物理學(xué)有一個(gè)讓人坐立不安的角落，那就是黑洞的中心。

按照愛因斯坦廣義相對(duì)論的預(yù)言，黑洞中心存在一個(gè)奇點(diǎn)，密度無窮大，時(shí)空曲率無窮大，所有已知的物理定律在那里徹底失效。這不是一個(gè)讓人滿意的答案，更像是一塊"此路不通"的警示牌，提醒我們現(xiàn)有理論在這里撞了墻。

現(xiàn)在，一位德國(guó)理論物理學(xué)家提出，這堵墻或許可以繞過去，而且不需要等待一套全新的物理學(xué)理論。

故事要從彭羅斯奇點(diǎn)定理講起。1965年，羅杰·彭羅斯從數(shù)學(xué)上嚴(yán)格證明，只要引力始終表現(xiàn)為吸引力，黑洞內(nèi)部就必然存在某種形式的時(shí)空不完備性，要么是曲率奇點(diǎn)，要么是柯西視界。

曲率奇點(diǎn)是大多數(shù)人熟悉的那個(gè)概念，密度和時(shí)空彎曲程度趨向無窮大，物質(zhì)被壓縮進(jìn)無限小的空間，方程給出毫無意義的無窮大結(jié)果。

引力坍縮終點(diǎn)的幾種可能情景。(a) 有限時(shí)間內(nèi)形成極端殘余物；(b) 漸近形成極端黑洞；(c) 有限時(shí)間內(nèi)完全蒸發(fā)；(d) 無限時(shí)間內(nèi)完全蒸發(fā)；(e) 形成無視界殘余物。在這五種情景中，前兩種會(huì)導(dǎo)致柯西視界的形成，從而導(dǎo)致可預(yù)測(cè)性喪失，而其他情況則會(huì)導(dǎo)致沒有柯西視界的規(guī)則時(shí)空。

柯西視界則更微妙，它是一個(gè)邊界，越過這個(gè)邊界之后，未來就變得無法預(yù)測(cè)，因果律在這里不再適用。物理學(xué)的根基之一是：知道現(xiàn)在，就能預(yù)測(cè)未來。柯西視界意味著這個(gè)根基的局部崩塌。

霍金輻射曾經(jīng)被視為一個(gè)可能的出路。1974年，斯蒂芬·霍金從量子力學(xué)出發(fā)，預(yù)言黑洞并非完全"黑"，而是會(huì)以極其緩慢的速度向外輻射粒子，逐漸蒸發(fā)損失質(zhì)量，最終消亡。

迪·菲利波注意到的正是這里。他認(rèn)為，這個(gè)"霍金輻射太弱所以無關(guān)緊要"的判斷，在帶電黑洞的情況下并不成立。

帶電黑洞在廣義相對(duì)論中是一類有精確理論描述的對(duì)象，被稱為賴斯納-諾德斯特倫黑洞。攜帶電荷意味著黑洞內(nèi)部存在電磁場(chǎng)，而電磁場(chǎng)產(chǎn)生的斥力會(huì)與引力的吸引作用相抗衡，在一定程度上抵制物質(zhì)向中心無限壓縮。

但電磁斥力單獨(dú)作用，并不足以阻止奇點(diǎn)的形成?；艚疠椛鋯为?dú)作用，效應(yīng)又太微弱。

迪·菲利波的核心發(fā)現(xiàn)是：兩者疊加在一起，產(chǎn)生的效果遠(yuǎn)超各自單獨(dú)作用時(shí)的簡(jiǎn)單相加。

"電磁斥力和霍金蒸發(fā)單獨(dú)都無法阻止可預(yù)測(cè)性的喪失，但它們結(jié)合起來卻可以，"他在接受采訪時(shí)直接說道。

他通過分析彭羅斯圖來展示這個(gè)結(jié)論。彭羅斯圖是一種把全部時(shí)空歷史壓縮在一張圖上的表示工具，能夠直觀展現(xiàn)黑洞的整體結(jié)構(gòu)和可能的演化路徑。

在他的分析中，帶電蒸發(fā)黑洞的演化存在多種可能的終點(diǎn)情景。其中有幾種情景，黑洞最終以有限或無限的時(shí)間完全蒸發(fā)，或者留下一個(gè)沒有視界的殘余物，時(shí)空結(jié)構(gòu)保持完整規(guī)則，既沒有曲率奇點(diǎn)，也沒有柯西視界。物理預(yù)測(cè)能力在這些情景中得到完整保留。

這個(gè)結(jié)果的更深層含義，在于它重新劃定了解決奇點(diǎn)問題所需要的理論門檻。

物理學(xué)界長(zhǎng)期的主流觀點(diǎn)是：要真正處理黑洞奇點(diǎn)，必須等待一套完整的量子引力理論，也就是能夠把廣義相對(duì)論和量子力學(xué)統(tǒng)一起來的終極框架。弦理論、圈量子引力等方向都是這個(gè)目標(biāo)的不同嘗試，但迄今沒有一個(gè)得到實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

迪·菲利波的工作暗示，或許不需要等到那一步。在現(xiàn)有的半經(jīng)典框架內(nèi)，物質(zhì)以量子力學(xué)方式處理，時(shí)空仍然保持經(jīng)典描述，問題就已經(jīng)有了可能的解決方向。

"這意味著解決黑洞內(nèi)部病理問題可能不需要完整的量子引力理論，"他說，隨即加上了清醒的限定，"我必須強(qiáng)調(diào)，我們?nèi)蕴幱诜浅Ｔ缙诘碾A段，這一切都只是推測(cè)。"

這種謹(jǐn)慎是有必要的。目前沒有任何觀測(cè)技術(shù)能夠探測(cè)黑洞內(nèi)部發(fā)生的事情，這項(xiàng)研究完全是理論性質(zhì)的，距離得到實(shí)驗(yàn)支持還有很長(zhǎng)的路要走。

如果這個(gè)方向得到證實(shí)，黑洞中心必然存在奇點(diǎn)這一結(jié)論的適用范圍將被大幅收窄，物理學(xué)對(duì)于宇宙中最極端天體的理解也將隨之改寫。