作為宇宙中最神秘的天體，黑洞對我們來說可謂既熟悉又陌生。熟悉是因為它有且只有三個基本量（質(zhì)量、角動量、電荷），可以說是宇宙中最簡單的天體；而說它陌生是因為所有這一切都只是建立在理論模型之上，對于它的真正模樣，尤其是內(nèi)部什么樣，我們始終一無所知。
作為事件視界，黑洞的表面就像是一個結(jié)界，它從物理上徹底隔絕了黑洞的內(nèi)部和外面兩個世界。位于外面的我們永遠無法想象黑洞內(nèi)部的世界，而黑洞外面發(fā)生的一切對于黑洞內(nèi)部的世界來說也同樣無法得知，就像我們永遠無法得知宇宙之外是什么一樣。如此說來，我們的宇宙會不會就是這樣一個與世隔絕的黑洞，而我們是否就位于這個黑洞之中呢？
上回說到，在大爆炸初期的高密度情況下，當時的宇宙為何沒有直接坍縮成個大黑洞。雖然宇宙一直在膨脹，但不少人提到，會不會我們的宇宙本身就是個大黑洞呢？
黑洞宇宙論確實是一個很讓人遐想的想法。首先黑洞和宇宙它倆長得就很像，雖然迄今為止我們并不知道宇宙真正的形狀，但是球形是目前最符合想象的。而且從觀測角度來說，可觀測宇宙本就是一個以我們?yōu)橹行摹?65 億光年為半徑的球形區(qū)域。當然，只是長得像固然不夠，宇宙里長得圓滾滾的多了去了，“誰還不是個寶寶啊”，關(guān)鍵在于你這個球的表面有沒有“結(jié)界”能力。
我們知道，我們的宇宙并非永恒的靜態(tài)，相反它時刻處于膨脹中。尤其在暗能量的推動下，宇宙中的絕大多數(shù)星系都在快速逃離我們，而且距離越遠的天體逃離的速度也越快。這樣一來總有一個地方，那里的天體遠離我們的速度將會達到光速，這意味著它們此刻發(fā)出的光將永遠無法到達我們，我們永遠無法看到它們以及它們背后那些天體未來的樣子。這個地方就如同那個結(jié)界，界外之事從此再與我們無關(guān)。天文學(xué)上把這個結(jié)界稱為“哈勃半徑”，大小取決于哈勃常數(shù)，目前這個值大約是一百多億光年。
從這個角度來說，哈勃半徑與黑洞視界面的史瓦西半徑確有幾分相似。但僅有著相似的視界面還不足為奇，如果我們把可觀測宇宙的質(zhì)量代入史瓦西半徑簡單算一下，那么會發(fā)現(xiàn)，如果宇宙真是個黑洞的話，它的半徑竟然也是一百多億光年！這么大的尺度下，竟然數(shù)量級都對上了，這究竟是某種巧合，還是內(nèi)部另有玄機呢？
順著這個思路想下去，你還能發(fā)現(xiàn)很多宇宙和黑洞的相似之處。比如黑洞的大小基本取決于它的質(zhì)量，所以黑洞通過吞噬周圍的物質(zhì)自身會不斷變大。而我們的宇宙一直在膨脹，有沒有可能就是因為它正在瘋狂吞噬宇宙之外的“物質(zhì)”導(dǎo)致的呢？
再比如，隨著黑洞變大它的表面積也在增加，然而它的溫度卻是在降低的。沒錯，越大的黑洞它的溫度越低。我們宇宙的溫度似乎也遵循這個規(guī)律，隨著空間的不斷膨脹，宇宙微波背景輻射的溫度也在不斷降低。目前它已經(jīng)由脫耦時期的將近 3000K 降低到了如今的不到 3K。
鑒于類似的種種相似之處，一些人（包括科學(xué)家）都對黑洞和宇宙之間有沒有連系產(chǎn)生了懷疑。但是更多人還是覺得這應(yīng)該只是一種巧合。
比如計算靜態(tài)黑洞大小的史瓦西半徑公式不能直接這么用。上回我們說過，根據(jù)廣義相對論的描述，黑洞只是空間中的一個引力異常處，它周圍需要有相對平直的空間。而宇宙本就包含了所有空間，它如果是黑洞的話，它的周圍又是什么呢？
另外，事件視界并不能作為判定黑洞的唯一標準。甚至于理論上的某些黑洞（比如一個旋轉(zhuǎn)過快的克爾黑洞，或者一個過度增加電荷的 R-N 黑洞），它們的視界面在極端情況下可能會消失，之后內(nèi)部的奇點會直接暴露出來，成為裸奇點。所以黑洞有沒有視界面不重要，有沒有奇點才是關(guān)鍵。
假如宇宙真是一個黑洞，那么它的奇點在哪呢？畢竟宇宙不存在所謂的中心。如果宇宙存在一個類似黑洞的中心奇點的話，那么宇宙中的所有物質(zhì)理應(yīng)不存在任何穩(wěn)定軌道，它們都將有且只有一個結(jié)局 —— 撞向奇點。
不過話說回來，宇宙還真有可能存在一個奇點，沒錯，就是當初大爆炸的那個奇點。只是那個奇點明顯和黑洞的奇點不太一樣。因為黑洞的奇點位于黑洞之中，但是大爆炸的奇點并不在宇宙中，而是它就是宇宙本身。也就是說我們的宇宙并不是從奇點炸出來的，而是由奇點膨脹來的。
另外，黑洞的奇點是一個未來奇點，時間將在那里終止；但是宇宙大爆炸的奇點更像是一個白洞的奇點，一個過去奇點，不管是時間還是空間，一切的一切都是從那里開始的。要么怎么說宇宙大爆炸是目前唯一一個最接近白洞的事件。
所以呢，宇宙肯定不是一個黑洞，至少不是我們認為的那種黑洞。除非我們把“黑洞”這個詞的意義擴大一些，使它不再是廣義相對論中那種狹義的黑洞，而是代表一種“獨立”的區(qū)域。比如那個永恒暴脹理論中的停止暴脹的區(qū)域，它就可以看做是一種“黑洞”，一個相對“獨立”的宇宙。
我們的宇宙就是這樣一個獨立的“黑洞宇宙”，它“外面”的空間仍然處于無休止的暴脹之中。那里沒有我們熟悉的任何東西，有的只是一些被原始暴脹物質(zhì)充滿的暴脹場。偶爾有一些類似的停止暴脹的區(qū)域，它們則可以看做是我們宇宙的平行宇宙。由于這些宇宙之間隔著遠超光速的暴脹區(qū)域，因此它們就像是一個個黑洞與外界永遠隔絕。
除了永恒暴脹里的這種黑洞宇宙，科學(xué)界還有一個關(guān)于宇宙的理論更加符合黑洞宇宙的猜想，它就是全息宇宙。
全息宇宙的概念源自于理論物理中的一個重要猜想 ——AdS / CFT 對偶。這個猜想說的是，在某些情況下，一個高維的包含引力的理論與一個低維的不含引力的場論是等價的。拿我們熟悉的黑洞來說，在黑洞熱力學(xué)中，與黑洞熵成正比的不是黑洞的體積，而是黑洞的表面積。也就是說，黑洞的所有信息可能都記錄在它的二維表面，它內(nèi)部的三維空間僅僅只是二維表面的一種投影。
拓展到整個宇宙，這個觀點相當于是在說，我們所生活的三維宇宙可能只是一個二維信息結(jié)構(gòu)的投影。我們所感知的這個包含引力的三維世界，其實可能只是不含引力的二維宇宙表面的一種全息圖像。這便是全息宇宙這個說法的來源。
全息宇宙的概念是如此驚艷世人，以至于現(xiàn)如今關(guān)于全息宇宙有著各種各樣的觀點。比如有些人覺得，我們的宇宙可能是一個四維黑洞的三維表面。在我們的宇宙之外是更高維的四維宇宙，在那個宇宙中某顆四維恒星坍縮形成了一個四維黑洞，而這個四維黑洞的三維表面便是我們所在的這個三維宇宙。
雖然全息宇宙的觀點太過“離經(jīng)叛道”，但在數(shù)學(xué)上它卻又是那么的合理。所以現(xiàn)在有些理論物理學(xué)家和天文學(xué)家合作，想要一同尋找全息宇宙存在的蛛絲馬跡。
參考資料
[1] https://en.wikipedia.org/wiki/Observable_universe
[2] https://en.wikipedia.org/wiki/Black_hole_cosmology
[3] https://www.nature.com/articles/240298a0
[4] https://www.zhihu.com/question/23337053/answer/2385039554
本文來自微信公眾號：Linvo 說宇宙 （ID：linvo001），作者：Linvo
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