來源：環球科學
黑洞通往何處？（圖片來源：All About Space）
現在，你準備好要跳入一個黑洞。如果你能想辦法活下來（儘管這困難重重），等待著你的是什麼呢？如果你想方設法地要回頭，最終你會去到哪裡，又會經歷怎樣動人心弦的故事呢？
就像理察·馬西（Richard Massey）教授所說的那樣，所有這些問題都有一個簡單的答案：「沒人知道。」 作為杜倫大學計算宇宙學研究所皇家學會的研究員，馬西深知宇宙充滿了未解之謎。「落入黑洞邊界其實就是跨入了未知世界——一旦掉進去，沒人能夠發條訊息回來，」馬西說，「他們會被巨大的引力撕成碎片，所以我不相信有人掉進黑洞之後，還能去別的什麼地方。」
如果這個答案聽起來令人失望，這也是意料之中的。在愛因斯坦的廣義相對論根據時空和引力的關聯預言出黑洞之後，人們知道黑洞源自大質量恆星死亡後遺留的小而緻密的核心。如果這個核心的質量超過太陽的3倍，在巨大的引力作用下它會發生坍縮，直至所有物質匯聚到一個點（也就是奇點），而這個奇點就是黑洞密度無限大的核心。
由此產生的黑洞有著巨大的引力，甚至連光都無法逃離它。德國天文學家卡爾·史瓦西（Karl Schwarzschild）提出了「事件視界」（event horizon）的概念：一旦光線或物質越過事件視界，就永遠無法逃脫了。根據馬西的解釋，接近黑洞時，你的身體會因潮汐力作用被劇烈拉伸（也被稱為「義大利麵化」），最終到達奇點。至於你會出現在另外什麼地方——比如黑洞另一面——的想法，看起來都只是天方夜譚。
如果是蟲洞呢？
多年來，科學家一直在探索，黑洞是否有可能成為通向其他星系的蟲洞。有人甚至猜測，蟲洞可以通向另一個宇宙。
這種想法的產生已經有些時日了。早在1935年，愛因斯坦就與內森·羅森（Nathan Rosen）合作提出相關理論，認為宇宙中可能存在連接兩個不同時空的隧道。但直到20世紀80年代，這種理論才流行起來。當時，天體物理學家基普·索恩（Kip Thorne）推動了一場討論，主題就是物體是否能穿越蟲洞。
馬西表示：「當我還是個孩子的時候，我讀了基普·索恩關於蟲洞的暢銷書，這本書讓我對物理產生了興趣。」不過，現在看來蟲洞似乎並不存在。
索恩曾是好萊塢電影《星際穿越》的科學顧問，他在自己的著作《星際穿越中的科學》一書中寫道：「我們沒能在任何天體衰老的過程觀察到蟲洞的存在。」索恩表示，穿越這些理論隧道的時空旅行很可能只存在於科幻小說中，根本沒有可靠證據能表明黑洞允許這樣的穿越。
然而問題是，我們沒辦法接近並親自觀察它們。我們甚至無法拍攝黑洞內部的任何照片——既然光線無法逃脫黑洞的巨大引力，那麼相機根本無法捕捉其中的影像。目前的理論表明，任何越過事件視界的物體都會成為黑洞的一部分。更重要的是，由於事件視界附近的時間也彎曲了，這一過程會變得極其緩慢，因此我們沒辦法很快得到答案。
「我認為標準的故事答案是黑洞會通向時間的終結，」 哈佛大學天文學教授道格拉斯·芬克拜納（Douglas Finkbeiner）說，「一個遙遠的觀察者無法看到自己的太空人朋友是如何落入黑洞的。由於引力的紅移效應，我們觀察到的接近事件視界的一切都會不斷變紅、變暗淡。但這位朋友最終會落入黑洞，去到一個超越『永遠』的地方，無論那意味著什麼。」
也許黑洞能通向白洞
誠然，如果黑洞能夠通往星系的另一端或者另一個宇宙，那麼出口需要有與黑洞相反的東西。那會是白洞嗎？俄羅斯宇宙學家伊戈爾·諾維科夫（Igor Novikov）在1964年提出了白洞理論，他認為一個黑洞連接著一個存在於過去的白洞。與黑洞相反，光和物質能夠離開白洞，但是無法進入。
科學家一直都在探索黑洞與白洞之間的潛在聯繫。2014年，物理學家卡洛·羅維利（Carlo Rovelli）和哈爾·M·哈加德（Hal M。 Haggard）在一項發表於《物理學評論D》上的研究中闡述道：「有一個經典度量可滿足有限時空區域之外的愛因斯坦方程，在那裡物質坍縮成黑洞，然後又從白洞中出現。」 換句話說，黑洞吞下的所有物質都可能被拋出，而黑洞死亡後有可能變成白洞。
黑洞的坍縮並不會破壞其中的信息，相反它會經歷一次量子反彈，允許所有的信息逃逸。如果事實如此，這就能在一種程度上解釋史蒂芬·霍金（Stephen Hawking）曾經提出的理論。20世紀70年代，霍金探討了由於量子漲落而導致黑洞釋放粒子和輻射的可能性。
芬克拜納說：「霍金認為黑洞的壽命是有限的。」1976年，霍金在《物理學評論D》上發表了相關論文。根據他的計算，黑洞會因為輻射而損失能量、收縮並最終消失。因為霍金提出黑洞發射的輻射是隨機的，並且不包含任何落入其中的信息，黑洞的爆發將抹去大量信息。
這意味著霍金的想法與量子理論相矛盾，因為量子理論認為信息是守恆的。如果信息會丟失，那信息搜索就更加艱難，過去和未來也無從知曉。霍金的想法導致了「黑洞信息悖論」的出現，這個悖論長期困擾著科學家。有人說霍金根本是錯的，而霍金本人甚至也在2004年都柏林的學術會議上宣稱他犯了錯，並推翻了自己原來的想法。
所以，我們是否又回到了之前討論的概念，即黑洞吸收的信息都會通過白洞拋出？或許事實正是如此。在2013年發表於《物理學評論快報》的一篇論文中，美國路易斯安那州立大學的若熱·普林（Jorge Pullin）和烏拉圭共和國大學的魯道夫·甘賓（Rodolfo Gambin）基於圈量子引力理論（loop quantum gravity）對黑洞進行了研究，他們發現越接近中心引力越大，但穿過中心後引力變弱，任何落入黑洞的事物都會在宇宙的另一端被拋出。這項研究支持了黑洞只是個入口的假說。在這項研究中，奇點不存在，所以落入黑洞的事物不會因為撞上奇點而毀滅。這也意味著，信息不會消失。
也許黑洞不通往任何地方
但是物理學家艾哈邁德·阿爾姆海裡（Ahmed Almheiri）、唐納德·馬洛夫（Donald Marolf）、約瑟夫·波欽斯基（Joseph Polchinski）和詹姆斯·蘇利（James Sully）仍然相信，基於霍金的理論可以有進一步的發現。這4位科學家提出了AMPS火牆（或稱黑洞火牆）理論。根據他們的計算，量子力學可以將事件視界變成一堵巨大的火牆，任何接觸到它的東西都會立刻燃燒殆盡。從這個意義上講，黑洞不通往任何地方，因為甚至沒有東西可以進入黑洞。
然而，這一理論與愛因斯坦的廣義相對論相悖。根據相對論中的等價原理（equivalence principle），穿過事件視界的物體（或人）不會受到極端引力的影響，可以輕鬆落入黑洞。火牆理論可能遵循了目前宇宙中黑洞以外區域的物理學定律，但即便不違背相對論，它也破壞了量子場論，並暗示信息是可以丟失的。
潮汐瓦解事件的藝術想像圖。當恆星過於靠近超大質量黑洞時，黑洞的潮汐力會將其撕裂。（圖片來源：All About Space）
黑洞充滿了不確定性
讓我們的話題再次轉向霍金。在2014年發表的研究中，霍金迴避了「事件視界」這一說法，而是提出引力坍縮會產生「表觀視界」（apparent horizon），這意味著沒有任何東西會因視界而燃燒。
表觀視界會阻止光線離開黑洞中心，並持續「一段時間」。在霍金的新理論中，表觀視界只是暫時困住物質和能量，但最終，表觀視界會消失，並釋放物質、能量。這一解釋支持了認為信息不會消失的量子理論，如果能得到證明，這就意味著任何事物都可以從黑洞中逃脫。
霍金甚至更進一步，認為黑洞或許並不存在。他寫道：「黑洞的中心不存在奇點，黑洞應該被重新定義為引力場的亞穩定束縛態。」由於引力作用，表觀視界內的物質會逐漸向內移動，但永遠不會坍縮到中心。
然而，任何被釋放出來的信息都不再是它們被吞噬前的樣子。我們無法通過被釋放的信息還原它們進入時的狀態，這也會引起問題——尤其是當人們發現自己正置身於這樣一個令人驚慌的處境之中。他們再也沒法跟以前一樣了！
可以肯定的是，這個奇妙的謎團還會困擾科學家很久。羅維利和弗朗西絲卡·維多託（Francesca Vidotto）最近提出，暗物質的成份之一可能是黑洞蒸發後的殘留物。2018年，霍金的一篇關於黑洞和「軟毛」（soft hair）的論文被發布。「軟毛」是黑洞事件視界上的光子，它們會儲存落入黑洞的物質的信息。但由於事件視界的存在，這些信息從外部看來好像全部消失了。
這與物理學家約翰·阿奇博爾德·惠勒（John Archibald Wheeler）提出的無毛定理（no-hair theorem）截然不同。無毛定理的基礎是觀察者無法區分兩個不同的黑洞，因為黑洞的性質僅由質量、角動量和電荷這3個物理量確定，而其他信息（毛髮）全部消失了。這個理論已經引起了科學家的討論，但是距離解答「黑洞通往何處」的問題，還有很長的路要走。