四川
物理学有一个让人坐立不安的角落，那就是黑洞的中心。
按照爱因斯坦广义相对论的预言，黑洞中心存在一个奇点，密度无穷大，时空曲率无穷大，所有已知的物理定律在那里彻底失效。这不是一个让人满意的答案，更像是一块"此路不通"的警示牌，提醒我们现有理论在这里撞了墙。
现在，一位德国理论物理学家提出，这堵墙或许可以绕过去，而且不需要等待一套全新的物理学理论。
故事要从彭罗斯奇点定理讲起。1965年，罗杰·彭罗斯从数学上严格证明，只要引力始终表现为吸引力，黑洞内部就必然存在某种形式的时空不完备性，要么是曲率奇点，要么是柯西视界。
曲率奇点是大多数人熟悉的那个概念，密度和时空弯曲程度趋向无穷大，物质被压缩进无限小的空间，方程给出毫无意义的无穷大结果。
引力坍缩终点的几种可能情景。(a) 有限时间内形成极端残余物；(b) 渐近形成极端黑洞；(c) 有限时间内完全蒸发；(d) 无限时间内完全蒸发；(e) 形成无视界残余物。在这五种情景中，前两种会导致柯西视界的形成，从而导致可预测性丧失，而其他情况则会导致没有柯西视界的规则时空。
柯西视界则更微妙，它是一个边界，越过这个边界之后，未来就变得无法预测，因果律在这里不再适用。物理学的根基之一是：知道现在，就能预测未来。柯西视界意味着这个根基的局部崩塌。
霍金辐射曾经被视为一个可能的出路。1974年，斯蒂芬·霍金从量子力学出发，预言黑洞并非完全"黑"，而是会以极其缓慢的速度向外辐射粒子，逐渐蒸发损失质量，最终消亡。
迪·菲利波注意到的正是这里。他认为，这个"霍金辐射太弱所以无关紧要"的判断，在带电黑洞的情况下并不成立。
带电黑洞在广义相对论中是一类有精确理论描述的对象，被称为赖斯纳-诺德斯特伦黑洞。携带电荷意味着黑洞内部存在电磁场，而电磁场产生的斥力会与引力的吸引作用相抗衡，在一定程度上抵制物质向中心无限压缩。
但电磁斥力单独作用，并不足以阻止奇点的形成。霍金辐射单独作用，效应又太微弱。
迪·菲利波的核心发现是：两者叠加在一起，产生的效果远超各自单独作用时的简单相加。
"电磁斥力和霍金蒸发单独都无法阻止可预测性的丧失，但它们结合起来却可以，"他在接受采访时直接说道。
他通过分析彭罗斯图来展示这个结论。彭罗斯图是一种把全部时空历史压缩在一张图上的表示工具，能够直观展现黑洞的整体结构和可能的演化路径。
在他的分析中，带电蒸发黑洞的演化存在多种可能的终点情景。其中有几种情景，黑洞最终以有限或无限的时间完全蒸发，或者留下一个没有视界的残余物，时空结构保持完整规则，既没有曲率奇点，也没有柯西视界。物理预测能力在这些情景中得到完整保留。
这个结果的更深层含义，在于它重新划定了解决奇点问题所需要的理论门槛。
物理学界长期的主流观点是：要真正处理黑洞奇点，必须等待一套完整的量子引力理论，也就是能够把广义相对论和量子力学统一起来的终极框架。弦理论、圈量子引力等方向都是这个目标的不同尝试，但迄今没有一个得到实验验证。
迪·菲利波的工作暗示，或许不需要等到那一步。在现有的半经典框架内，物质以量子力学方式处理，时空仍然保持经典描述，问题就已经有了可能的解决方向。
"这意味着解决黑洞内部病理问题可能不需要完整的量子引力理论，"他说，随即加上了清醒的限定，"我必须强调，我们仍处于非常早期的阶段，这一切都只是推测。"
这种谨慎是有必要的。目前没有任何观测技术能够探测黑洞内部发生的事情，这项研究完全是理论性质的，距离得到实验支持还有很长的路要走。
如果这个方向得到证实，黑洞中心必然存在奇点这一结论的适用范围将被大幅收窄，物理学对于宇宙中最极端天体的理解也将随之改写。
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