這張圖片描繪了星系中心一個超大質(zhì)量的黑洞。這里的藍色部分代表黑洞附近輻射出的物質(zhì)。圍繞黑洞的灰色結(jié)構(gòu)，叫做環(huán)面，是由氣體和塵埃組成的。圖片來源：國家航空航天局\加州理工學(xué)院
中國科技網(wǎng)9月25日報道（張微）從《星際迷航》到好萊塢，黑洞一直以來都吸引著人們的眼球，是流行文化的一個重要話題。直到現(xiàn)在對他們的了解還不夠深入——他們是宇宙中超高密度天體，而且完全不反射光線。對于這個有爭議的研究，現(xiàn)在又提出了新的觀點——黑洞根本不存在。
綜合考量兩個看似矛盾的理論——引力理論和量子力學(xué)理論，北卡羅萊納大學(xué)藝術(shù)與科學(xué)學(xué)院的物理學(xué)教授勞拉莫思妮-霍頓已經(jīng)證明，從數(shù)學(xué)的角度而言，黑洞不可能在第一時間形成。這個研究成果不僅使科學(xué)家重新思考時空的結(jié)構(gòu)，也要重新思考宇宙的起源。
“我并沒有特別驚訝?！蹦寄?霍頓說，“對于這個問題我已經(jīng)研究了50多年，這個結(jié)果給了我很多的思考?！?/p>
幾十年來，黑洞被認為是由一個巨大的恒星在核聚變反應(yīng)的燃料耗盡而“死亡”后，發(fā)生引力坍縮形成的。黑洞的體積十分微小，只是太空中的一個點——就像地球被壓縮成像花生米大小的一個球體——被稱為奇點。圍繞著這個奇點的是一個無法偵測到的事物視界，又稱黑洞視界，它產(chǎn)生的引力場極為強勁，以至于任何物質(zhì)和輻射在進入到黑洞的視界（臨界點）內(nèi)，便再無力逃脫。也就是說黑洞外的物質(zhì)和輻射可以通過視界進入黑洞內(nèi)部，而黑洞內(nèi)的任何物質(zhì)和輻射均不能穿出視界。
黑洞如此匪夷所思的原因是它使兩個關(guān)于宇宙的基本理論相互矛盾。愛因斯坦的引力理論預(yù)言了黑洞的形成，但量子理論的一個基本定理指出，沒有來自宇宙的信息會永遠消失。如果將這兩種理論相結(jié)合就導(dǎo)致數(shù)學(xué)毫無意義，后來被稱為信息丟失悖論。
1974年，史蒂芬·霍金用量子力學(xué)理論證明，黑洞會發(fā)出輻射。從那以后，科學(xué)家們在宇宙中發(fā)現(xiàn)了與這種輻射相符合的一些蛛絲馬跡，證實了不斷增加的一系列宇宙黑洞的存在。
但現(xiàn)在莫思妮-霍頓給我們描述了一個全新的情景。她和霍金都同意，恒星發(fā)生引力坍縮，但黑洞并不能吞噬如此多的物質(zhì)，黑洞也會釋放一部分物質(zhì)，即會產(chǎn)生霍金輻射。但是，在她的最新研究成果中，莫思妮-霍頓表示，通過釋放輻射物質(zhì)，恒星質(zhì)量變小。正因如此，當它收縮后不可能形成具有超高密度的黑洞。
一個黑洞能夠形成之前，是“垂死”的恒星最后一次膨脹然后爆炸消失。這個結(jié)果導(dǎo)致不會形成奇點，也不會形成視界。她的研究成果顯而易見：沒有所謂的黑洞。
莫思妮-霍頓與多倫多大學(xué)的數(shù)值相對論專家哈拉爾德佩弗進行合作研究，最近提交給ArXiv（一個物理學(xué)在線資源論文庫）的論文中，對這個問題提供了精確的數(shù)學(xué)解決方法。6月份，莫思妮-霍頓發(fā)表在物理快報B期刊上的論文，提供了近似的解決方法。
也許有一天實驗數(shù)據(jù)會提供宇宙中是否存在黑洞的物理證據(jù)。但現(xiàn)在，莫思妮-霍頓說，數(shù)學(xué)模型的研究方法方法是結(jié)論性的。
許多物理學(xué)家和天文學(xué)家認為，我們的宇宙起源于一個奇點的大爆炸。如果奇點不存在，那么物理學(xué)家們就學(xué)要重新考慮宇宙大爆炸是否曾經(jīng)發(fā)生過。
“幾十年來，物理學(xué)家們一直試圖將愛因斯坦的引力理論和量子力學(xué)理論統(tǒng)一起來，但這種情況下，如何將這兩種理論合并統(tǒng)一。”莫思妮-霍頓說，“這是一個大問題?！?/p>
