宇宙本身会不会就是个黑洞？我们生活在黑洞中？

作为宇宙中最神秘的天体，黑洞对我们来说可谓既熟悉又陌生。熟悉是因为它有且只有三个基本量（质量、角动量、电荷），可以说是宇宙中最简单的天体；而说它陌生是因为所有这一切都只是建立在理论模型之上，对于它的真正模样，尤其是内部什么样，我们始终一无所知。

作为事件视界，黑洞的表面就像是一个结界，它从物理上彻底隔绝了黑洞的内部和外面两个世界。位于外面的我们永远无法想象黑洞内部的世界，而黑洞外面发生的一切对于黑洞内部的世界来说也同样无法得知，就像我们永远无法得知宇宙之外是什么一样。如此说来，我们的宇宙会不会就是这样一个与世隔绝的黑洞，而我们是否就位于这个黑洞之中呢？

上回说到，在大爆炸初期的高密度情况下，当时的宇宙为何没有直接坍缩成个大黑洞。虽然宇宙一直在膨胀，但不少人提到，会不会我们的宇宙本身就是个大黑洞呢？

黑洞宇宙论确实是一个很让人遐想的想法。首先黑洞和宇宙它俩长得就很像，虽然迄今为止我们并不知道宇宙真正的形状，但是球形是目前最符合想象的。而且从观测角度来说，可观测宇宙本就是一个以我们为中心、465 亿光年为半径的球形区域。当然，只是长得像固然不够，宇宙里长得圆滚滚的多了去了，“谁还不是个宝宝啊”，关键在于你这个球的表面有没有“结界”能力。

我们知道，我们的宇宙并非永恒的静态，相反它时刻处于膨胀中。尤其在暗能量的推动下，宇宙中的绝大多数星系都在快速逃离我们，而且距离越远的天体逃离的速度也越快。这样一来总有一个地方，那里的天体远离我们的速度将会达到光速，这意味着它们此刻发出的光将永远无法到达我们，我们永远无法看到它们以及它们背后那些天体未来的样子。这个地方就如同那个结界，界外之事从此再与我们无关。天文学上把这个结界称为“哈勃半径”，大小取决于哈勃常数，目前这个值大约是一百多亿光年。

从这个角度来说，哈勃半径与黑洞视界面的史瓦西半径确有几分相似。但仅有着相似的视界面还不足为奇，如果我们把可观测宇宙的质量代入史瓦西半径简单算一下，那么会发现，如果宇宙真是个黑洞的话，它的半径竟然也是一百多亿光年！这么大的尺度下，竟然数量级都对上了，这究竟是某种巧合，还是内部另有玄机呢？

顺着这个思路想下去，你还能发现很多宇宙和黑洞的相似之处。比如黑洞的大小基本取决于它的质量，所以黑洞通过吞噬周围的物质自身会不断变大。而我们的宇宙一直在膨胀，有没有可能就是因为它正在疯狂吞噬宇宙之外的“物质”导致的呢？

再比如，随着黑洞变大它的表面积也在增加，然而它的温度却是在降低的。没错，越大的黑洞它的温度越低。我们宇宙的温度似乎也遵循这个规律，随着空间的不断膨胀，宇宙微波背景辐射的温度也在不断降低。目前它已经由脱耦时期的将近 3000K 降低到了如今的不到 3K。

鉴于类似的种种相似之处，一些人（包括科学家）都对黑洞和宇宙之间有没有连系产生了怀疑。但是更多人还是觉得这应该只是一种巧合。

比如计算静态黑洞大小的史瓦西半径公式不能直接这么用。上回我们说过，根据广义相对论的描述，黑洞只是空间中的一个引力异常处，它周围需要有相对平直的空间。而宇宙本就包含了所有空间，它如果是黑洞的话，它的周围又是什么呢？

另外，事件视界并不能作为判定黑洞的唯一标准。甚至于理论上的某些黑洞（比如一个旋转过快的克尔黑洞，或者一个过度增加电荷的 R-N 黑洞），它们的视界面在极端情况下可能会消失，之后内部的奇点会直接暴露出来，成为裸奇点。所以黑洞有没有视界面不重要，有没有奇点才是关键。

假如宇宙真是一个黑洞，那么它的奇点在哪呢？毕竟宇宙不存在所谓的中心。如果宇宙存在一个类似黑洞的中心奇点的话，那么宇宙中的所有物质理应不存在任何稳定轨道，它们都将有且只有一个结局 —— 撞向奇点。

不过话说回来，宇宙还真有可能存在一个奇点，没错，就是当初大爆炸的那个奇点。只是那个奇点明显和黑洞的奇点不太一样。因为黑洞的奇点位于黑洞之中，但是大爆炸的奇点并不在宇宙中，而是它就是宇宙本身。也就是说我们的宇宙并不是从奇点炸出来的，而是由奇点膨胀来的。

另外，黑洞的奇点是一个未来奇点，时间将在那里终止；但是宇宙大爆炸的奇点更像是一个白洞的奇点，一个过去奇点，不管是时间还是空间，一切的一切都是从那里开始的。要么怎么说宇宙大爆炸是目前唯一一个最接近白洞的事件。

所以呢，宇宙肯定不是一个黑洞，至少不是我们认为的那种黑洞。除非我们把“黑洞”这个词的意义扩大一些，使它不再是广义相对论中那种狭义的黑洞，而是代表一种“独立”的区域。比如那个永恒暴胀理论中的停止暴胀的区域，它就可以看做是一种“黑洞”，一个相对“独立”的宇宙。

我们的宇宙就是这样一个独立的“黑洞宇宙”，它“外面”的空间仍然处于无休止的暴胀之中。那里没有我们熟悉的任何东西，有的只是一些被原始暴胀物质充满的暴胀场。偶尔有一些类似的停止暴胀的区域，它们则可以看做是我们宇宙的平行宇宙。由于这些宇宙之间隔着远超光速的暴胀区域，因此它们就像是一个个黑洞与外界永远隔绝。

除了永恒暴胀里的这种黑洞宇宙，科学界还有一个关于宇宙的理论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论物理中的一个重要猜想 ——AdS / CFT 对偶。这个猜想说的是，在某些情况下，一个高维的包含引力的理论与一个低维的不含引力的场论是等价的。拿我们熟悉的黑洞来说，在黑洞热力学中，与黑洞熵成正比的不是黑洞的体积，而是黑洞的表面积。也就是说，黑洞的所有信息可能都记录在它的二维表面，它内部的三维空间仅仅只是二维表面的一种投影。

拓展到整个宇宙，这个观点相当于是在说，我们所生活的三维宇宙可能只是一个二维信息结构的投影。我们所感知的这个包含引力的三维世界，其实可能只是不含引力的二维宇宙表面的一种全息图像。这便是全息宇宙这个说法的来源。

全息宇宙的概念是如此惊艳世人，以至于现如今关于全息宇宙有着各种各样的观点。比如有些人觉得，我们的宇宙可能是一个四维黑洞的三维表面。在我们的宇宙之外是更高维的四维宇宙，在那个宇宙中某颗四维恒星坍缩形成了一个四维黑洞，而这个四维黑洞的三维表面便是我们所在的这个三维宇宙。

虽然全息宇宙的观点太过“离经叛道”，但在数学上它却又是那么的合理。所以现在有些理论物理学家和天文学家合作，想要一同寻找全息宇宙存在的蛛丝马迹。

参考资料

[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

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