這是一個非常好的問題，而且和“宇宙中的所有物質(zhì)最終都會落入黑洞嗎？”這個問題的本質(zhì)上是一樣的，因為如果宇宙中的所有物質(zhì)最終都會落入黑洞，那么我們這個宇宙最終就無法避免了無生機(jī)的命運(yùn)，等于走向了滅亡。
事實上，當(dāng)我給公眾作黑洞或者宇宙演化方面的報告時確實經(jīng)常被非專業(yè)研究人員問過這樣的問題，但是不知何故只有專業(yè)研究人員不問這個問題。
如果忽略黑洞的霍金輻射并且假設(shè)物理宇宙中沒有“裸”奇點或者“裸”致密天體（后者是本文作者張雙南根據(jù)其黑洞理論預(yù)言的一種天體，目前尚未被發(fā)現(xiàn)），確實無法避免在一個不膨脹（靜態(tài)）和沒有邊界的宇宙中幾乎所有的物質(zhì)（包括暗物質(zhì)和一切可能形式的能量）都最終落進(jìn)黑洞。
這是因為，不管一個粒子或者光子落入黑洞的概率是多么小，只要給它足夠長的時間經(jīng)過足夠大量的嘗試，最終都會落入到黑洞中。最終，宇宙中就只有黑洞存在了。當(dāng)然，只有黑洞的宇宙將是一個永恒死亡的宇宙。
對于永遠(yuǎn)膨脹的宇宙，有些物質(zhì)最終會擺脫黑洞的引力而處于黑洞的外面，比如因為最終逃離星系的粒子（如暗物質(zhì)和熱重子和電子）和光子，或者已經(jīng)在星系際的粒子可能永遠(yuǎn)達(dá)不到另一個星系，從而不落入任何黑洞。然而，留在任何一個星系的物質(zhì)最終仍然會落入該星系黑洞之中。因此，每個星系將只有黑洞，這些黑洞可能相互并合成為一個巨大的黑洞，每個星系最終都不可避免地變成一個巨大的黑洞。
然后最終膨脹的宇宙將使無數(shù)巨大的黑洞相互遠(yuǎn)離，而在它們之間漂浮著一些永遠(yuǎn)趕不上它們的光子和粒子。這個宇宙仍然是一個死宇宙。如果在某一時刻，宇宙開始收縮，這些黑洞以外的粒子（包括暗物質(zhì)）和光子將被吸入黑洞，而且這些黑洞也將開始相互并合。最終，整個宇宙可能就成為一個巨大的黑洞。當(dāng)然這也是一個死亡的宇宙。
霍金輻射能夠把我們的宇宙從一個永恒的死亡中拯救出來嗎？很容易計算，對于10倍太陽質(zhì)量的黑洞，其霍金溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于目前的宇宙微波背景輻射的溫度。因此，在幾乎所有的宇宙微波背景輻射的光子被吸入到黑洞或者宇宙的膨脹使得宇宙微波背景輻射的溫度低于黑洞的霍金輻射溫度之前，黑洞的霍金輻射的效果是很小的。宇宙在經(jīng)歷了幾乎永恒的時間之后最終將處于黑洞吸入和發(fā)射極低溫度的霍金輻射的平衡狀態(tài)。這樣一個宇宙并不比基本上由黑洞組成的死宇宙好多少。
在數(shù)學(xué)上，蟲洞和白洞也許能夠挖掘出丟失在黑洞里面的能量和物質(zhì)，比如用蟲洞把黑洞和白洞連起來，進(jìn)入黑洞的物質(zhì)和能量就可以從白洞出來了，我們的宇宙就不至于死掉了。然而，根據(jù)我們當(dāng)前的物理學(xué)和天體物理學(xué)知識，我們不知道如何在物理宇宙中產(chǎn)生蟲洞和白洞，事實上我們既沒有發(fā)現(xiàn)蟲洞，也沒有發(fā)現(xiàn)白洞。雖然我不能排除這個可能性，但這不是我的青睞，因為我不希望依靠未知的物理學(xué)和天體物理學(xué)來拯救永恒死亡的宇宙。
但是，如果我們的理論預(yù)言的“裸”致密天體在宇宙中存在的話，也就是可以把天文黑洞變成“裸”致密天體，那么我們的宇宙就可能避免死亡的命運(yùn)。如上圖所示，由于“裸”致密天體的半徑非常小，輻射效率超過100％是可能的。對于外部觀測者，由于全局能量必須守恒，這相當(dāng)于從“裸”致密天體中提取能量。
這種情況有點類似霍金輻射：黑洞周圍的真空漲落導(dǎo)致新產(chǎn)生的粒子從一個黑洞的事件視界的外面逃逸出去，但是全局上，這相當(dāng)于消耗了黑洞的能量（質(zhì)量）。同樣，從“裸”致密天體中提取的能量可以通過各種已知的物理過程變成物質(zhì)，相當(dāng)于循環(huán)了黑洞以前吸積的物質(zhì)。因此，如果“裸”致密天體確實存在的話，它們的確可以解救出被黑洞吸積的物質(zhì)從而拯救否則會永恒死亡的宇宙。我把這稱為“裸”致密天體再循環(huán)猜想。
因此，我對這個問題的最終回答是喜憂參半的：幾乎所有的物質(zhì)確實會落入到我們的理論預(yù)言的天文黑洞中，如果故事就到此結(jié)束了，我們的宇宙就無法避免最終死亡的命運(yùn)。但是如果我的猜想成立，也就是天文黑洞能以某種方式被轉(zhuǎn)化為“裸”致密天體， 它們就可以把這些物質(zhì)重新循環(huán)出來，我們的宇宙就不會最終死亡。
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