科学研究表明,我们所处的宇宙与黑洞内部具有惊人的数学相似性,我们的宇宙或许是由另一个更大宇宙中的黑洞所诞生。
人类一直在探寻“我们从哪里来”这个终极问题。20世纪的科学发现为我们揭示,宇宙正在膨胀,且起源于大约138亿年前的一场大爆炸。
然而,我们的宇宙拥有一个奇特的性质:如果把可观测宇宙中所有物质与能量的质量加起来,计算其对应黑洞的事件视界大小,会发现这个尺寸几乎与我们可观测宇宙的实际边界完全一致。物理学家霍金曾提出一个著名观点:每当宇宙中形成一个黑洞,其内部就可能诞生一个只有跨越事件视界才能进入的“婴儿宇宙”。那么,我们的宇宙是否也是由某个“母宇宙”中的黑洞所孕育的呢?
黑洞的核心特征是事件视界。在视界之外,物体虽然受引力影响,但只要速度够快就能逃逸。一旦跨越视界,物体便注定在数秒内坠入中心的奇点,增加黑洞的质量。

如果我们将可观测宇宙中的普通物质、中微子、暗物质、光子和引力波的全部能量换算为质量,并假设其压缩至一个点,就会形成一个黑洞。根据爱因斯坦的引力理论,对于不带电且不旋转的黑洞,其施瓦西半径大小完全由质量决定
。令人惊叹的是,拥有整个可观测宇宙质量的黑洞,其施瓦西半径几乎精确等于可观测宇宙的尺寸。这不禁让人怀疑,我们是否就生活在一个黑洞的内部。
黑洞内外的数学方程也支持这一假说。在黑洞外部,距离从施瓦西半径延伸到无穷大;而在内部,距离从施瓦西半径缩短到零。如果我们把距离替换为其倒数,就会发现黑洞内部与外部的物理性质在数学上是完全等价的。

近几十年的宇宙学研究带来了宇宙暴胀和暗能量两大发现。宇宙在大爆炸前经历了一段极速膨胀的暴胀期,而暗能量则驱动着当今宇宙加速膨胀。科学家猜测这两者与黑洞之间存在着某种深刻联系。黑洞通过吞噬物质增加质量,通过 Hawking辐射流失质量。随着事件视界的变化,其内部观察者所感知到的空间固有能量也会随之改变。也许我们感受到的暴胀,正是由于一个超大质量黑洞诞生而开启的宇宙纪元。
遗憾的是,目前的物理模型还无法提出独特的、可供检验的预测。比如彭罗斯提出的共形循环宇宙学(CCC),曾预测微波背景辐射中会存在温度偏差极低的“霍金点”,但观测数据并未明确证实这一特征。
尽管黑洞孕育婴儿宇宙的想法目前仍停留在理论推测阶段,但它在物理和数学上的奇妙契合,依然是探索宇宙起源最引人入胜的假说之一。
原文:https://bigthink.com/starts-with-a-bang/baby-universes-black-holes-dark-matter/