對於一個不懂萬有引力和彎曲時空的人來說,黑洞已經足夠離奇。最近,霍金還提出,黑洞並不存在,灰洞才存在。
如果一個物體(具體是天體)有足夠大的質量,那麼,在萬有引力的作用下,它最終會坍縮成黑洞,這是連光也看不見一縷的神奇天體。通常,這種天體的質量非常大,至少有三個太陽那麼重。如果黑洞是「黑」的,貌似它將永存下去,因為它不會發射任何東西包括光。
不過在1974年,霍金指出,因為神奇的量子效應,黑洞並不「黑」。它會緩慢地輻射光以及其他粒子,只是速度很慢很慢。一個恆星大的黑洞通過這種輻射,慢慢消耗它的質量直到完全消失,需要極長極長的時間,這要比宇宙存在的時間更久遠。
不過,霍金輻射本身就引起了一個巨大的理論問題。比如說,我們可以想像一個極端規則的氣體或者物質狀態,經過萬有引力後坍縮成黑洞,通過霍金輻射變成雜亂無章的狀態,這個過程完全破壞了量子力學規律。也就是說,萬有引力+量子力學破壞了量子力學,這讓理論物理學家十分尷尬。
於是,在過去四十年,特別是近二十年,理論物理學家想方設法,試圖解決一個簡單態變成複雜態的問題,但從來沒有真正成功。有人說,也許這種過程類似煤球燃燒,雖然簡單的態變成了複雜的煤灰和光,但其中有脈絡可循。也許的確如此,只是物理學家還不知道如何論證黑洞輻射類似煤球燃燒。也有一個大致理論認為,黑洞輻射確實如煤球燃燒一般。
但在前年,一些美國物理學家認為,假如這個大致理論是對的,便會發生離譜的事情……
詳情請見2014年第10期《科學24小時》
李淼:中山大學教授,天文與空間科學研究院院長。主要研究領域為量子場論、超弦理論以及宇宙學。