我们的宇宙是否被困在黑洞里 科学家怎么说

我们的宇宙是否被困在黑洞里 科学家怎么说(图1)

黑洞的本质长期以来都充满谜团,但一些天文学家认为,答案可能比想象中更贴近我们自身。一种边缘性的天文学理论——“黑洞宇宙学”提出,我们实际上都生活在某个黑洞内部。这个黑洞甚至可能存在于另一个宇宙之中,而那个宇宙本身也处于一个黑洞之内,整个模型没有明确的终点。这一想法已有半个世纪历史,起初并未受到重视,然而近期一系列研究却为这一令人费解的宇宙模型带来了新的关注。

黑洞宇宙学由理论物理学家拉杰·库马尔·帕特里亚于1972年在《自然》期刊上发表的一篇研究中首次提出。他受到爱因斯坦相对论(如今已得到暗物质新地图的支持)以及天文学家卡尔·施瓦茨西德工作的启发。施瓦茨西德曾首次求解出爱因斯坦广义相对论方程组,他的研究显示,一定空间内所能容纳的质量存在上限,任何物体若被压缩至该空间内,都将坍缩成黑洞。这个极限被称为施瓦茨西德半径。例如,太阳的施瓦茨西德半径约为两英里。如果你将太阳压缩到一个仅两英里直径的球体内,它就会变成一个黑洞。

帕特里亚意识到,可观测宇宙的半径等于宇宙质量的史瓦西半径。这通常只会在黑洞中才会出现。

我们的宇宙是否被困在黑洞里 科学家怎么说(图2)

拉吉·库马尔·帕特里亚首次提出黑洞宇宙学,也就是施瓦西宇宙学时,该理论并未获得主流认可。然而,2025年发表的两篇研究可能改变这一局面。第一篇发表在《皇家天文学会月报》上的论文,分析了詹姆斯·韦布空间望远镜拍摄的250多颗遥远星系的图像,目前该望远镜正借助人工智能进行优化。研究发现,约有三分之二的星系呈顺时针旋转,其余则呈逆时针旋转。在如此庞大的宇宙尺度上,这种旋转方向应当是均衡分布的。若多数星系朝同一方向旋转,可能意味着整个宇宙本身在自转。目前尚无明确解释,但这一现象与黑洞的行为相符。

另一项发表于《物理评论D》的研究进一步提出了一种新的宇宙形成模型,该模型与黑洞宇宙学理论相吻合。该模型认为,黑洞的引力坍缩也可能产生一次“反弹”,从压缩物质转变为膨胀物质。在此模型中,大爆炸并非宇宙的起点,而只是这样的“反弹”之一。如果你仔细思考,这个观点其实颇为惊人:大爆炸起源于一个奇点,而形成黑洞的引力坍缩同样会产生奇点。那么,若此前大爆炸之前的奇点本身也是由引力坍缩形成的呢?

我们的宇宙是否被困在黑洞里 科学家怎么说(图3)

如果我们的宇宙存在于一个黑洞内部,这会引发一系列重大问题。首先,这个黑洞本身又包含在什么之中?其次,我们可观测宇宙中的每一个黑洞内部又包含了什么?在拉吉·库马尔·帕特里亚20年前发表开创性论文提出黑洞宇宙学之后,物理学家李·斯莫林出版了《宇宙的生命》,书中提出每个黑洞的形成都会诞生一个新的宇宙。因此,我们的宇宙就存在于另一个宇宙之中,而我们所能观测到的每一个黑洞内部,也都包含着另一个宇宙。

斯莫林提出,每当一个新的宇宙在黑洞内部诞生时,都会发生一些随机变异,使这个宇宙与其他宇宙各不相同。这与达尔文的进化论相呼应,后者指出随机的基因变异为后代世代奠定了基础。通过“宇宙自然选择”这一力量,我们的宇宙逐渐演化出恒星,最终发展出生命本身。

目前我们尚无法用现有的工具和数据来明确证实或否定黑洞宇宙学或宇宙自然选择理论,但如果这些理论成立,将有助于解决我们宇宙认知中的一些未解之谜,比如暗物质可能早于大爆炸就已存在的证据。它还为我们描绘了一个更宽松的宇宙图景,在这个图景中,宇宙法则不再像过去认为的那样严格。