真的没有黑洞？

要对那些距离我们数万万亿英里、无法看到甚至无法用现有物理定律描述的天体的本质进行热切的争论，需要一种特殊的个性。然而，在现代天体物理学的混乱世界里，这样的人并不罕见。最近，他们卷入了一场关于黑洞本质的全面辩论，其中一些关于这些奇异天体最基本概念的观点突然受到攻击。尽管你在电影《星际穿越》中看到的那样，黑洞可能不是黑色的，它们也可能不是“洞”。一些理论家认为，黑洞的事件视界——光、物质和马修·麦康纳会从我们的宇宙中消失的边界——实际上是一个明亮、炽热的地狱。其他人则提出，黑洞更准确的描述应该是“灰洞”，具有模糊、渗漏的外边界。还有一些鼓动者认为，整个辩论都偏离了方向，因为大自然根本不可能形成黑洞。

这一切听起来可能像是理论上的自我陶醉，但关于黑洞的争论是另一场更大战斗的代理。目前，物理学被一分为二：量子力学描述的是小的、快速的现象，而广义相对论描述的是大的、慢的现象。但在黑洞周围的极端条件下，时间和空间会被拉伸到足以迫使这两种理论重叠。理解那个交汇点上发生的事情，对于发展出一种“万有理论”至关重要——一种描述整个宇宙的统一物理定律集，从大爆炸到巨无霸汉堡。

洞中之火！ 麻烦的开端，就像现代物理学中许多令人困惑的概念一样，源于斯蒂芬·霍金的头脑。四十年前，他意识到黑洞的事件视界本身是会渗漏的；量子过程允许粒子缓慢但稳定地流出黑洞，这个过程现在被称为霍金辐射。经过足够长的时间，黑洞可以完全蒸发。物质逃离所谓的“不归点”的想法令人惊讶（这是另一部关于黑洞的近期电影《万有理论》的一个关键情节），但落入黑洞的信息的命运才是真正困扰霍金同事的问题。

在霍金帮助制定的当前观点中，宇宙中的每一个事件都包含着量子信息。当物体落入黑洞时，它们会带着自身的信息一同进入。只要信息留在里面，这一切都还好，但如果黑洞蒸发了，事情就变得很奇怪了。相干的信息进去了，但出来的是纯粹的噪音——霍金辐射是100%无内容的。落入黑洞似乎会摧毁一部分现实，这简直说不通。霍金和其他理论家开始拼命寻找方法，阻止信息在第一时间落入黑洞，或者让信息逃脱，甚至接受有些信息可能真的会永远丢失的可能性。

2012年，加州大学圣巴巴拉分校的约瑟夫·波尔钦斯基提出了一个新颖的解决方案：一旦物体越过事件视界，它就会撞上一个“防火墙”——一个如此强烈的炼狱，它会抹去该物体所包含的所有量子信息。信息不会丢失，因为信息实际上并没有进入黑洞的内部。波尔钦斯基将事件视界视为一种量子擦除器，它能干净利落地解决信息悖论。如果你觉得这听起来像个可疑的答案，请放心，波尔钦斯基的许多同事（甚至波尔钦斯基本人）也这么认为——尽管原因可能和你预期的不同。问题在于，广义相对论的规则要求宇宙的各个地方都存在物理连续性，即使是在黑洞周围。比如，一个不幸的宇航员在穿越事件视界的过程中，应该不会经历任何不连续的体验。

或者这样想：在相对论中，物理定律从所有视角来看都是相同的。宇航员在进入的过程中可能会被挤压和拉伸，但仍然应该能够观察到物理定律的正常运行。而防火墙则非常不正常和不连续。现在我们面临一个新的悖论。此时，故事又回到了霍金，他认为一定有更好的出路。在他去年提交的一篇短文中，他提出事件视界根本不是一个明确的边界，而是一个混乱的区域，时间和空间在那里完全被搅乱。那里不会发生具体的物理事件——没有波尔钦斯基式的防火墙——但任何穿过那里的信息都会变得毫无意义。尽管霍金抛弃了事件视界的传统概念，但他并不否认黑洞的存在（正如一些令人兴奋的新闻报道所声称的那样）。相反，他提出黑洞更像是灰洞，由会散发能量和杂乱信息的模糊边缘定义。

我的脑子开始疼了，所以我请教了普林斯顿高等研究院的胡安·马尔达西纳，他是一位领先的黑洞理论家，也是一位中立的第三方。他认为防火墙概念不值一提，因为它在调和量子力学和相对论的关键任务上表现得非常糟糕。“它告诉我们该如何去做，”他说。那么，他喜欢霍金的方法吗？“不。他没有提出任何具体的东西，”马尔达西纳简短地回答。

当你试图解开黑洞之谜时，没有人能得到特殊待遇，即使是斯蒂芬·霍金。事件视界否认者 否认者就此登场了：人们认为，如果黑洞不断冒出悖论，那么问题可能出在我们对黑洞本身的理解上。我在一次宇宙学谈话中第一次接触到黑洞否认主义，当时北卡罗来纳大学的劳拉·梅尔西尼-霍顿提到，作为随口一提，“哦，我也证明了黑洞不存在。”在过去一年里，她写了两篇（一篇已发表，一篇待发表）论文，发起了挑战。

梅尔西尼-霍顿颠覆了霍金的旧想法。他考虑的是黑洞形成后释放的辐射。她转而关注一个巨大的、正在坍缩的物体在穿越事件视界之前产生的辐射。根据梅尔西尼-霍顿的分析，由此产生的能量和反作用力变得如此之强，以至于阻止了坍缩，使其逆转，并将一切都向外抛射。她说，结果是“烟花，而不是防火墙”。

事件视界和与之相关的悖论之所以不存在，是因为物理定律保证了坍缩的恒星会在变成黑洞之前自毁。辛纳洛·瓦兹（Cenalo Vaz），辛辛那提大学的一位物理学家，最近在研究围绕坍缩物体空间结构所施加的向外压力时得出了类似的结论。

如果黑洞不存在，我问梅尔西尼-霍顿，那么大多数星系中心的那些东西是什么？天文学家已经发现了那里存在微小但超大质量天体的清晰证据，它们在牵引恒星并搅动着炽热的气体盘。她的回答触及了黑洞最奇怪的方面之一。随着物质越来越接近事件视界，从外部观察者的角度来看，时间会变慢——也就是说，从我们和其他所有外部观察者的角度来看。在事件视界处，时间对我们来说似乎完全停止了。

即使物质从未真正到达事件视界，正如梅尔西尼-霍顿的理论所说，时间也可能被拉伸到如此剧烈，以至于一个突然的反弹或爆炸（从坍缩物体的角度来看）在我们看来可能只是一个静止的瞬间。

简单地说：对于人类观察者来说，黑洞不存在，因为我们永远无法看到它们形成。在传统观点中，恒星会继续坍缩，越过事件视界，最终到达一个被称为奇点的点。在持不同意见的观点中，恒星会坍缩到事件视界的边缘，然后停在那里，或者反弹并爆炸。但从我们外部的视角来看，两者基本上没有区别。我们看到的是恒星无限接近事件视界时的静止画面。一个宇航员走向恒星会立即知道答案，但他们发送的任何信息需要近乎无限的时间才能到达我们。

尽管如此，因为这种体验是可能的，所以必须有一个理论来描述它。

马尔达西纳与大多数主流物理学家一样，不屑于黑洞否认主义。他坚持认为，理解所有这些关于黑洞的疯狂争论的真正方法，是解决相对论和量子物理学之间根本性冲突。“一个完整的量子引力理论必须解决它们，”他强调。而这，或许就是黑洞的终极悖论：它们体现了我们对宇宙运作方式最深刻的科学理解，但许多方面我们又完全不了解它们。