黑洞内部是什么？它们是通往另一个宇宙的通道，还是实际上包含着微型的其他宇宙？这些都属于边缘理论，但至今无人能确定答案。这些极其致密天体的事件视界——即一旦越过这个边界，连信息本身都无法逃脱其强大引力的点——让我们无法得知其内部的真相。

物理学预测，其中心存在一个无限密度的奇点，这似乎不可能，然而它目前仍是科学所能提供的最佳解释。

但数学为探索这些宇宙谜题的本质提供了另一条途径，一些理论家认为，它们可以用我们从小学时期就接触过却很少再思考的东西来描述：质数。事实上，质数“粒子”可能在其中心旋转，这在《科学美国人》一篇关于这一新兴研究的新文章中有所阐述。

“我认为许多高能物理学家实际上并不太了解数论中的那部分知识，”法国理论物理研究所的物理学家埃里克·珀尔默特对杂志说道。

快速回顾一下质数：它们是不能被更小的自然数整除的正整数，只能被1和自身整除。至关重要的是，每个数都可以表示为若干个质数的乘积，因此质数是数学中的基本单位；正如《科学美国人》所解释的，质数在某种程度上类似于物理学中的“基本粒子”，无法再进一步分解。

人们对素数的兴趣源于黎曼猜想，该猜想预测了素数看似随机的分布规律：如果你按顺序列出素数，2、3、5、7、11、13等等，它们出现的时间并没有明显的规律。尽管这一猜想自德国数学家黎曼于1859年提出以来一直是数论的核心，但至今仍未被解决。（证明该猜想的人将获得一百万美元奖金。）

120多年后，物理学家伯纳德·朱利亚受到启发，设想出一种基本的、不相互作用的粒子，其能级与素数相关。他将这类粒子称为“素子”，这些素子聚集在一起便形成了一种“素子气体”。他还进一步发现，用来描述它们性质的函数正是黎曼ζ函数，而这一函数正是黎曼猜想的核心所在。

素数依然只是理论构想，但近期研究显示，它们可能并非纯粹的数学发明。2025年发表的一项由剑桥物理学家领导的研究发现，黑洞奇点附近的量子领域自发形成了类似素数“共形”模式的结构，如同一片素子气体云。在后续论文中，研究人员推测，如果宇宙有五个维度而非传统的四个维度，那么奇点只能通过更奇特的“高斯”素数来描述。

“我们目前还不清楚，在奇点附近素数呈现出随机性是否具有更深层次的意义，”带领这项研究的剑桥物理学家塞恩·哈特诺尔对《科学美国人》表示，“不过在我看来，这种关联延伸到引力的高维理论，包括一些全量子化引力理论的候选方案，这一点非常引人入胜。”

珀尔穆特出版过运用黎曼思想描述量子引力的著作，他对这一领域的发展前景充满信心。

“我们试图理解的事物，比如量子引力中的黑洞，必定由某些优美结构所支配，”他告诉杂志，“而数论似乎是一种天然的语言。”