你能想像嗎？有的黑洞或許允許一個完全「無因果論」的世界存在

在現實世界中，你的過去從某種程度來說可以影響你的未來。而對於一名物理學家來說，如果知道宇宙開始時的信息，他就能計算出宇宙在誕生後任意一個時空點所處的狀態。

但就在最近，加州大學伯克利分校的一位數學家發現，宇宙中或許存在著不遵循因果之矢的黑洞。而如果有人進入了這種黑洞，他有可能會存活下來，但他的過去會被「清除」，而他本人也將迎來與過去無關，無限種可能的未來。

雖然以前就有人提出過這種說法，但物理學家們用「強力的宇宙審查（strong cosmic censorship）」來「排除」這種情況。簡單來說就是，當一個人將要進入一個未來不受過去影響的時空時，他就會被「幹掉」，因為宇宙不能允許這樣的情況出現。宇宙審查理論於 40 年前由物理學家 Roger Penrose（羅傑·彭羅斯）首次提出，現已成為理論物理大廈的基石之一——假如已知一個事物過去和現在的狀態，那該事物便只有一種可能的未來。

但加州大學伯克利分校的博士後 Peter Hintz 說，數學計算表明，對於像我們所處的宇宙，這個正在以加速速度擴張的宇宙中的某些特殊黑洞來說，一個完全沒有「確定性」的世界確實可能存在。

雖然科學家對於一個不存在「確定性」的時空還不是很了解。但 Peter Hintz 表示，該發現並不意味著迄今完美描述了宇宙演變的廣義相對論方程存在問題。

Peter Hintz 說：「目前來說，肯定沒有物理學家能進入這種黑洞並收集數據，這是一個純粹的數學問題，但其物理意義使愛因斯坦的方程式在數學上變的更加有趣。它具有物理意義，這個意義甚至更偏向哲學上的含義，這很酷。」

但葡萄牙里斯本大學（University of Lisbon）的 Vitor Cardoso, Jo?o Costa 和 Kyriakos Destounis，以及烏得勒支大學（Utrecht University）的 Aron Jansen 認為，「該理論發現意味著廣義相對論中決定論的失敗，鑒於現代宇宙論對於解釋宇宙加速擴張的重要性而言，這種問題需要得到謹慎處理。」而沒有參與這項研究的加州聖巴巴拉分校的 Gary Horowitz 也表示，該研究發現提供了「他所知的關於在重力和電磁學理論中宇宙強大審查理論不成立的最好證據。」

一個針對該類黑洞的計算機模擬展示了空間和時間的扭曲過程，以及當你接近其內部或柯西視界時的光線的移動。雖然大多數物理學家認為如果你進入該黑洞，你就將被「移除」，但加州大學伯克利分校的這位數學家認為，你或許能夠倖存下來。該視頻基於 John Hawley 所編寫的超級計算機模擬程序，其動畫由 Andrew Hamilton 製作。

跨越視界（Event Horizon）

黑洞是一種奇怪的天體，任何事物都無法從它們的引力中擺脫出來，就算是光也不能。如果你過於靠近它們並跨越所謂的視界，你將永遠不能再從其引力中逃脫出來。

如果是較小的黑洞，你無論怎樣都無法活著進入它們的視界。它們視界附近的引力足以使任何事物都化為烏有，即被拉伸至直到它變成一串原子。

但對於大型黑洞來說，就像銀河系中心的超大質量物體一樣，它們重達數千萬甚至數十億倍於一顆恆星的質量，跨越它們的視界將會是一件可以被允許發生的事。

因為在這種情況下從我們的世界進入黑洞的世界是可能的，物理學家和數學家一直都不知道黑洞內世界會是什麼樣子，他們用愛因斯坦的廣義相對論方程來預測黑洞內部的世界。在某種程度上，這些方程將黑洞解釋的很好，但當觀察者到達黑洞的中心（奇點）時，時空曲率將趨近無窮。

然而，對於一名勇敢進入黑洞探險的探險家來說，他將無法與外界通信，並很有可能在抵達奇點前就已經喪命。Hintz 研究了一種特定類型的黑洞————帶電荷的標準非旋轉黑洞，允許在視界內存在一個所謂的柯西視界（Cauchy Horizon）。

這個柯西視界便是決定論不再成立的地方，在柯西視界中，「過去」不再影響「未來」。包括彭羅斯在內的很多物理學家都認為，由於宇宙審查理論，任何觀察者都將在跨過柯西視界點前被「移除」。

正如物理學家們所言，隨著觀察者不斷接近視界，時間會因為強引力場而減慢（相對地球上人所經歷的時間）。就像光線一樣，任何遇到黑洞的東西都將不可避免地向柯西地平線墜落，觀測者也會向柯西視界墜落，但他最終會看到所有的這些能量都在同時「進入」柯西視界內。事實上，所有進入黑洞的能量都在同時「進入」柯西視界。

圖 | 一顆帶電球形恆星的重力坍縮形成帶電黑洞的時空圖。成功跨越視界的觀察者最終會抵達柯西視界，這一決定論成立的邊界。

一個不斷膨脹的宇宙

但 Hintz 意識到，上述情況可能不適用於正在加速的擴張宇宙，比如我們所處的宇宙。由於時空間距越來越大，遠處的宇宙或許根本不會影響黑洞，因為這種能量的傳播速度不能超過光速。

事實上，可以進入黑洞的能量只有那些被包含在可觀測視界內的能量：黑洞在其存在過程中所「觀察」到的宇宙體積。

在這種情況下，宇宙的膨脹能夠抵消黑洞內部時間膨脹（time dilation）造成的放大效應，有時甚至是完全抵消。在這種情況下，特別是對於那些帶有大量電荷的光滑非旋轉黑洞，即所謂的 Reissner-Nordstr?m-de Sitter 黑洞來說，觀察者可以穿過柯西視界並進入沒有「確定性」的世界。

Hintz 表示：「愛因斯坦方程所允許的一些精確解是完美的，不會導致無窮大的引力，能夠解釋柯西視界和柯西視界內的情況。通過視界的過程會很痛苦但也很簡短，在跨過視界後，在某些情況下，例如 Reissner-Nordstr?m-de Sitter 黑洞，人們可以完全避免到達中心奇點，並永遠活在一個沒有「確定性」的宇宙中。」

但 Hintz 同時也認為，這類黑洞在現實中不太可能存在，因為它們會吸引相反電荷的物質直至變成中性。然而，帶電黑洞的相關數學解將被用作描述旋轉黑洞內的情況。Hintz 認為，Kerr-Newman-de Sitter 黑洞，這種光滑的旋轉黑洞的行為可能與帶電荷的光滑非旋轉黑洞相同。

Hintz 與 Cardoso 及其同事合作，在數學上發現了這類黑洞，他們計算了黑洞在引力波作用下的「響聲」以及這種「響聲」的「音調」和持續時間最長的情況。在某些情況下，即使是存活時間最長的頻率也會快速衰減，以防止放大效應將柯西視界轉變為死區。

Hintz 的論文已經引出了其他的許多新論文，其中的一篇就聲稱，大多數行為良好的黑洞不會違反決定論。但 Hintz 堅持認為，宇宙中存在著很多這種「一次性」違規事件，你並不能保證這種情況就不會存在。

Hintz 表示：「自 90 年代中期以來，強宇宙學審查理論在各種情況下都成立讓人們變得自滿，但現在我們已經它發起了挑戰。」