四川
物理學有一個讓人坐立不安的角落，那就是黑洞的中心。
按照愛因斯坦廣義相對論的預言，黑洞中心存在一個奇點，密度無窮大，時空曲率無窮大，所有已知的物理定律在那里徹底失效。這不是一個讓人滿意的答案，更像是一塊"此路不通"的警示牌，提醒我們現有理論在這里撞了墻。
現在，一位德國理論物理學家提出，這堵墻或許可以繞過去，而且不需要等待一套全新的物理學理論。
故事要從彭羅斯奇點定理講起。1965年，羅杰·彭羅斯從數學上嚴格證明，只要引力始終表現為吸引力，黑洞內部就必然存在某種形式的時空不完備性，要么是曲率奇點，要么是柯西視界。
曲率奇點是大多數人熟悉的那個概念，密度和時空彎曲程度趨向無窮大，物質被壓縮進無限小的空間，方程給出毫無意義的無窮大結果。
引力坍縮終點的幾種可能情景。(a) 有限時間內形成極端殘余物；(b) 漸近形成極端黑洞；(c) 有限時間內完全蒸發；(d) 無限時間內完全蒸發；(e) 形成無視界殘余物。在這五種情景中，前兩種會導致柯西視界的形成，從而導致可預測性喪失，而其他情況則會導致沒有柯西視界的規則時空。
柯西視界則更微妙，它是一個邊界，越過這個邊界之后，未來就變得無法預測，因果律在這里不再適用。物理學的根基之一是：知道現在，就能預測未來。柯西視界意味著這個根基的局部崩塌。
霍金輻射曾經被視為一個可能的出路。1974年，斯蒂芬·霍金從量子力學出發，預言黑洞并非完全"黑"，而是會以極其緩慢的速度向外輻射粒子，逐漸蒸發損失質量，最終消亡。
迪·菲利波注意到的正是這里。他認為，這個"霍金輻射太弱所以無關緊要"的判斷，在帶電黑洞的情況下并不成立。
帶電黑洞在廣義相對論中是一類有精確理論描述的對象，被稱為賴斯納-諾德斯特倫黑洞。攜帶電荷意味著黑洞內部存在電磁場，而電磁場產生的斥力會與引力的吸引作用相抗衡，在一定程度上抵制物質向中心無限壓縮。
但電磁斥力單獨作用，并不足以阻止奇點的形成。霍金輻射單獨作用，效應又太微弱。
迪·菲利波的核心發現是：兩者疊加在一起，產生的效果遠超各自單獨作用時的簡單相加。
"電磁斥力和霍金蒸發單獨都無法阻止可預測性的喪失，但它們結合起來卻可以，"他在接受采訪時直接說道。
他通過分析彭羅斯圖來展示這個結論。彭羅斯圖是一種把全部時空歷史壓縮在一張圖上的表示工具，能夠直觀展現黑洞的整體結構和可能的演化路徑。
在他的分析中，帶電蒸發黑洞的演化存在多種可能的終點情景。其中有幾種情景，黑洞最終以有限或無限的時間完全蒸發，或者留下一個沒有視界的殘余物，時空結構保持完整規則，既沒有曲率奇點，也沒有柯西視界。物理預測能力在這些情景中得到完整保留。
這個結果的更深層含義，在于它重新劃定了解決奇點問題所需要的理論門檻。
物理學界長期的主流觀點是：要真正處理黑洞奇點，必須等待一套完整的量子引力理論，也就是能夠把廣義相對論和量子力學統一起來的終極框架。弦理論、圈量子引力等方向都是這個目標的不同嘗試，但迄今沒有一個得到實驗驗證。
迪·菲利波的工作暗示，或許不需要等到那一步。在現有的半經典框架內，物質以量子力學方式處理，時空仍然保持經典描述，問題就已經有了可能的解決方向。
"這意味著解決黑洞內部病理問題可能不需要完整的量子引力理論，"他說，隨即加上了清醒的限定，"我必須強調，我們仍處于非常早期的階段，這一切都只是推測。"
這種謹慎是有必要的。目前沒有任何觀測技術能夠探測黑洞內部發生的事情，這項研究完全是理論性質的，距離得到實驗支持還有很長的路要走。
如果這個方向得到證實，黑洞中心必然存在奇點這一結論的適用范圍將被大幅收窄，物理學對于宇宙中最極端天體的理解也將隨之改寫。
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