黑洞充當“天體運行論”的轉化器

天體物理學家認為，在宇宙起源的大爆炸過程中創造了物質，黑洞則擺脫了物質的束縛。人們常常會問所有的物質是否都來自宇宙大爆炸？宇宙的所有物質經歷了哪些變化？黑洞好像宇宙的“超級收藏室”，進入黑洞的物質最終結束了“顛沛流離”的時空旅程。可以將黑洞想象成天體物質的“填埋場”，任何物質只要足夠地靠近黑洞，就會被它強大的引力吸進去，“龐大身軀”的黑洞在吞食物質的過程中逐漸地成長壯大。

黑洞內的物質發生了怎樣的變化？它們不可能“重見光明”，即使是被吸進去的最微小電子也是如此，黑洞物質的“自然成長史”似乎成為了永恒之謎。斯蒂芬·霍金曾在一篇著名的論文中揭示了黑洞在時間進程中產生的蒸發現象，物理學家已建立了較完整的黑洞輻射理論，黑洞通過長波段光波發射了輕微的光照，人們在遙遠的地方很難探測到黑洞發射的微光，由於黑洞輻射的強度極低，人們根本探測不到黑洞輻射的信號。

微弱的黑洞輻射給人們帶來了一個重要啟示，人們幾乎看不到“黑洞王朝”的覆滅，只有耐心地等待比目前的宇宙年齡高出100萬倍，甚至10億倍的時間，未來的人類不可能等到那一天的來臨。黑洞物質轉化為霍金輻射，黑洞最終走向了消亡。想象一下，在時間流逝的過程中，宇宙的所有物質最終被各式各樣的黑洞吞滅，黑洞內的物質最終轉變為霍金輻射，消失在宇宙的蒼茫大地。只要人們的大腦意識足夠清晰。黑洞的消失不會即刻帶來孤獨感，宇宙的所有物質將消失在虛無的輻射之中，奇異的想象產生於宇宙令人不安的“無言的結局”，一切似乎回到宇宙誕生前的狀態，天地物質從宇宙大爆炸的“虛無”中產生，宇宙的一切物質——包括人類生命從”什麼也沒有“中來，最終回到”什麼也沒有“中去。

這些說法已經“陳詞濫調”，但今年4月份在全美物理學會召開的年度大會上，一群物理學家依然興致不減，進行了一場“老調重彈”的討論，名聲顯赫的著名物理學家艾德·維騰發表了演講，在“再堅持一會”信念的祛濕下，維騰在演講中激情四射，他提出了一個值得深思的物理問題：怎樣將霍金輻射和量子場論結合起來，人們由此設想：如何通過黑洞的轉換機制實現物質的再循環？天文學家獲得了堅實的觀測證據，一個相當於太陽質量100萬倍以上的超大質量黑洞寄居在大多數星系的中心，人們對銀河系究竟含有多少個黑洞知道得很少，人們大致上了解銀河系中恒星的分布，但不了解質量較小黑洞的分布狀態。

現在，科學家從雙黑洞的合並事件探測到了引力波，掌握了更精確的方法，估算了相當於太陽質量10倍的黑洞的數量。LIGO國際合作團隊在不久前宣布了引力波發現的消息，從一個黑洞的合並者產生了引力波，兩個被合並的黑洞分別為太陽質量的25倍和35倍，這意味著在銀河系有很多類似的雙黑洞天體系統，將會有更多數量的雙黑洞系被天文學家發現。在極其漫長的時間或相當於目前宇宙年齡的很多倍，在太陽熄滅之後的很長時間，黑洞可能“壽終正寢”，結束“一生一世”的黑暗時空，但在死亡之前，黑洞通過吞噬相當數量的物質壯大了本體，然而，不能過於高估科學家神奇的計算能力，有多少物質被不同體量的黑洞吞噬？似乎不能得出某種可靠的計算公式，但不排除未來的天文學家能夠發現某種天體觀測和數學計算的方法。

自然似乎存在自己的物質再循環版本，自然物質從宇宙大爆炸的創世紀過程中產生，巨量的遍布在宇宙的物質至少有一部分最終成為了黑洞的“囊中之物”，黑洞隨時間的流逝將會以霍金輻射的方式完全蒸發。人們不能簡單地認為，物質來源於“虛空”，最終回到“虛空”，但宇宙的一部分物質至少遵循了“從那裏來，到那裏去”的轉化法則。

可以把黑洞理解為“宇宙幽靈”或“宇宙霸主”，用一段話來描述它，“一個幽靈，一個強悍無比的幽靈在宇宙大地上徘徊，這個“幽靈”就是黑洞“。黑洞是黑的，光線不能從它的視界逃離出來，黑洞不黑，它在漫長的演變中產生了霍金輻射，雖然輻射量極其微弱，但經過幾百億、幾千億年的積累，黑洞將在“遙遙無期”的時間長河中蒸發，消失在慢慢長夜的太空。人們對黑洞的了解非常有限，相關的話題和研究論文卻非常活躍，如果將公開和沒有公開的資料累積起來，那麼可以建起“黑洞物理學”和“黑洞天文學”的專門圖書館。人們從未直接地觀測過黑洞，卻大張旗鼓地談論黑洞，這是人類科學文化的一大奇觀。

人們十分關心引力波物理學和天文學進展，一個重要原因是通過引力波信號能夠間接地發現黑洞的存在。引力波的信號和霍金輻射一樣十分微弱，人們還不能搜索霍金輻射和低質量天體發出的引力波。現在，LIGO合作團隊第一次探測到在黑洞合並過程中產生的引力波，第一次探測到引力波信號和兩個黑洞合並的事件。地球的公轉和自轉也發出了極其微弱的引力波，但探測器達不到接收微弱信號的敏感度。也許霍金是對的，黑洞不黑，發出了十分微弱的輻射，人類在量子力學的未來也許能研發出“量子測量儀”，用以測量極微弱的霍金輻射信號。

有科學家撰寫了幾篇有關“自然的盡頭”和上帝關系的文章，他們不僅談論物質和宇宙的起源，而且談科學和上帝的關系。黑洞處於自然的邊緣或盡頭，令人驚訝的是“上帝”難道生活在黑暗中，凡是科學照亮的地方都沒有“上帝”的影子，科學在光明之處，上帝在黑暗的地方。人們不知道黑洞的核心是一個“奇點”，還是一個“奇球”，也不知道銀河系和河外星系包含了多少個黑洞。物理學使用了“黑箱”概念，黑洞好像某種“超級黑箱”。

人們遠沒有窮盡對“黑洞物理學”的認識。有科學家猜測在黑洞周圍有“外星人”存在的可能，外星人實現了黑洞的“時空旅行”，但人們至今沒有發現外星人的身影。黑洞是“自然的盡頭”，但不是“上帝的居所”，科學表述知識和真理，上帝源於信仰。知識和信仰區是兩個不同的文化領域，黑洞不是上帝的“寢宮”和“大宅”，宇宙的誕生不是上帝“意志”和“威力”的產物。俄亥俄大學的天體物理學家希克斯認為黑洞好像一個“轉換器”，通過霍金輻射轉化為粒子態物質，物質粒子從什麼地方來，到什麼地方去。天體的運行和演變離不開“超級轉化器”的黑洞，黑洞是自然辯證法的主要物質力量。

（編譯：2016-5-3）