Rethinking the origins of the universe

黑洞已长时间的吸引公众的想象力以及成为流行文化的主题，不管是从《星际迷航》还是到好莱坞。黑洞是完全不被人们了解的——这个宇宙中最黑而且最稠密的物体，甚至不会让光线从中逃脱。

如果你认为黑洞还不够奇怪，那么这样假设如何：它们根本不存在。

通过整合两个看似矛盾的理论，Laura Mersini-Houghton，一个来自UNC-Chapel Hill的艺术科学学院教授，用数学证明了黑洞从一开始就不可能形成。这个结果不仅强迫科学家重新思考空间与时间的构成，也让他们反思宇宙的起源。

“我依然没有从中回过神来，”Mersini-Houghton说道。“我们已经在研究这个问题上花了超过50年的时间，但这个结果又给了我们很多需要重新思考的难题。”

几十年来，人们一直认为黑洞是由一个超大质量的星体在自身引力的作用下在空间中探索成一个单一的点而形成的——想象将地球压扁，塞入一个只有花生大小的小球里——我们将这个点叫做奇点。所以故事的开始是，一个被称为事件视界的不可见薄膜围绕着奇点，跨过这个界限就意味着你永远不能够再回来。这就是为什么一个黑洞的引力强到足以让任何东西都不能够逃离的原因。

黑洞如此奇怪的原因是因为它使宇宙的两个基本理论互相矛盾。爱因斯坦的重力理论指出了黑洞的构成但是量子理论的一个基本定律是宇宙中没有任何信息能够凭空消失。人们努力想整合两种理论，但是只得到了数学上的无意义，使其成为了信息丢失的悖论。

1974年，史蒂芬霍金使用量子力学揭示了黑洞在散发辐射。从那以后，科学家们在宇宙中找到了更多与那种辐射相同的“指纹”，形成了一张不断增加的记录宇宙黑洞的表。

但是现在Mersini-Houghton描述了一种完全新奇的情景。她和霍金一样赞成当一个星体坍缩时会产生霍金辐射。但是，在她的结果中，Mersini-Houghton揭示出黑洞通过释放辐射，也会流失其质量。所以当其收缩时，不会再有足够的密度去形成一个黑洞。

在能够形成一个黑洞之前，这个正在死亡的星体会最后一次膨胀然后爆炸。奇点或者事件视界都不会形成。她的论文中最重要的一条信息便是：宇宙中没有任何一种能与黑洞一样的东西。

这篇论文，最近被提交给了ArXiv，一个未经同行评议的在线物理论文知识库，它给这个问题提供了精确的数值结果并且完成了与the University of Toronto的数值相对论专家，Harald Peiffer的合作。 Mersini-Houghton的一篇较早论文，最初提交给了ArXiv，被刊登在物理杂志Letters B上，也提供了一个近似的结果。

实验性的证据有一天可能会给判断宇宙中黑洞是否存在提供物理依据。但是现在，Mersini-Houghton说数学结果是毋庸置疑的。

许多的物理学家和天文学家相信我们的宇宙起源于一个奇点，并且从大爆炸时开始扩大。然而，如果奇点不存在，那么物理学家不得不重新反思大爆炸是否真的发生过。

“几十年来，物理学家一直在努力让这两个理论结合——爱因斯坦的重力理论和量子力学，但是这种假设让两个理论和谐的结合起来了。”Mersini-Houghton说。“真是件了不起的事。”

Mersini-Houghton’s ArXiv papers:


Approximate solutions:http://arxiv.org/abs/arXiv:1406.1525


Exact solutions:http://arxiv.org/abs/arXiv:1409.1837


By Thania Benios, Office of Communications and Public Affairs

Published September 23, 2014

原文地址：http://unc.edu/spotlight/rethinking-the-origins-of-the-universe/