我们所认知的宇宙有没有可能本身就是一个黑洞?
没有可能。现有的黑洞模型提出了两种时空结构,分别是史瓦西的球对称结构和克尔的轴对称结构。前者指出黑洞存在一个奇点,后者指出黑洞存在一个奇环。它们都会使时空高度扭曲,并形成一个几何意义上的宇宙中心或宇宙对称轴。宇宙中心的设想和哈勃运动观测不符:一方面,哈勃运动是线性的,而时空曲率引起的运动是平方反比的;另一方面,哈勃运动的观测实际上以观测者为几何中心,观测结果是各向同性的,这与宇宙存在几何中心显然是矛盾的。且黑洞的形成过程会使所有的物质集中到奇点,在奇点到视界之间不能存在物质。物体越过视界以后,空间坐标和时间坐标会反转(物体的空间坐标类时、时间坐标类空),物质的空间形式会彻底崩溃,不能以视界外的方式存在,必然以其固有时方式运动到奇点。关于坐标反转,再多说几句。在相对论范畴,闵可夫斯基时空坐标轴是平直正交的,时间是其中一个轴。时空坐标反转就是坐标轴旋转pi/2,在数学上理解就是空间坐标从实数轴旋转到虚数轴。因时间坐标轴和空间坐标轴正交,所以空间轴的虚数轴实际上就是时间坐标轴。这个框架也可以有助于理解狭义相对论中的坐标变换和光速的极限性。广义相对论中通过等效原理把无穷小空间假设为惯性系,即闵可夫斯基空间,在黑洞视界内部到奇点之间适用。在奇点,广义相对论处于失效状态。某种意义上说,物体的温度在有限时间内达到绝对零度、物体的运动速度经过有限次加速达到光速、物质处于奇点,这些命题描述的是同一件事:曲率无穷大。再有一个思路供参考:守恒定律的实质是物质和时空的均匀性与对称性,它暗示宇宙是非常平直的。如果宇宙处于黑洞视界内部,因其时空高度扭曲,不可能有这样的内禀属性。
已知宇宙中,最神秘的天体就是黑洞。对于黑洞是什么、黑洞的作用等问题,已有许多理论加以探讨,但没有一个理论是完全可靠的。有一种猜想认为,黑洞实际上是孕育新宇宙的“妈妈”。有趣的是,如果这一理论是正确的,那么我们的宇宙便处在一个黑洞之中,这个黑洞外面则又是另一个黑洞,黑洞套黑洞,以此类推。
虽然这只是一种推测,但它确实解释了这个宇宙谜团。通过宇宙爆炸的速度,我们发现宇宙实际会比理论上更大一些。物理学家认为,宇宙大爆炸后不到一秒,黑洞就会在能量衰退前积蓄足够的能量。而这“不到一秒的时间”就是“暴胀”。没有人能够确定暴胀的成因,但极有可能是黑洞中的粒子所致。对于黑洞,不必深究,我们只需要知道黑洞中有自旋为1/2的粒子(spinning half particles)。当这些1/2自旋粒子彼此间相互作用就会制造出一种叫“扭力”的斥力。扭力解释了膨胀的原因,因为它能够给宇宙大爆炸一点额外的推力。