摘要：拉科雷安研究的是BTZ黑洞，一种存在于三维时空中的黑洞模型。听起来很抽象？没关系，你只需要知道一件事：这个黑洞比我们熟悉的四维黑洞简单得多，但包含了黑洞的所有核心秘密。

2025年，一个叫奥维迪乌·拉科雷安的物理学家坐在办公室里，盯着满黑板的方程式。

他正在做一件听起来很疯狂的事：把黑洞里的时间和空间对调。

"如果我把时间当成空间，把空间当成时间会怎样？"他自言自语。

你以为这是什么科幻小说的情节？不是。这是《物理快报B》刚刚发表的一项真实研究。

而且这个疯狂的想法，竟然真的成功了。

拉科雷安研究的是BTZ黑洞，一种存在于三维时空中的黑洞模型。听起来很抽象？没关系，你只需要知道一件事：这个黑洞比我们熟悉的四维黑洞简单得多，但包含了黑洞的所有核心秘密。

就像用乐高积木搭建筑模型一样，BTZ黑洞虽然简化，但能让我们理解真实黑洞的运行机制。

然后拉科雷安做了一个大胆的实验：他把BTZ黑洞的时间和空间坐标完全颠倒。

听起来很抽象？想象一下你在看地图时突然把地图倒过来，东西南北全都颠倒了。拉科雷安就是这样对待黑洞的时空结构的。

结果呢？

他发现了一个全新的黑洞内部结构。

在传统的黑洞理论中，当你越过事件视界进入黑洞内部时，时间和空间会发生奇怪的角色互换。原本流逝的时间变得像空间维度一样，而空间坐标开始表现得像时间。

但拉科雷安的发现更惊人：当他故意把这种角色互换推到极致时，黑洞内部竟然展现出了一个与外部惊人相似的几何结构，只不过时间和空间完全颠倒了。

就像照镜子一样，黑洞的内部和外部形成了某种奇异的对称。

"这简直太不可思议了，"拉科雷安后来回忆，"就像走进一扇门，突然发现左右颠倒了，但整个房间的布局却完全一样。"

但故事到这里才刚开始。

传统上，物理学家用一个叫"热场双态"的数学工具来描述黑洞。这个工具把黑洞想象成两个纠缠的量子系统，就像一对心有灵犀的双胞胎，一个在黑洞外部，一个在黑洞内部。

但拉科雷安发现，一个热场双态根本不够。

他需要两个。

第一个热场双态描述传统的黑洞外部区域，第二个则描述他新发现的、时空颠倒的内部区域。更神奇的是，这两个量子态竟然可以相互"对话"，就像两个平行宇宙之间架起了一座桥梁。

"这就像发现了黑洞的另一个人格，"拉科雷安说，"一个完整的黑洞需要两个量子态才能完全描述。"

然后他计算了整个系统的配分函数——这是量子统计力学中用来描述系统所有可能状态的数学工具。

结果让他大吃一惊。

这个配分函数描述的不是普通的时空，而是一个"不可定向"的时空。

什么叫不可定向？想象一个莫比乌斯带，你沿着它的表面走，走着走着就会发现自己走到了"背面"，但实际上这个带子根本没有正面和背面的区别。

拉科雷安发现的黑洞时空就是这样：你无法在整个时空中一致地定义"左"和"右"、"上"和"下"。

这彻底颠覆了传统的引力理论假设。

在经典的广义相对论中，物理学家一直假设时空是可定向的，就像我们生活的三维空间一样，你总能区分左右、前后、上下。

但拉科雷安证明，至少对于某些黑洞来说，这个假设是错误的。

最让人兴奋的是什么？

拉科雷安发现，他的黑洞配分函数与凝聚态物理中的拓扑不变量有着惊人的联系。

拓扑不变量是什么？简单说，就是那些在系统发生连续变化时保持不变的数学量。就像一个甜甜圈，无论你怎么拉伸、压缩，它中间的洞永远是一个洞，这个"洞的数量"就是拓扑不变量。

在凝聚态物理中，科学家用这些不变量来分类各种奇异的量子物态，特别是那些受对称性保护的拓扑相。

拉科雷安发现，他的黑洞时空几何和配分函数，竟然自然地连接到了这些拓扑不变量上。

这意味着什么？

这意味着黑洞的量子态可能与某些奇异的量子材料有着深层的数学联系。

"就像突然发现两个完全不相关的领域在讲同一种语言，"拉科雷安说，"引力、黑洞和量子材料，原来在数学上是如此相似。"

这个发现不仅仅是理论上的突破。

它为我们理解黑洞内部、量子引力和时空的本质提供了全新的工具。更重要的是，它在黑洞物理学和凝聚态物理学之间架起了一座前所未有的桥梁。

现在，拉科雷安正在思考更深层的问题：如果黑洞内部真的像拓扑量子材料一样，那么我们是否能用研究量子材料的方法来理解黑洞？

反过来，黑洞的性质是否也能指导我们设计新的量子材料？

"这只是开始，"拉科雷安说，"当你把时空颠倒过来看，整个宇宙都变得不一样了。"

他的研究还有一个更深远的哲学含义：它挑战了我们对时空本质的基本认知。

在我们的日常经验中，时间就是时间，空间就是空间，二者泾渭分明。但在黑洞的极端环境中，这种区分变得模糊甚至颠倒。

拉科雷安的工作表明，这种时空角色的互换不是例外，而是理解黑洞内部结构的关键。

更令人兴奋的是，这种时空对偶性可能在其他极端物理环境中也存在，比如宇宙的早期，或者某些高能物理实验中。

如果真是这样，那么拉科雷安的发现不仅改变了我们对黑洞的理解，还可能重写我们对整个宇宙的认知。

想象一下：在某些情况下，我们习以为常的时空结构可能会发生根本性的颠倒。时间可能表现得像空间，空间可能表现得像时间。

这听起来像科幻小说，但根据拉科雷安的计算，这在数学上是完全可能的。

现在的问题是：我们的宇宙中是否真的存在这样的区域？

如果存在，它们会如何影响我们对物理定律的理解？

拉科雷安的工作已经开始激发其他物理学家的思考。有人在研究类似的时空对偶性是否存在于四维黑洞中；有人在探索这种现象在宇宙学中的应用；还有人在思考如何在实验室中模拟这种时空颠倒现象。

"科学就是这样，"拉科雷安说，"一个疯狂的想法可能会打开一扇全新的门。"

他的故事告诉我们：有时候，最重要的发现来自于敢于质疑最基本的假设。

时间和空间看起来如此不同，以至于我们从来不会想到颠倒它们。但当拉科雷安这么做时，他发现了黑洞隐藏的另一面。

也许这就是科学的魅力：它总是在最意想不到的地方，给我们最惊人的答案。

而拉科雷安的发现，只是这个奇妙旅程的开始。

（参考：DOI: 10.1016/j.physletb.2025.139767）

来源：信融论科学