黑洞|为什么黑洞不会一直膨胀下去，最终将宇宙吞噬掉呢？广义相对论

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黑洞非常擅长吸收物质。事实上，黑洞吸收物质能力如此之大，以至于连光都无法逃脱它们的掌握。
但考虑到它们的吞噬天赋，为什么黑洞不会一直膨胀下去，最终将宇宙吞噬掉呢？ 2018年，一位世界顶级物理学家提出了一个令人眼花缭乱的解释。而且，这个想法还可以将所有物理学中最大的两个理论结合起来。
这一解释背后的研究人员正是斯坦福大学物理学家伦纳德·萨斯金德，他也被称为弦理论之父之一。
他在一系列论文中对这个悖论给出了自己见解，这本上认为黑洞是通过向内增加复杂性而膨胀——这是一个我们从远处观察时看不到这一特征。
换句话说，它们向内膨胀，而不是向外膨胀。
更奇怪的是，这个假设可能与我们自己的宇宙膨胀相似，它似乎也在以一种违反直觉的方式增长。
“我认为这是一个非常非常有趣的问题，宇宙论的空间增长是否与某种复杂性的增长有关， ”《大西洋报》援引萨斯金德的话说， “而宇宙钟，宇宙的演化，是否与复杂性的演化有关。到目前为止，我不知道答案。 ”
萨斯金德正在推测宇宙的演化，但他对黑洞为何增长多于消退的想法值得一提。当然，就其本质而言，这类研究是理论性的，不容易通过同行评审过程验证或反驳。
但是这里有一些非常酷的想法值得我们探讨。
简而言之，黑洞是致密的物质，它扭曲空间，以至于即使光（阅读：信息）也缺乏逃逸所需的逃逸速度。
早在 1915 年，爱因斯坦广义相对论背后的数学就自然而然地为此类天体提供了第一个坚实的理论基础。从那时起，人们发现了与这些预测相符的物理天体，它们通常悬挂在星系中心附近。
一个常见的类比是将空间加时间的维度想象成一张光滑的橡胶板。就像重物使橡胶板凹陷一样，质量会扭曲时空的几何形状。
我们宇宙橡胶板的特性意味着它可以形成一个深引力漏斗，它可以“向下”伸展，而不会“向外”伸展得更远。
【黑洞|为什么黑洞不会一直膨胀下去，最终将宇宙吞噬掉呢？】
大多数对象在添加材料时会“向外”扩展，而不是“向内”扩展。那么我们如何开始想象这个呢？橡胶板是有用的类比，但仅限于某一点。
要了解物质在这种超级有弹性的背景下如何表现，我们需要看看其他地方。幸运的是，物理学有第二本关于宇宙如何运作的规则书，称为量子力学，它描述了粒子及其力如何相互作用。
不过，广义相对论和量子力学这两个规则并不总是一致的。通过广义相对论的镜头解释的小事情没有多大意义。当对黑洞这样的大天体应用量子力学规则时，则驴头不对马嘴。
这意味着我们错过了一些重要的东西——一些可以让我们根据有限质量和力介导粒子来解释广义相对论的空间弯曲特征的东西。
一个竞争理论是一种被称为反德西特/共形场论对应的东西，缩写为 Ads/CFT 。这是一种“弦理论遇到四维空间”的想法，旨在将量子力学和广义相对论的优点结合在一起。
基于其框架，黑洞的量子复杂性——将其恢复到黑洞前状态所需的步骤数——反映在其体积上。
同样的想法是另一个名为全息原理的脑洞大开的想法背后的原因。确切的细节不适合胆小的人，但如果您想在当天解决数学问题，则可以在 arXiv 上免费获得。
这听起来有点像将电影下载到桌面上，却发现它的内部现在“更大”了。尽管听起来很可笑，但在黑洞的极端环境中，更多的计算能力可能确实意味着更多的内部体积。至少这是萨斯金德的 Ads/CFT 模型所暗示的。
弦理论本身就是那些渴望在经验上取得胜利的好想法之一，所以我们离结合量子力学和广义相对论还有很长的路要走。