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“合格”的黑体辐射的形式,见第15章)。

作者:法-约翰·皮尔·卢米涅 当前章节:1495 字 更新时间:2026-6-23 05:23

戴森最后问自己,面对宇宙不可避免地变得稀薄和冷却这种不利的条件,高级文明

能否通过从黑洞中提取能量来无限期地维持生存?这个设想使人回忆起一些典型的科学

幻想故事,而与现代粒子物理的一个预测相抵触,那就是,质子并不是永存的,而是会

在大约收‘年后衰变(现有实验并未证实关于质子寿命的这个预测)。那么,远在黑洞

开始释放其能量之前,所有的物理结构和生命组织就都已消亡。

现在来考查一下时间上和空间上都有限的膨胀一收缩宇宙的后果。使宇宙成为一个

闭合系统所需的最低密度是一个质量为1023M,半径为400亿光年的黑洞的平均密度(黑

洞的平均密度是随其半径的增大而减小的),而对我们的宇宙而言,光所走过的最大距

离不超过150亿光年。这就是说宇宙是在其史瓦西半径之内,能由此得出结论说我们是

生活在一个极其巨大的黑洞内部吗?

更深入地作一番考虑,就会发现有一系列的理论证据支持黑洞宇宙的假设。请读者

回想图47这一智力杰作,即是一颗坍缩的球形恒星内部和外部的时空图。外部是史瓦西

几何片,而内部的几何则有赖于恒星物质的状态方程。广义相对论证明,如果恒星类似

于一团压强为零、密度均匀的球状“云”,即类似于充满于宇宙的星系气体,则云的内

部几何(图中的斜线区)与闭合宇宙的几何完全一致,而且内部和外部几何在云的表面

完好地相连接。

另一方面,闭合的膨胀一收缩宇宙也有一个视界,即这样一个时空边界,在其之外

的事件是我们所不可联络的,因为那些事件的光信号不能到达我们这里。这个宇宙学视

界(不要与粒子视界相混淆,后者是指在一个给定时刻宇宙中可观测部分的空间边界)

是与将来奇点(即大挤压)相联系着,从内部看,它就像黑洞视界从外部看时规定着黑

洞的边界一样(事实上闭合宇宙的最大半径与它在外部观测者眼中的史瓦西半径精确相

等)。

因此可以想象,如果宇宙是闭合的,就必定有一个外部世界,我们的宇宙是其中的

一个隐藏在黑洞内的区域。显然,如果这个(仍令人迷惑不解的)假设能得到证明,宇

宙学将展开一个全新的领域。

例如,科学家们首先想知道的是,我们的宇宙是怎样成为一个黑洞的。它是外部宇

宙中的一个原初黑洞呢,还是由一个102M质量的“超级恒星”的目力坍缩而形成的呢?

这样看来,外部宇宙就不是真空,那里的星系(或许是由我们完全不知道的物质组成的)

可以整个地掉进我们的宇宙。

宇宙作为一个黑洞的最吸引人的结果将是黑洞内物质完全出乎意料的行为。广义相

对论指出,恒星在史瓦西半径以内的引力收缩必定以中心奇点为终结。但是,广义相对

论是不完整的。由于没有量子引力理论,我们必须承认对支配黑洞内物质行为的定律实

际上一无所知。膨胀一收缩的黑洞宇宙似乎暗示着,黑洞内的引力坍缩可以在奇点之前

停止。物质的某种最后阻抗,例如一种只在很小距离上才显示出来的强排斥作用,可能

造成坍缩恒星的物质“反弹”,类似地,整个宇宙就在极密状态和充满史瓦西球内部的

膨胀状态之间无限地振荡。这种行为可能有一天会在所有基本相互作用的统一理论中出

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