科普一下丨宇宙能从一个黑洞中诞生吗？

长久以来，宇宙大爆炸被视作解释宇宙诞生的权威模型。根据这一理论，宇宙诞生于一个密度和温度都无限高的奇点，空间、时间和物质由此瞬间涌现。然而，这个看似完美的理论背后，却隐藏着一些未解之谜。

在近红外高分辨率图像中，星系团SMACS 0723内数千个星系如潮水般涌现。图片来源：NASA/ESA/CSA太空望远镜科学研究所

为了解释宇宙为什么如此平坦、光滑，以及为何能在短时间内膨胀到今天惊人的规模，科学家在上世纪提出了“宇宙暴胀”理论；而为了解释宇宙当前的加速膨胀，又引入了神秘的“暗能量”概念。虽然这些理论框架与观测数据基本吻合，但一些根本性问题仍然悬而未决。

其中最核心的问题莫过于：大爆炸起点的“奇点”究竟是什么？在这个点上，密度无限、温度无穷，已知的物理定律完全失效，我们无法用现有理论描述这一刻的状态。正如霍金在《时间简史：从大爆炸到黑洞》中所写，奇点不仅仅是个数学难题，它也暴露出我们对宇宙起源理解的局限。

近日，英国朴茨茅斯大学宇宙学和引力研究所科学家提出了一个颠覆性新模型。他们认为，宇宙可能并非始于一次大爆炸，而是源自一次极端的引力坍缩后的“反弹”过程。并且，这一切发生在一个黑洞中。

根据这一“黑洞宇宙”模型，我们的宇宙其实源自另一个更大宇宙中的一颗黑洞。在那个“母宇宙”中，一团极度致密的物质在引力作用下不断塌缩，最终形成一个巨大黑洞。

按照传统广义相对论的预测，这样的坍缩不可避免地会走向一个奇点。但朴茨茅斯大学科学家指出，在极端高密度条件下，量子效应会产生强大的排斥力，阻止物质无限坍缩。当密度达到某个临界值时，坍缩过程就会逆转，转而开始膨胀，从而形成我们观测到的宇宙。

这种模型自然地解释了宇宙演化的两个关键阶段：早期的快速膨胀（类似暴胀）和晚期的加速膨胀（类似暗能量效应）。整个过程完全可以用广义相对论和量子力学来描述，不需要引入额外的假设。

这个模型还提出，宇宙应该略微弯曲，具有微小但非零的正空间曲率。如果未来欧几里得等空间望远镜的观测能证实这一点，将为“黑洞宇宙”模型提供有力证据。

从更广阔的视角来看，这个理论提出了一个颇具哲学意味的观点：我们所在的时空，或许只是某个更宏大宇宙中一颗黑洞的演化：当那颗黑洞在母宇宙中坍缩到极限时，它的死亡将孕育新宇宙诞生的第一声啼哭——没有绝对的终结，也没有绝对的开始，只有永恒更迭的收缩与膨胀。而我们熟悉的星辰、星系乃至138亿年的膨胀史诗，不过是这场宇宙轮回中最新泛起的一阵涟漪。