138亿年历史、上千亿个星系,但是你此刻正在读的每一个字,可能整个都在一个黑洞的内部,我们宇宙所经历的一切,可能都是一个黑洞的缘故,而那个黑洞,属于另一个更大的宇宙。

你所在的宇宙,是别人宇宙里一个黑洞的内侧。

更离谱的是,这个说法可能比现如今标准大爆炸模型,能解释我们所看到的更多的观测数据。

大爆炸,可能根本不是『爆炸』

要理解这个黑洞宇宙的猜想,就要先回到每个人都听过的大爆炸理论。

主流模型认为,138亿年前,宇宙从一个体积无限小、密度无限大、热量无限热的『奇点』开始,直到这个奇点轰的一声爆炸,膨胀成今天的样子。

这件事听起来很顺,但物理学家一直很尴尬,因为『奇点』意味着物理定律在那里全部失效,人们根本无法解释宇宙为什么会是从一个奇点开始。

密度无限大、体积无限小、温度无限高、时间空间从这里开始,一切公式到了奇点,都算不下去了。

科学家不喜欢『算不下去』的地方,那意味着理论有缺口,这时候,一个古怪的巧合出现了。

物理学家发现,宇宙大爆炸的奇点听起来是不是有些熟悉,一个密度无限大,体积无限小,那黑洞中心的奇点,和大爆炸的奇点,数学结构惊人地相似。

两者都是密度无穷大、曲率无穷大的『禁区』。

既然恒星坍缩能形成黑洞,那宇宙的诞生,会不会也是某种更大尺度的『坍缩』?

黑洞宇宙学,就从这里开始。

让物理定律不再崩溃的『救命稻草』

2010年,美国物理学家波普拉维斯基在《物理快报B辑》发表论文,给出了这个猜想的数学版本。

他用的不是爱因斯坦的原始引力理论,而是一个更完整的版本,爱因斯坦的嘉当理论。

这个理论多了一个爱因斯坦没写进方程的东西:挠率。简单说,广义相对论里,时空只会『弯曲』;在爱因斯坦嘉当理论里,时空还能『扭转』。

粒子是有自旋的,像一个个不停转动的陀螺。在极高密度下,这些转动粒子的自旋和时空挠率耦合,会产生一种巨大的排斥力。

这意味着什么?

意味着恒星坍缩成黑洞时,物质在压成密度无穷大的奇点之后,在某一刻再也『压不动了』,像压缩到极限的弹簧,突然猛地反弹。

这一反弹,就创造了新的空间。

在黑洞内部看:物质没有坠入无底深渊,而是反弹、膨胀,形成了一个崭新的宇宙。

从宇宙外面看,那个巨大的恒星坍缩变成了黑洞;从我们宇宙里面看,它就是我们的大爆炸。

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而那个母宇宙,在我们眼中,就是一个白洞,时间的镜像,一个只能出不能进的世界。

三个巧合,让科学家不敢直接否定它

想必大家听完之后会觉得,太离谱了吧?如果只是数学上『说得通』,这个猜想大概只会躺在论文堆里。

但它居然和观测数据对上了,这才是最让物理学家挠头的地方。

巧合1:暗能量为什么会变化?

近年暗能量巡天(DES)的观测显示,宇宙膨胀似乎在加速,但暗能量的强度,可能随时间在减弱。

标准模型很难解释这件事。但旋转黑洞宇宙模型里,这几乎是自然结果,子宇宙继承了母黑洞的转动,膨胀到后期,那股『拧劲』会慢慢松弛,暗能量自然变弱。

巧合2:星系为什么大规模同向旋转?

天文观测发现,宇宙大尺度结构存在一种『偏好方向』,大量星系的旋转轴指向存在统计上的关联。

按照标准模型,宇宙诞生时产生大爆炸应该是四散而出,不该有这种方向性。但如果我们的宇宙是从一个旋转黑洞里『生』出来的,子宇宙会继承母黑洞的角动量,方向偏好就有了来源。

巧合3:黑洞的熵刚好够装下整个宇宙

物理学家算出,如果把我们可观测宇宙装进一个黑洞,这个黑洞该有的熵值,和宇宙本身的信息量,居然在同一个量级。

假设把宇宙中所有星系、恒星、行星、暗物质全部压缩,塞进一个巨型黑洞。算出这个黑洞视界表面积对应的最大熵上限,刚好≥当前宇宙所有物质的总熵。

通俗一点就是,如果整个宇宙本身就是一个巨型黑洞,它视界表面的信息容量,足够写下宇宙里一切粒子的所有状态。

三个巧合叠加,谁还敢拍胸脯说这只是胡思乱想?

说到这儿,肯定有人要问几个『灵魂问题』。

那我们不是随时会被黑洞撕碎?

其实并不会,黑洞的『撕碎』发生在视界之外,潮汐力会把人拉成面条。但如果整个宇宙就是黑洞内部,我们不在视界附近,而是在内部平稳膨胀的时空里,就像鱼住在深海里,不会觉得海浪有多可怕。

信息不是被黑洞吞掉了吗?那我们算什么?

这正是全息原理想解决的。物理学家提霍夫特等人指出,落入黑洞的信息并没有消失,而是以全息投影的方式,编码在事件视界这层二维『表面』上。

如果我们的宇宙在黑洞内部,那『视界』就是宇宙的边界,宇宙的全部信息,可能都投影在这层边界上。

换个细思极恐的说法,你此刻感知到的三维世界,可能只是某个二维边界上的一场投影。

最后,我们能验证吗?

科学家给出答案,暂时不能。这是这个理论最大的软肋,也是它至今仍是『假说』的原因。我们被锁在宇宙内部,就像鱼无法跳出鱼缸观察鱼缸。

黑洞之外还有宇宙,宇宙之中还有黑洞。

也许某个平行世界里,也有人正抬头看天,问出同样的问题,我们,是不是活在谁的肚子里?

科学家穷尽一生研究黑洞,最后发现,也许我们从来就没有离开过黑洞。这个猜想如果真的成立,那『边界』这个词就彻底失效了,宇宙没有外面,因为外面本身就是另一个里面。

无限套娃式的宇宙,听起来荒诞,但物理学的历史反复证明:真理,常常比最狂野的想象,还要更狂野一点点。

最后,宇宙黑洞说还有一个合理之处,能解释光为什么跑不过宇宙膨胀速度,因为光出不去。

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