物质穿越黑洞事件边界时，黑洞本身波澜不惊。

　　据国外媒体报道，长时间以来，物理学家一直坚称人类不可能揭开黑洞之谜。任何物体一旦进入黑洞便一去不返，无法开展研究。少量物质和能量也许能够以“霍金辐射”的形式逃离黑洞的魔爪，但任何落入黑洞的物体都将从实体宇宙中消失不见。

　　现代物理有这样一条基本假设：任何物体只要落入黑洞，就无法再联系到它，也无法预测其未来情况。任何观察者都不可能在黑洞内部存活，甚至来不及瞥一眼四周，就会彻底湮灭。

　　然而，一群来自葡萄牙、加拿大、荷兰和美国的数学家和物理学家则试图在该假说中找到一个缺口。目前该研究规模还很小，但已经在学界激发了不少兴趣和相关研究。

　　研究人员在在1月17日发表在期刊《物理评论快报》（Physical Review Letters）上的论文中指出，在一些极端情况下，理论中的观测者能够穿越黑洞边界，且不会立即毁灭。假如你驾驶坚不可摧的宇宙飞船冲入这些奇点（即黑洞的物质和能量全部消失的点）的事件边界，也许还能活着看一眼黑洞内部的模样。这一理论如同在黑洞之谜上敲开了一道小小的裂隙。

　　要理解这对物理学家而言为何如此重要，首先要明白他们是如何看待宇宙的。

　　宇宙审查假说（cosmic censorship hypothesis）指出，黑洞边界如同一堵密不透风的墙，不可能观测其内部情况。该假说由数学家罗杰·潘洛斯（Roger Penrose）于1969年率先提出，后来史蒂芬·霍金（Stephen Hawking）、基普·索恩（Kip Thorne）等人对该假说展开辩论。几十年来，该假说屡经修改，但始终未被列为正式理论。但对一些研究人员而言，它就像一种信仰，能够完美整合现代宇宙模型中一些尚未弄清的问题。

　　但此次新发表的论文认为，宇宙审查假说在这些特殊黑洞的边界区域无法成立。如果观察者能够突破可预测、可观测区域，深入黑洞中的神秘地带，就意味着物理学有望将未知变为已知。

　　宇宙：一座未来牢笼

　　物理学家希望宇宙能像钟表一样运行。设置好所有原始条件，把这颗恒星放在这里，那颗行星安在那里，再在那边角落里放一波能量，接下来就交由宇宙法则决定整个系统如何随时间变化。物理学家假定所有物质都遵循隐形的“轨道”运行，从一个目的地奔赴下一个目的地。虽然人类和超级计算机预测未来的能力有限，但物理学家一般假定，未来如何早有定数。就连古怪随机的量子力学，其实也并未违背这条根本性的物理学决定论。

　　“在量子力学范畴内，有些事情当然是无法由决定论预测的，比如原子何时会衰变等。”加州大学伯克利分校数学家、克雷数学研究所的助理研究员皮特·辛茨（Peter Hintz）在采访中表示，“但我们可以预测量子可能衰变时间（和不可能衰变时间）的概率分布情况。”

　　从量子力学来看，宇宙由众多不断变化、相互交织的概率分布组成，这无疑比牛顿、甚至爱因斯坦构建的世界观复杂得多，也令人困惑得多。但它本质上仍未脱离决定论。世间万物都被禁锢在自己命定的轨道上，斗转星移，始终不变。

　　决定论唯一失效的地方便是奇点内部。如果将足够的质量和能量压缩在一起、使其坍缩成为一点，爱因斯坦法则便会失灵。突然之间，物理法则开始使不可能成为可能，使有限的答案成为“无限”。

　　奇点处的引力有多大？无穷大。奇点处的时空弯曲度有多高？无穷高。

　　在这种情况下，我们熟知的物理学可谓束手无策。

　　无论奇点内部会发生什么，现代物理学都无力解释。而根据潘洛斯对宇宙审查假说的解释，我们所在宇宙中的科学家永远无法获知真相。时空的结构决定了我们注定与事实无缘：所有已知的奇点要么被封锁在黑洞事件边界内部，要么隐藏在宇宙大爆炸之初那段不为人知的历史中。

　　虽说今年1月17号发表的那篇论文只是冰山一角，但它捅开的裂隙很可能越变越宽，直至颠覆整个宇宙审查假说。

　　辛茨和同事们指出，在特定情况下，黑洞周围的“死亡之墙”的确有可能瓦解。

　　在科学家探讨黑洞边界附近区域的宇宙审查假说应用情况时，讨论重点之一便是能量在接近奇点时如何表现。正统观点认为，时间在黑洞附近会放慢速度（如果你看过《星际穿越》，你肯定明白这一点）。如果在一名宇航员朝事件边界坠落的过程中向其发射一束白光，从宇航员的视角来看，时间的膨胀效应便会导致光线变化。对宇航员来说，时间流逝得越来越慢。但光源所处位置不变，光线一波波抵达的速度也不变。这样一来，每道光波波峰到达宇航员所在处的时间便似乎越来越快。这些电磁辐射（可见光也是其中一种）的波峰传递至宇航员处的速度越来越快，也就意味着在宇航员看来，波的频率不断加快。随着频率增加，光线相对宇航员发生蓝移，每秒携带的能量便越来越多。

　　在宇航员看来，这道温和的闪光不久便会变成一束炽热的伽马辐射。因此，就在奇点使空间高度扭曲、无从辨认的边界上，时间似乎完全静止，频率激增至无限高，能量也趋于无穷大，绝对不容生命存活。

　　这是可理解的物理范畴的最后防线，就像神话中看守地狱之门的三头犬一样，防线背后便是无穷无尽的虚空。它仿佛在警告人们：只要来到这里，你就会彻底湮灭。

　　然而，事实也许未必如此。按照辛茨和同事们建立的模型，上述能量蓝移之墙亦有消失的可能。

　　“在我们研究的模型中，宇宙中只有一个黑洞，并且宇宙已处于演化末期，我等其余物质早已灰飞烟灭，或者消失在了遥远的奇点中。”辛茨解释道，“这是一个漆黑、荒凉的世界。”

　　而他们描述的这个黑洞也不同寻常，带有很强的电磁电荷。

　　正常情况下，强带电粒子总会相互吸引、然后互相抵消。世界上强电荷有很多，例如用气球摩擦头发后、头发就会带上电荷。但大型物体所带电荷总能互相抵消，使总电荷为零。因此辛茨指出，他们此次研究的黑洞不太可能存在于真实宇宙之中。

　　不过，物理学家还是会研究带电黑洞，因为它们和快速旋转的黑洞非常类似。只不过后者虽然存在，却难以进行计算。

　　“电荷就类似于角动量。”辛茨指出。两者并不完全相同，但效果相似，因此物理学家有时在研究黑洞时会将两者进行对换。

　　结果发现，当黑洞所带电荷足够强时，另一种效应便会胜过蓝移效应，也许能拯救上面那位倒霉宇航员的生命：能量在接近黑洞时会逐渐衰减，而在该研究中，能量衰减的速度竟然超过了蓝移速度。因此能量不会在黑洞边界附近激增至无穷大，而是恰好相反，在边界处逐渐消逝。

　　“如果你在越过事件边界之后还能侥幸存活，决定论就会不攻自破，因为你无法预测此后会发生什么。”辛茨说道。

　　一石激起千层浪。该理论出现后，迅速吸引了大量后续研究。

　　1月29日，另一支数学家和物理学家团队在网站arXiv上发表论文，目前正等待同行评审。他们在论文中研究了同一个问题，只不过研究对象是更常见、也更难建模的快速旋转黑洞。

　　他们发现，如果没有辛茨等人设想的“带电黑洞”这一极端条件，宇宙审查假说仍然完整有效。在他们创建的模型中，能量束接近奇点时仍然会衰减，但速度不够快，无法阻止致命的蓝移效应。在现实与虚无的边界，仍可能燃起炼狱般的大火。

　　辛茨强调，他和同事们构建的宇宙模型“离现实相去甚远”。但此类抽象研究能够在人们广泛接受的现实概念中打开缺口，以实验物理无法企及的方式，探索全新的研究领域。

　　“对于黑洞的内部情况，很难从外部获取确凿的证据。”辛茨指出。

　　但此次研究说明，不管我们有没有这个眼福，宇宙中也许总有某种东西能一瞥黑洞内部的真相。（叶子）

 黑洞这一术语是不久以前才出现的。它是1969年美国科学家约翰·惠勒为形象描述至少可回溯到200年前的这个思想时所杜撰的名字。那时候，共有两种光理论：一种是牛顿赞成的光的微粒说；另一种是光的波动说。我们现在知道，实际上这两者都是正确的。由于量子力学的波粒二象性，光既可认为是波，也可认为是粒子。
 在光的波动说中，不清楚光对引力如何响应。但是如果光是由粒子组成的，人们可以预料，它们正如同炮弹、火箭和行星那样受引力的影响。起先人们以为，光粒子无限快地运动，所以引力不可能使之慢下来，但是罗麦关于光速度有限的发现表明引力对之可有重要效应。
 1783年，剑桥的学监约翰·米歇尔在这个假定的基础上，在《伦敦皇家学会哲学学报》上发表了一篇文章。
 他指出，一个质量足够大并足够紧致的恒星会有如此强大的引力场，以致于连光线都不能逃逸——任何从恒星表面发出的光，还没到达远处即会被恒星的引力吸引回来。米歇尔暗示，可能存在大量这样的恒星，虽然会由于从它们那里发出的光不会到达我们这儿而使我们不能看到它们，但我们仍然可以感到它们的引力的吸引作用。
 这正是我们现在称为黑洞的物体。它是名符其实的——在空间中的黑的空洞。几年之后，法国科学家拉普拉斯侯爵显然独自提出和米歇尔类似的观念。非常有趣的是，拉普拉斯只将此观点纳入他的《世界系统》一书的第一版和第二版中，而在以后的版本中将其删去，可能他认为这是一个愚蠢的观念。
 （此外，光的微粒说在19世纪变得不时髦了；似乎一切都可以以波动理论来解释，而按照波动理论，不清楚光究竟是否受到引力的影响。） 
 事实上，因为光速是固定的，所以，在牛顿引力论中将光类似炮弹那样处理实在很不协调。（从地面发射上天的炮弹由于引力而减速，最后停止上升并折回地面；然而，一个光子必须以不变的速度继续向上，那么牛顿引力对于光如何发生影响呢？）直到1915年爱因斯坦提出广义相对论之前，一直没有关于引力如何影响光的协调的理论。
 甚至又过了很长时间，这个理论对大质量恒星的含意才被理解。 
 为了理解黑洞是如何形成的，我们首先需要理解一个恒星的生命周期。起初，大量的气体（大部分为氢）受自身的引力吸引，而开始向自身坍缩而形成恒星。当它收缩时，气体原子相互越来越频繁地以越来越大的速度碰撞——气体的温度上升。
 最后，气体变得如此之热，以至于当氢原子碰撞时，它们不再弹开而是聚合形成氦。如同一个受控氢弹爆炸，反应中释放出来的热使得恒星发光。这增添的热又使气体的压力升高，直到它足以平衡引力的吸引，这时气体停止收缩。这有一点像气球——内部气压试图使气球膨胀，橡皮的张力试图使气球缩小，它们之间存在一个平衡。
 从核反应发出的热和引力吸引的平衡，使恒星在很长时间内维持这种平衡。然而，最终恒星会耗尽了它的氢和其他核燃料。貌似大谬，其实不然的是，恒星初始的燃料越多，它则燃尽得越快。这是因为恒星的质量越大，它就必须越热才足以抵抗引力。而它越热，它的燃料就被用得越快。
 我们的太阳大概足够再燃烧50多亿年，但是质量更大的恒星可以在1亿年这么短的时间内用尽其燃料，这个时间尺度比宇宙的年龄短得多了。当恒星耗尽了燃料，它开始变冷并开始收缩。随后发生的情况只有等到本世纪20年代末才初次被人们理解。 
 1928年，一位印度研究生——萨拉玛尼安·强德拉塞卡——乘船来英国剑桥跟英国天文学家阿瑟·爱丁顿爵士（一位广义相对论家）学习。
 （据记载，在本世纪20年代初有一位记者告诉爱丁顿，说他听说世界上只有三个人能理解广义相对论，爱丁顿停了一下，然后回答：“我正在想这第三个人是谁？”。）在他从印度来英的旅途中，强德拉塞卡算出在耗尽所有燃料之后，多大的恒星可以继续对抗自己的引力而维持自己。
 这个思想是说：当恒星变小时，物质粒子靠得非常近，而按照泡利不相容原理，它们必须有非常不同的速度。这使得它们互相散开并企图使恒星膨胀。一颗恒星可因引力作用和不相容原理引起的排斥力达到平衡而保持其半径不变，正如在它的生命的早期引力被热所平衡一样。
然而，强德拉塞卡意识到，不相容原理所能提供的排斥力有一个极限。恒星中的粒子的最大速度差被相对论限制为光速。这意味着，恒星变得足够紧致之时，由不相容原理引起的排斥力就会比引力的作用小。强德拉塞卡计算出；一个大约为太阳质量一倍半的冷的恒星不能支持自身以抵抗自己的引力。
 （这质量现在称为强德拉塞卡极限。）苏联科学家列夫·达维多维奇·兰道几乎在同时也得到了类似的发现。 
 这对大质量恒星的最终归宿具有重大的意义。如果一颗恒星的质量比强德拉塞卡极限小，它最后会停止收缩并终于变成一颗半径为几千英里和密度为每立方英寸几百吨的“白矮星”。
 白矮星是它物质中电子之间的不相容原理排斥力所支持的。我们观察到大量这样的白矮星。第一颗被观察到的是绕着夜空中最亮的恒星——天狼星转动的那一颗。 复制滴 还是希望你采纳。