灰洞（霍金提出的物理理论）

发现与理论

灰洞

据国外媒体报道，斯蒂芬·霍金的黑洞理论为宇宙中最致密的天体行为提供了一种可能性的解释，日前这位大科学家在其作品中提到，宇宙中没有“黑洞”，有的只有“灰洞”。该理论来源于一篇名为《黑洞的信息保存与气象预报》的调查论文中，是霍金对黑洞的研究成果之一，他认为黑洞其实是一个拥有极端物理环境的“灰色地带”，质能进入黑洞中后还会“回到”宇宙中，我们此前对黑洞的边界理论认识是有待改善的，黑洞或不会永久性地保存质能信息，在某个时候会“释放”出来，暂时称该行为为“黑洞的蒸发”。也有部分学者认为黑洞通过虫洞连接白洞，黑洞利用强大的引力吸收质能，又从白洞中喷发出来。

理论研究历史

霍金此前提出了一种被称为霍金辐射的黑洞理论，这是从量子效应的角度出发来研究黑洞，霍金辐射认为黑洞是可以失去质量，因此一些非常小的“迷你黑洞”可“蒸发”消失，该理论证明了黑洞并不是宇宙中最自私的天体，黑洞在吸积物质后可通过量子行为向宇宙空间中释放出内部的质能，天文学家也在寻找新的方法来探测这种行为。

争议

黑洞之所以被认为是“黑”的，在于其引力行为和事件视界上，在事件视界之外的物质行为才会被我们所察觉，而之内并不存在任何定义，即便是光线也无法逃脱黑洞的引力控制，因此在我们看来黑洞是“黑”的，这就像是宇宙中的单行道，仅能进去而出不来。霍金提出的“灰洞”理论认为黑洞还可以进一步向外传递质能信息，这就是说黑洞不是宇宙中的单行道，进去后还能“出来”。

霍金认为事件视界的理论需要进一步完善，事件视界并不是黑洞的边界，黑洞可能存在一个明显的“地平线”，黑洞内部出现的量子涨落使得黑洞如同一个灰色地带，其也不违反任何广义相对论和量子力学，这也意味着黑洞可以从宇宙中吸积“物质信息”，同时也可以向外辐射出信息。传统的事件视界理论认为这是黑洞与外界的“界线”，如同一道防火墙，物质被黑洞吸积后落入黑洞中，并在两极释放出辐射。

黑洞周围的一个假设区域被称为视界。霍金认为视界理论存在缺陷，光无法从中逃逸。试图逃脱黑洞核心的光射线不会像人被困在跑步机上那样，它可以通过辐射泄露来慢慢收缩。霍金告诉《自然》杂志：“在经典理论中，光无法从黑洞中逃脱，在量子理论中，能量和信息可以做到。”关于对其过程的完整解释，霍金表示需要将重力和其他自然基本力的理论完美融合。

然而，近一个世纪以来，这个问题一直困扰着全世界的物理学家。霍金表示，“问题的正确解释仍然是一个谜。”他提出的灰洞理论认为，物质和能量在被释放到太空之前会持续一段时间。这个理论试图解决这两年来一直困扰着科学家们的黑洞防火墙悖论。

加拿大阿尔伯达大学的黑洞专家唐·佩吉（Don Page）认为霍金的解释很合乎情理，可也有理论物理学家并不认同霍金的说法。

文章指出，由于找不到黑洞的边界，因此“黑洞是不存在的”，这是为了解决“防火墙悖论”问题于新理论中设定“黑洞不存在”，其并非真不存在。如果霍金的理论正确，黑洞核心的奇点根本就不存在，甚至不排除“一切事物原则上能逃离黑洞”这种极端局面的可能性。霍金说：“在经典理论中，黑洞不会放过任何东西，量子理论允许能量和信息逃离黑洞。”因为现代量子物理学认定这种物质信息是永远不会完全消失的，这种说法与量子力学的相关理论出现相互矛盾之处。

史蒂芬·威廉·霍金

现在看来，霍金终于给了这个当年自相矛盾的观点一个更具有说服力的答案。霍金称，黑洞从来都不会完全关闭自身，它们在一段漫长的时间里逐步向外界辐射出越来越多的热量，随后黑洞将最终开放自己并释放出其中包含的物质信息。

霍金认为，受到黑洞引力的影响，能量和物质先是靠近——不会到达——黑洞中心，最终还会被释放出去。不过，它们的信息在黑洞中不会毁灭，可被完全打乱，逃离之后面目全非，几乎无法还原。

美国波士顿大学的布雷彻（K.BRECHER）在1993年6月提出了存在有灰洞（GRAYHOLE）的可能性：大质量星的坍缩不足以形成黑洞，可有可能形成比典型中子星有较小的半径和较大的密度的星体。布雷彻认为黑洞的质量大于3倍太阳质量，这样，在某些情形便取消了对黑洞的需要。灰洞具有不同于正常中子星的性质，这来源于两者不同的坍缩程度。广义相对论预言，坍缩到足够程度的恒星其外围将形成一个光子层，在该层内的光线绕星体运行，典型中子星光子层的半径比前者为少，同时，坍缩量的强大引力也导致漏出的辐射失去能量。布雷彻的计算表明，受上述两种作用的影响，从灰洞发出的辐射只在百分之四十能离开灰洞向空间辐射。灰洞之名称由此而来。在已发现的6个X射线双星系统中（上述天鹅座X-1和LMCX-3就是其中的两个），在可见光波段看不见的大于太阳质量3倍的一个星体可能就是很暗的灰洞，而不是黑洞。^[1]