摘要：首先，最优秀的宇宙模型表明，时间与空间都有起点，那是一个亚原子点，被称为“奇点”。这个点拥有极致的热量与密度，在宇宙大爆炸期间迅速膨胀。其次，可见宇宙边界环绕着所谓的“事件视界”，这是一道无形的悬崖，越过它就无法再观测到任何事物，因为超出事件视界以后，宇宙的扩
地球是一个奇迹
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宇宙与黑洞在物理特性上的奇特相似让一些宇宙学家开始怀疑，我们的宇宙是否本就诞生于某个黑洞之中。｜图源：NASA GODDARD
在夜色中凝望星空，我们很容易以为，宇宙会永远运行下去。然而宇宙学家们很清楚，宇宙实际上是有极限的。
首先，最优秀的宇宙模型表明，时间与空间都有起点，那是一个亚原子点，被称为“奇点”。这个点拥有极致的热量与密度，在宇宙大爆炸期间迅速膨胀。其次，可见宇宙边界环绕着所谓的“事件视界”，这是一道无形的悬崖，越过它就无法再观测到任何事物，因为超出事件视界以后，宇宙的扩张速度超越了光速，致使部分区域遥远得连最先进的天文望远镜也无法企及。
奇点与事件视界两大要素，同时也是黑洞的重要特征。那些引力巨兽潜伏在宇宙各处，吞噬着气体、尘埃与光线。和宇宙一样，黑洞也受它们的事件视界所限，入其边界，一切不可观测，而且科学家认为，黑洞里面也藏着一个奇点。或许正是基于这些相似之处，最近有数篇科学论文提出：我们的整个宇宙，或许就存在于某个黑洞内部。
尽管这个设想稍稍超出了常规宇宙学的范畴，但“我们可能生活在黑洞中”的离奇可能性却并非吞云吐雾熬大夜的大学生脑袋里的狂想。“这无疑是个合理的念头，”加拿大滑铁卢圆周物理研究所的天体物理学家尼亚耶什·阿夫肖迪(Niayesh Afshordi)说，“只是还需要完善具体细节使其真正成立。”
黑洞宇宙理论简史
支撑我们理解宇宙的数学原理与描述黑洞的那些高度相似，二者皆源于阿尔伯特·爱因斯坦的广义相对论——该理论提出，天体在时空结构中创造畸变，这种弯曲不但主导着它们的运动，还解释了引力的原理。无独有偶，可观测宇宙的半径恰恰与一个质量等同于宇宙的黑洞相当。
经年累月，部分研究者由此提出一种可能：宇宙存在于黑洞内部。最早推演出具体细节的学者中有两位关键人物，分别是20世纪70年代理论物理学家拉杰·库马尔·帕斯里亚(Raj Kumar Pathria)和同时期数学家I.J.古德(I.J.Good)。
又过了20年，物理学家李·斯莫林(Lee Smolin)进一步推演提出，宇宙中每个黑洞都会诞生一个与原本宇宙存在些微物理性质差异的新宇宙，故而每个宇宙都萌芽自另一宇宙，它们突变、“演化”，继而创造子嗣宇宙。他称此过程为宇宙自然选择。
我们的宇宙是某个黑洞的反面
尽管上述观点没有任何一个成为绝对的主流，但许多物理学家仍认可黑洞和宇宙存在概念上的关联。“从数学角度看，它们高度同源，”同样来自圆周理论物理研究所的理论物理学家加扎勒·格什尼扎尼(Ghazal Geshnizjani)说，“二者某种意义上堪称彼此的镜像对称。”
一般认为，我们的宇宙始于奇点，它的密度无限大，早于大爆炸而存在。与之相反，黑洞则终于奇点，在这个奇小无比的垃圾处理点，万物皆被碾碎然后失去意义。
一个黑洞的事件视界——即奇点周围的球状边界，便是不可折返的临界点。虽然流行文化常把黑洞塑造成宇宙的吸尘器，但它们实际上是相对宁静的天体。航天器可以进入环绕黑洞的稳定轨道并再次逃离，除非滑过了事件视界——越过这条界线，任何物质都将永无归途。
宇宙的持续膨胀也驱动着与此类似的现象。通过望远镜观测深空，我们发现，越遥远的天体远离我们的速度越快。当距离足够大，这种扩张就会超越光速，将星星与星系推离得如此迅猛，直至它们消失在宇宙视界以外。看起来，就仿佛那些星星与星系都被一个内外颠倒的黑洞吞入囊中。
呼！是不是有点头晕脑胀了？别担心。科学家认为最关键的是：黑洞与宇宙之间这些表象上的关联未必能推导出二者实为一体的结论。要实现这项飞跃，物理学家需了解如果假设成立，将有哪些可观测的结果。
“我们构建理论，理论又衍生推论，”美国范德比尔特大学物理学家亚历克斯·卢普萨斯卡(Alex Lupsasca)说，“一个理论推导出的预言假如能被实验否定，那么我们就可以说，原假设存在矛盾或者谬误。”
该怎么知道你的宇宙是否位于黑洞之中
那么，假设我们的宇宙确实存在于某个黑洞内部，这会产生哪些可以观测到的结果？其一，宇宙将会存在某种天然的指向或方向性，即星系倾向于沿特定方向旋转；或者，大爆炸残留、弥漫在宇宙中的热量可能会有某个不易察觉的轴线。“你可以预期宇宙中存在某种梯度，”阿夫肖迪解释道，“一个直指黑洞的中心，另一个则朝向黑洞以外。”
然而目前最精确的观测数据显示，在最大尺度上，宇宙呈现高度重复的结构特征，物理学家称之为“宇宙学原理”。该原理称，宇宙不存在特殊方向性，而且各处基本均匀。这种均匀性何以在黑洞的诞生中出现，是任何主张宇宙位于黑洞内部的人都必须面对的问题。须知黑洞诞生于垂死的恒星，这一过程混沌不堪，与均匀相去甚远。
此外，还要回答黑洞奇点的问题。这个无限小的点是落入黑洞内的一切事物所面临的命定终点，这又与宇宙极速扩张的属性背道而驰。
要更好地解决这些疑问，物理学家需想办法结合20世纪两大最成功的理论——适用于宏观物体的广义相对论，以及支配微观世界的量子力学。由于奇点是个质量巨大的微观点，因此任一理论无法单独描述它，只有综合二者方可解释。尽管已投入诸般努力，像这样的量子引力理论至今仍是科学家的未解难题。同理，我们目前既无法判断黑洞内部的确切情况，也无从窥探大爆炸前的时空真相。
纵如此，宇宙学家们仍一致认为，对于理论的探索不仅是引人入胜的思维训练，更可能引领新的科学发现。或许某天，大拿们会找到理由重新审视现有宇宙模型，然后发现，我们的宇宙真的身处某个黑洞之中。
撰文：Adam Mann
编译：绿酒
校对：钱思琦
版式设计：钱思琦
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来源：国家地理中文网一点号
