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黑洞奇點可能是宇宙新起點?最新研究揭密

根據英國雪菲爾大學和西班牙馬德里康普頓斯大學物理學家的最新研究,黑洞可能轉變為白洞,將物質甚至時間重新噴射回宇宙。

研究團隊成員Steffen Gielen和Lucía Menéndez-Pidal針對平面黑洞的量子動力學進行研究,他們在單模引力理論框架下,探討了與宇宙常數共軛的自然時間座標中的麼正性問題。

根據愛因斯坦的廣義相對論,任何落入黑洞的物體都會被巨大的引力拉向中心,最終被摧毀。這個被稱為奇點的中心,被認為是巨型恆星坍縮後物質被壓縮成無限小的點。在奇點處,我們對物理和時間的理解完全失效。

然而,這項最新研究從量子力學的角度提出了一個革命性的觀點:奇點可能不是終點,而是一個新的起點。研究人員指出,雖然黑洞常被描述為將一切(包括時間)吸入虛無,但白洞理論上會以相反的方式運作,將物質、能量和時間重新噴射回宇宙。

研究團隊使用了一個簡化的理論模型——平面黑洞來進行分析。與一般球狀黑洞不同,平面黑洞的邊界是一個平坦的二維表面。研究結果顯示,這種機制同樣可能適用於典型的黑洞。

「量子力學能否改變我們對黑洞的理解,一直是個懸而未決的問題,」Gielen博士表示,「在量子力學中,時間不會終止,系統會持續變化和演化。」

研究人員的發現顯示,在量子力學定律下,黑洞奇點被一個充滿大量量子波動的區域所取代。在這個區域中,空間和時間並未終結,而是轉變為一個新的狀態——白洞。因此,白洞可能是時間的起點。

「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,」Gielen博士解釋道,「我們提出時間是由遍佈宇宙的暗能量來測量的,這種能量正是導致宇宙目前膨脹的原因。」

研究團隊將暗能量作為一個參考點,將能量和時間視為可以相互衡量的互補概念。這個理論暗示,我們所認知的奇點可能實際上是一個起點,而在白洞的另一側可能存在著更為神秘的東西。

「理論上,可能存在一個假想的觀察者,能夠穿越黑洞,經過我們認為的奇點,然後從白洞的另一側出現,」Gielen博士補充道,「這是一個高度抽象的概念,但在理論上是可能發生的。」

這項突破性的研究已發表於《物理評論快報》,為我們理解黑洞的本質提供了全新的視角。

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Steffen Gielen & Lucía Menéndez-Pidal. 2025. Black Hole Singularity Resolution in Unimodular Gravity from Unitarity. Phys. Rev. Lett 134, 101501; doi: 10.1103/PhysRevLett.134.101501