摘要：意大利里雅斯特基础物理研究所的科学家最近在《宇宙学与天体粒子物理杂志》发表论文，系统梳理了当前关于黑洞核心奇点问题的研究进展。这项由多国学者合作完成的综述性工作，首次明确将非奇异黑洞模型分为两类：保留事件视界的规则黑洞与完全抛弃视界的黑洞模仿体，并规划了未来验

意大利里雅斯特基础物理研究所的科学家最近在《宇宙学与天体粒子物理杂志》发表论文，系统梳理了当前关于黑洞核心奇点问题的研究进展。这项由多国学者合作完成的综述性工作，首次明确将非奇异黑洞模型分为两类：保留事件视界的规则黑洞与完全抛弃视界的黑洞模仿体，并规划了未来验证这些模型的观测路线图。

图释：奇异黑洞和非奇异替代品。图片来源：Sissa Medialab。背景图片来自 ESO/剑桥天文巡天组 （eso.org/public/images/eso1101a/）

​黑洞中心的奇点问题困扰了物理学界整整一个世纪。1916年施瓦西解刚出现时，数学家就发现时空曲率在此处趋于无限——这意味着广义相对论在此失效。后来的研究更表明，这里不仅是空间维度的终点，更是物理定律的坟场：物质密度、温度等物理量都失去意义。2019年事件视界望远镜拍摄的首张黑洞照片，2020年引力波探测确认的双黑洞合并，这些里程碑式成果反而让问题更加尖锐——我们越看清黑洞的外在，就越对其核心一无所知。

新论文提出的规则黑洞模型令人联想到中国学者赵峥关于黑洞热力学的研究。他在著作中论证，量子效应可能导致时空结构在极端条件下发生形变，这或许就是消除奇点的关键机制2。意大利团队在此基础上发展出具体数学模型：当考虑量子引力效应时，原本收缩为奇点的物质会停留在普朗克尺度形成致密核心，就像被量子压力支撑的中子星。这种结构既保留事件视界，又避免无限曲率出现。

更具颠覆性的是黑洞模仿体假说。这类天体完全没有视界，其表面可能由玻色-爱因斯坦凝聚态等量子物质构成。2019年杨树政团队关于洛伦兹破缺理论的研究显示，修正后的时空度规会显著改变霍金辐射特征——这与模仿体理论预测的表面热辐射不谋而合。未来事件视界望远镜升级后，或能通过分析光子环的细微畸变来甄别这类天体。

该研究最深远的意义在于架设了连通量子力学与广义相对论的观测桥梁。正如网页8提到的量子时空理论，当空间本身具有非对易性时，传统奇点将自然消失。团队负责人Liberati坦言，现有模型都只是量子引力的近似表达，就像牛顿力学之于相对论。但2025年将启用的第三代引力波探测器，其灵敏度足以捕捉黑洞合并时0.1%的度规偏差——这恰好是非奇异模型预测的效应量级。

值得注意的是，中国团队在此领域早有建树。西南交通大学杨树政课题组2019年发现，引入洛伦兹对称性破缺后，史瓦西黑洞的温度会上升而熵值下降，这种反常热力学行为与非奇异模型的特征高度吻合。或许正如论文所言，解开奇点之谜的钥匙，就藏在量子不确定性与时空非定域性的深层关联中。

当前研究面临的最大挑战，是如何区分标准黑洞与它的量子修正版本。事件视界望远镜团队正在开发亚毫米波干涉技术，试图捕捉模仿体表面量子涨落引起的辐射脉动。另一方面，LISA空间引力波天线预计2030年代投入运行，其探测频段正好覆盖中等质量黑洞合并过程——理论计算显示，这类事件产生的引力波波形对核心结构异常敏感。

从爱因斯坦写下场方程至今，人类对黑洞的认知已迭代五次：从数学解读到真实天体，从经典描绘到量子修正。这项研究或许正在打开第六次认知革命的序幕——当奇点屏障被量子效应抹平，我们或将见证广义相对论与量子力学在黑洞视界处的历史性握手。

参考文献：

Raúl Carballo-Rubio et al, Towards a Non-singular Paradigm of Black Hole Physics, Journal of Cosmology and Astroparticle Physics (2025). On arXiv : DOI: 10.48550/arxiv.2501.05505

来源：科学剃刀