随着宇宙的膨胀,黑洞质量的增加与宇宙体积的增加成正比。这也就意味着,黑洞的增长速度应该比我们所预期的要快,并且有可能黑洞是宇宙加速膨胀的原因。最近,夏威夷大学天体物理学家团队发表的论文给“暗能量来自黑洞”这个说法增加了一些证据。

暗能量来自黑洞这个想法最初来自俄罗斯物理学家Erast Gliner的一篇小论文。事实上,没有多少人听说过这位物理学家,但他的工作导致了另一种思考虚无本质的方式,并为我们的宇宙膨胀和暗能量理论奠定了基础。

爱因斯坦首次提出广义相对论后不久,另一位俄罗斯物理学家亚历山大·弗里德曼解出了整个宇宙的方程。由此产生的弗里德曼方程预测宇宙一定在膨胀或收缩。爱因斯坦非常不喜欢这一点,因此他在广义相对论中加入了一个叫做宇宙常数的东西,这样弗里德曼的解所描述的宇宙就有可能是静态的。

但是随后宇宙被证明是在膨胀的,所以宇宙常数的概念多年来基本上被忽略了。但Erast Gliner意识到,宇宙学常数可以解释为空间本身结构中的一种能量:真空能量,而且它具有奇异的特性,例如拥有负压。Gliner的真空能量成为宇宙学的基础部分,它是宇宙膨胀背后的数学机制以及暗能量背后的数学机制,是目前导致宇宙加速膨胀的神秘影响。

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Gliner1966 年的论文以这种关于宇宙常数的新思维方式改变了宇宙学。但在那篇论文中还有另一个推测,Gliner推测他的真空能量可能是引力坍缩的终点。如果是这样,也许这些东西也描述了黑洞的内部。

现在,在常规广义相对论中,当一个物体达到如此高的密度时黑洞就会出现,以致于在它周围形成一个事件视界。在这个表面之下,物体不可能逃离该物体的引力场。在标准广义相对论中,坍缩成黑洞的物质最终会被挤压成无限密度的无穷小点——黑洞中心的奇点。

但是广义相对论中对奇点的预测有点尴尬,因为它使该理论与量子力学发生了不可调和的冲突。许多人都试图找到解决这个问题的方法,例如虫洞或弦球。而Gliner的见解提供了另一种方法来拯救坍缩的物质,使其免于违反量子力学定律。如果它可以转化为真空的原始能量,那么由此产生的负压可能会抵消引力坍缩,防止出现奇点。

多年来,许多科学家提出了这个想法的不同版本。例如,有乔治·查普林和罗伯特·劳克林的暗能量之星,或者帕维尔·马祖尔和埃米尔·莫托拉的格拉瓦星,这些东西的总称是GEODE(generic object of dark energy)。GEODE在许多方面都像黑洞一样,包括强烈的引力源,还有几乎完全不可见。目前我们没有任何直接的观测证据表明黑洞是GEODE。但如果黑洞是GEODE,那么我们就会有一种方式来揭示黑洞的本质。

根据这项新研究的说法,GEODE在最大尺度上与宇宙相连。在一篇论文中,他们证明了一些非常令人惊讶的事情:暗能量的致密区域与整个宇宙的膨胀相耦合,他们称之为宇宙学耦合。他们声称随着宇宙的增长,GEODE也在增长,它们的质量应该与宇宙的体积成正比。

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如果那是真的,那么“黑洞”(我们从现在起就称GEODE为黑洞)应该从早期宇宙开始就已经快速地增长了,这就是新论文中的断言。他们声称现代宇宙星系中心的超大质量黑洞太大了,无法仅用吸积或合并来解释,而这种额外的增长正是“宇宙学耦合”所预期的。此外,这些年LIGO探测到的合并黑洞产也符合
宇宙学耦合的预期。

最后,他们得出结论,这些黑洞可能不仅仅是由暗能量构成的,它们可能真的就是暗能量。