黑洞的“来世”可能比想象中更离奇

人们常把黑洞视为终极的单向天体：物质一旦穿过事件视界，就再也不会返回。这个图景来自广义相对论，它把黑洞描述为时空中在经典意义上永久存在的结构。不过，量子物理早已让这一说法变得复杂。霍金辐射表明，黑洞会缓慢失去质量，并最终蒸发殆尽。

Universe Today 近期讨论的一项理论研究将这种量子叙事进一步推进。该工作在采用一种假设的基础上研究黑洞的最短寿命：在远离事件视界的区域，时空仍保持半经典近似，而在靠近视界的区域则允许更复杂的量子行为。结果得到的是黑洞寿命的新下限，并提出在生命末期，黑洞可能进入一个亚稳态阶段，其行为会呈现出类似白洞的特征。

为什么霍金的原始图景并不完整

斯蒂芬·霍金最初的计算表明，黑洞会辐射，因此并不会永远存在。粗略地说，量子效应允许粒子逃逸，从而使黑洞失去质量。质量越小的黑洞辐射越快，因此蒸发过程会随着时间推移而加速。

但霍金的结果属于半经典近似。它假定量子修正足够小，经典时空仍然提供主导背景。随着黑洞质量变得极小，这一假设就越来越不稳妥。对于普通天体物理黑洞来说，这在实践上问题不大，因为它们的寿命长得惊人；但对于原初黑洞而言，这个问题就更重要了，因为它们的质量可能小得多，而其寿命会影响宇宙学中的更广泛问题。

新研究提出了什么

来源文章中提到的这项研究从两个假设出发：远离黑洞的时空保持渐近半经典，以及纠缠熵的影响会随时间衰减。在这些条件下，作者推导出一个黑洞最短寿命的标度关系：对于初始质量为 M 的黑洞，其寿命至少与 M 的四次方除以约化普朗克常数的三分之二次方成正比。

这一结果被描述为出人意料地简洁。更重要的是，它说明蒸发黑洞在末期的演化，可能并不是突然消失。研究还认为，黑洞可能演化成一种亚稳态构型，看起来类似白洞。

白洞是黑洞在时间反演意义上的概念对应物：物质和能量可以从中喷出，而不是只能落入其中。它们长期以来一直处于引力理论的推测边缘，但并不属于主流观测天文学的一部分。这里的重点并不是天文学家已经发现了白洞，而是受量子引力启发的模型，可能会产生具有白洞式性质的末期天体。