黑洞：通往新宇宙的入口？科學家揭開神秘面紗

如果黑洞不是終點，而是新事物的起點呢？來自英國雪菲爾大學的最新研究可能徹底改變我們對黑洞、時間以及神秘暗能量的理解，為宇宙中一些最大的謎團帶來新的曙光。

黑洞——宇宙中引力強大到連光都無法逃脫的區域——長期以來一直吸引著科學家的目光。天體物理學家和理論物理學家花費數十年時間試圖解開它們的秘密。黑洞的魅力不僅限於科學領域，更啟發了許多流行電影和書籍，如《2001太空漫遊》、《火星任務》和《星際效應》，這些作品探討了人類對這些神秘宇宙現象的迷戀。

根據愛因斯坦的廣義相對論，任何跨越黑洞邊界（即事件視界）的物體，都會被無可避免地拉向中心，並被極端引力摧毀。在這個被稱為奇點的中心，坍塌恆星的物質被認為被壓縮成一個無限小的點。在這裡，我們所知的物理定律失效，時間和空間的理解也失去意義。

然而，一項新研究挑戰了這一觀點。科學家利用量子力學——描述最小尺度宇宙的基本理論——提出了一個不同的視角。奇點可能並非時間和空間的終點，而是新事物的起點。

這篇名為《從單元性看單模重力中的黑洞奇點解析》的論文，於3月11日發表在權威科學期刊《物理評論快報》上。論文旨在闡明我們當前對物理和時間的理解失效的關鍵點。

雖然黑洞通常被描述為將一切（包括時間）吸入虛無的點，但論文中提出，白洞可能以相反的方式運作，將物質、能量和時間重新噴射回宇宙。

研究使用了一個簡化的理論模型——平面黑洞。與通常的球形黑洞不同，平面黑洞的邊界是一個平坦的二維表面。研究人員的持續工作表明，同樣的機制也可能適用於典型的黑洞。

雪菲爾大學數學與物理科學學院的Steffen Gielen博士與馬德里康普頓斯大學的Lucía Menéndez-Pidal共同撰寫了這篇論文。Gielen博士表示：「長期以來，我們一直質疑量子力學是否能改變我們對黑洞的理解，並讓我們洞察其真實本質。」

在量子力學中，時間無法終結，因為系統會不斷變化和演化。科學家的研究結果表明，利用量子力學定律，黑洞奇點被一個具有大量量子波動的區域所取代——這些是空間能量的微小、暫時變化——在這裡，空間和時間並未終結，而是轉變為一個新的階段，稱為白洞。白洞被認為是與黑洞運作方式相反的理論空間區域，因此，白洞可能是時間的起點。

Gielen博士進一步解釋：「雖然時間通常被認為是相對於觀察者的，但在我們的研究中，時間源自於充滿整個宇宙的神秘暗能量。我們提出，時間是由遍佈宇宙的暗能量所測量，而暗能量正是導致宇宙目前膨脹的原因。這是一個關鍵的新觀點，讓我們能夠理解黑洞內發生的現象。」

暗能量是一種神秘的理論力量，科學家認為它驅動了宇宙的加速膨脹。這項新研究將暗能量幾乎作為一個參考點，能量和時間作為可以相互測量的互補概念。

令人興奮的是，這個理論認為我們所感知的奇點實際上是一個起點，這暗示了在白洞的另一側可能存在更為神秘的事物。Gielen博士補充道：「理論上，你可以讓一個觀察者——一個假想的實體——穿過黑洞，穿過我們認為的奇點，並從白洞的另一側出現。這是一個高度抽象的觀察者概念，但理論上是有可能發生的。」

除了這些理論推測，這項研究還提出了在未來數月乃至數年內進一步探索時間本質與支配宇宙的神秘暗能量之間深刻聯絡的可能性。

這項新研究還提出了調和引力與量子力學的新方法，可能為開創性的新基礎理論和對宇宙理解的突破鋪平道路。

參考文獻：Steffen Gielen和Lucía Menéndez-Pidal，《從單元性看單模重力中的黑洞奇點解析》，2025年3月11日，《物理評論快報》。DOI: 10.1103/PhysRevLett.134.101501