非黑亦非洞：黑洞究竟是什麼？

黑洞是目前宇宙中最神秘的物體，因沒有光能逃脫它們的魔爪而得名。

但一項新的理論提出，黑洞可能根本就不是黑色的。根據一項新的研究，這些黑洞可能是暗星，它們的核心是奇異物理。這種神秘的新物理現象可能會導緻這些暗星發出一種奇怪的輻射；這種輻射反過來可以解釋宇宙中所有神秘的暗物質，它們能吸引一切，但不發光。

1暗黑星系

由于愛因斯坦的廣義相對論描述了物質是如何扭曲時空的，我們知道一些大質量恒星會不斷坍縮，縮成一個無限小的點——一個奇點。

奇點一旦形成，就會被視界包圍。這是宇宙中終極的單行道。在視界處，黑洞的引力非常之強，如果你想離開，你的速度必須比光速還要快。但運動速度超過光速是不可能的，任何超過這一門檻的東西都注定要永遠存在。

因此，黑洞誕生了。

這些簡單而又令人驚訝的說法經過了幾十年的觀察仍然成立。天文學家觀察到一顆恒星的大氣層被吸入黑洞。他們看到了圍繞黑洞運行的恒星。地球上的物理學家已經聽到了黑洞碰撞時發出的引力波。我們甚至拍下了黑洞“影子”的照片——黑洞是由周圍氣體的光芒雕刻出來的。

然而，黑洞科學的核心仍然存在神秘之處。定義黑洞的特性——奇點——在物理上似乎是不可能的，因為物質實際上不可能塌縮至一個無限小的點。

2普朗克引擎

這意味着，目前對黑洞的理解最終需要更新，或者用其他的理論來解釋黑洞的中心是什麼。

但這并沒有阻止物理學家們的努力。

一種關于黑洞奇點的理論用更容易接受的東西取代了那些無限小的被無限壓縮的物質點：一個難以置信的被壓縮的物質點。這被稱為普朗克核，因為這個理論認為，黑洞内的物質會被壓縮到最小的尺度，也就是普朗克長度，也就是1.6 * 10 米。

這真是太小了。

有了普朗克核心，它将不再是一個奇點，一個黑洞将不再擁有一個事件視界——不會有任何地方的引力超過光速。但對于外部觀察者來說，引力是如此之強，以至于它看上去和行動起來都像一個視界。雖然我們現在還沒有能力去做，但隻有極其敏感的觀察，才能看出區别。

3暗物質

根本的問題需要根本的答案，所以用“普朗克核心”來取代“奇點”并不是那麼牽強。不過，這個理論隻不過是一個模糊的輪廓，并不像物理學或數學那樣，可以自信地描述這種環境。換句話說，普朗克核在物理學上相當于一堆紙團。

這是一件很有用的事情，因為奇點需要一些嚴肅的、不落俗套的思考。而且可能會有一些額外的副作用。比如，解釋暗物質的奧秘。

暗物質占宇宙質量的85%，但它從不與光相互作用。我們隻能通過它對普通發光物質的引力效應來确定它的存在。例如，我們可以觀察圍繞星系中心運行的恒星，并利用它們的軌道速度來計算這些星系的總質量。

在2月15日提交給預印本數據庫arXiv的一篇新論文中，德國夫勞恩霍夫科學算法與計算研究所的物理學家伊戈爾·尼基廷提出了“激進奇點”的想法，并将其提升到了一個新的高度。根據這篇論文，普朗克核可能會發射粒子（因為沒有視界，這些黑洞也不是完全黑的）。這些粒子可能是我們熟悉的，也可能是全新的。

也許它們是某種可以解釋暗物質的粒子形式。尼基丁在文章中提到，如果黑洞真的是普朗克恒星，而且它們不斷地釋放出一股暗物質流，那麼我們就可以解釋星系内恒星的運動。

他的想法可能經不起進一步的探究（暗物質存在的證據遠不止它對恒星運動的影響）。但這是一個很好的例子，說明我們需要想出盡可能多的理論來解釋黑洞，因為我們永遠不知道它與宇宙中其他未解之謎之間可能存在什麼聯系。

作者: 保羅·薩特 Paul Sutter

FY:董美慧

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