第4章 宇宙里的陷阱——吞噬一切的黑洞(3)
但是如果黑洞不是由均匀物质构成的，那么黑洞还会坍塌并形成一个奇点吗？如果不会形成一个奇点，那么宇航员就有可能进入到黑洞内部，而不会被奇点巨大的潮汐力撕扯成碎片。假设有这样一个黑洞，它是由上亿个像太阳一样的恒星所组成，其内部非常凌乱且复杂。那么，是不是就具有以下可能性：假如粒子不会发生碰撞而是擦肩而过，而组成星体的粒子就会以某种方式跳入到云团状的物质之中，最终跳出引力中心。
爱因斯坦的相对论告诉我们，上述的可能性是存在的。重力会扭曲时空，在扭曲的时空中，光束不再是直线，而是沿着弯曲的轨迹进行传播。黑洞的重力很大，那么从黑洞内的任意一点所发出的光束都会发散。
如果光线在一个足够大的重力场内，那么光线就会被扭曲，并朝相对的方向弯曲而折回，就像穿过一个透视镜一样。也就是说，光线会汇聚到自己原来的位置并且在某个点上重聚。如果真的是这样，那么就会有光线或是某个光线的一部分逃出黑洞。这样也就印证了粒子跳出黑洞引力中心的可能性。
如果这种情况真的出现在黑洞内，那么就意味着黑洞表面的视界内的某个部位必然会产生奇点。当然，这个奇点与物质均匀的黑洞坍塌形成的奇点并不完全相同。这样一来就说明了，即使在物质不均匀的黑洞内，也会产生奇点。只是这个奇点的位置并不在黑洞的中心，而是在视界的某个部位而已。这个奇点会使接近无穷大的潮汐效应发生，也就是说，在黑洞内无穷大的重力会将物质和光子挤压到不复存在。
史蒂芬·霍金认为，如果爱因斯坦的相对论是正确的，那么我们现在所看到的宇宙一定是奇点的大爆炸产生的，而宇宙的膨胀也与奇点密切相关。霍金的这种观点导致了一种有关宇宙起源与终结理论的出现。这种理论认为，我们的宇宙会不断地进行收缩，最后形成一个奇点。而这个奇点会在某种状态下发生爆炸，爆炸之后会产生一个宇宙，而这个宇宙会不断地进行膨胀与收缩，最终还会形成一个奇点。于是我们的宇宙就会处于反复的爆炸、膨胀与收缩循环中。
史蒂芬·霍金的三次豪赌
【契诃夫的《打赌》】
在俄罗斯作家契诃夫的小说《打赌》中，描写了一位年轻律师和一位银行家的打赌，他们之间的赌注是一笔巨款——200万卢布。如果年轻的律师能够牺牲掉自己的自由，在一间小屋子中待上十五年，那么这200万卢布就是律师的。但是银行家要求律师在这十五年内，不准走出房间一步，不能与任何人交流。而且银行家还承诺，在这十五年期间银行家会专门为律师雇一个佣人来照顾他，但前提条件是律师只能通过写字的方式与佣人交流，表达自己的要求，不能与佣人说话。
律师为了赢得这个赌注，真的在小屋内待了将近十五年的时间。在即将满十五年的前一天晚上，银行家不想输掉巨额的赌注，于是就潜入小屋内，想把律师杀掉。但是他却惊奇地发现，那个曾经意气风发的年轻人已经变成了一个可怕的“鬼魂”，瘦得皮包骨头，就像一副骷髅架子，头发变得比女人还长，胡子和头发都乱糟糟的。
律师正在酣睡，一点儿也不知道自己的屋子中有人进来了。这个时候，银行家发现桌子上有一封信，于是就好奇地打开看。那封信是律师写的：“我不想要200万卢布了。当初我以为得到那200万卢布就会进入天堂。可是现在我明白了，那是根本不可能的。而且我为了这笔钱已经失去了自由，失去了做人的权利。我要在规定期限届满的五个小时之前走出这个地方，即使这样会破坏我与银行家的赌约。”银行家在看完这封信后，放弃了杀掉律师的想法，虽然他的200万卢布依然还在自己手中，但是他却一点儿也高兴不起来。
在现实生活中，人与人之间经常会出现打赌的行为。当两个人因为某个问题争论不休且毫无结论时，人们为了证明自己的观点是正确的，往往会打赌，并且还有赌注，即使是科学家也不例外。黑洞研究专家史蒂芬·霍金就有过三次豪赌。
霍金的第一次打赌是在1975年。那时霍金与索恩在探讨有关天鹅座中的X-1的情形，争论天鹅座X-1中是否包含着一个黑洞。霍金认为没有，而索恩说有。在争论不休的情况下，两人就打起了赌。口说无凭，两人还立下了白纸黑字的赌状，表示输了或赢了，一定要按照赌状上所写的条件兑现。如果天鹅座X-1中真的包含黑洞，那么索恩就赢了，霍金就要为索恩订一年的《藏春阁》杂志；如果天鹅座X-1中没有黑洞，那么霍金就赢了，索恩就要为霍金订四年的《私家侦探》杂志。从赌注中，我们可以看出似乎存在着不公平的现象，因为是一年的杂志对四年的杂志，索恩感慨霍金实在太狡猾了。
后来霍金本人对这个赌注的解释是，这是一种“保险策略”。因为不论是霍金还是索恩都相信在天鹅座X-1中存在着一个黑洞。只不过霍金很喜欢恶作剧，于是就故意和索恩争执，并出现了这个赌注。
霍金自己这样说：“如果索恩输了，那么我有关黑洞的整个研究就变成了浪费时间且毫无价值，因为我所提出的黑洞仅仅是一个理论，有许多人都不相信黑洞的存在，但是天鹅座X-1中如果存在黑洞，那么就是一个实例的证明。如果我的研究真的白费了，好歹还有四年免费的《私家侦探》杂志聊以自慰。如果索恩赢了，那就说明我有关黑洞的一切研究获得了成功，这对我来说将是一个激动人心的成就，既然如此，我为索恩订一年的《藏春阁》杂志也没什么，还能安慰一下索恩。”
从霍金的这段话中我们可以得知，这个打赌对于霍金而言是双赢，不论是什么样的结果，霍金都会获利。霍金赢了，可以得到四年免费的《私家侦探》杂志；霍金输了，可以证明自己的黑洞研究取得了非凡的成就。
关于这次打赌，霍金在其著作《时间简史》中也提到过。霍金说：“事实上，从我和索恩打赌的1975年至今，虽然天鹅座X-1的情形并未出现多大的改变，但是人们已经积累了许多对证明天鹅座X-1是黑洞有利的观测证据，所以我不得不认输。”由于《藏春阁》是色情杂志，所以当霍金给索恩免费订了一年之后，引起了索恩妻子的怒火。
按照黑洞的定义以及形成过程，我们得知黑洞本身不会发光。既然如此，我们人类是否可以观察到黑洞呢？约翰·米歇尔认为，黑洞会将它的引力作用到其周围的物体上。天文学家通过观察发现了两种现象，一种是两颗恒星会由于相互之间的引力吸引而互相围绕着对方转动；另一种是一颗可见的恒星围绕着一颗不可见的伴星运动。例如，天鹅座X-1就是两颗恒星在互相吸引着对方转动，只不过其中一颗恒星看起来更加明亮而已。
不可见的天体一般有黑洞、白矮星和中子星，那么天鹅座中的X-1到底是什么呢？通常情况下，当恒星的质量不够大的时候，才会坍塌成白矮星或是中子星，我们所看到的太阳就是这样。但是天鹅座中的X-1并不是这样，它本身的质量大约是太阳质量的六倍。因为天鹅座X-1的质量太大了，所以它既不可能是白矮星也不可能是中子星，只可能是一个黑洞，是包含着一个黑洞和一个正常恒星的系统。
后来，索恩与霍金之间又打了两次赌。在1991年12月24日的时候，索恩与霍金关于裸奇点的问题发生了争执。通常情况下，奇点存在于黑洞之中。所谓裸奇点就是失去了黑洞的包裹，是不被黑洞所围绕的黑洞奇点。
最终两人开始打赌，霍金认为奇点只能存在于黑洞之中，不能“裸”出现，但是索恩却认为裸奇点是可以出现在宇宙内的。这一次，索恩把普雷斯基尔也拉了进来。索恩与霍金的赌状上这样写道：“霍金坚信裸奇点是被经典物理学定律禁止且令人讨厌的东西，绝对不会出现；而索恩与普雷斯基尔的观点恰恰相反，索恩与普雷斯基尔认为裸奇点作为量子引力体，是可以不被视界所遮掩的，而是整个宇宙都可以直接观察到。输家需要为赢家买一件蔽体衣物，衣物上需要绣上认输的字句。”
最终，霍金输掉了这次的打赌，并在加利福尼亚的一次公开演讲中认输。本来索恩很高兴，但是当索恩把霍金输给他的衣服拿过来的时候，看见衣服上所绣的字句时，开始生气。至于生气的原因，索恩在霍金六十大寿的报告会上说了出来。
索恩说：“第二次的打赌，虽然史蒂芬认输了，并且按照赌状上的约定给我和普雷斯基尔每人买了一件表示他认输的衣服。但是我要告诉你们，在这次认输的事情上，史蒂芬完全没有了上一次的风度。因为他给我和普雷斯基尔的衣服上印着一个披着毛巾的女孩子。起初我和我夫人看到这个图案的时候吓了一大跳，因为那个女孩子披着的毛巾上写着‘自然憎恶裸奇点’这样的字句。虽然史蒂芬在事实面前勉强认输了，但是为什么还要拉上大自然呢？还说大自然憎恶他所承认的事情。既然如此，史蒂芬又为什么认输呢？这样岂不是太没有风度与公然的自相矛盾吗？”
事实上，霍金并未真正认输。在1997年的2月5日，也就是应该认输的那一天，霍金承认，在某种特殊的情况下，裸奇点是可以形成的。
霍金认为，小黑洞可能会完全被蒸发掉，并最终留下一个裸奇点。通常情况下，黑洞是质量巨大的恒星坍塌形成的。也就是说，黑洞本身的质量和引力都很大。既然如此，那么小黑洞是否存在呢？霍金指出，在宇宙大爆炸中存在的高压极端状态之下，可能会产生一个只有万分之一克质量的黑洞。
因为在高压的极端状态下，挤压力足够大，那么任何东西都可以造出黑洞。例如我们的地球，地球是一个围绕着恒星太阳转动并且自身不会发光的行星，按理说像地球这样的行星只能被黑洞所吞噬，根本不可能变成黑洞。但是，霍金指出，只要有办法把地球挤压成一个半径不足一厘米的球体，那么地球就会自动变成一个小黑洞。而这个小黑洞在某种条件下会完全消失掉，只留下黑洞内存在的奇点，这个时候奇点就会变成裸奇点了。
霍金认为，除非宇宙大爆炸的时候其本身是完全平滑的，只有这样才不会出现小黑洞。但这是不可能的，宇宙大爆炸的时候一定会有一些不规则性。也就是说，一些区域会比平均水平变得更加稠密，而另一些区域则没有平均水平稠密。这些过于稠密的区域会在宇宙大爆炸的时候产生一些小黑洞，这是不可避免的。
霍金认为，宇宙中存在的小黑洞很难吞噬掉任何东西，甚至吞噬一个质子或中子对小黑洞来说都异常困难。霍金推断，小黑洞本身会具有大约1200亿摄氏度的温度，但是它会辐射掉本身所具有的能量，最终就会出现小黑洞收缩的现象。小黑洞越是收缩，其本身所具有的热量就会越大，而且收缩的速度也会越来越快。最终小黑洞就会完全消失，除了会留下散发出的辐射之外，什么也没有了。当然还有一种情况，那就是当小黑洞收缩到一定的尺度之后，其量子效应就会终止辐射与收缩。另外，还存在着第三种情况，辐射发散会使小黑洞附近的视界出现退缩的现象，最终黑洞的视界就会消失，这样一来裸奇点也就诞生了。
霍金在认输的同时，又向索恩与普雷斯基尔发出了新的挑战。霍金不服气地说：“上次在打赌和立赌状的时候，我没有注意措辞，所以才让索恩与普雷斯基尔捡了一个大便宜。虽然这次我赌输了两件衣服，但是索恩与普雷斯基尔似乎很不满意我在他们衣服上写的话。”
就这样，霍金与索恩、雷普斯基尔更改了上次的赌状。在新的赌状上这样写道：“霍金因为没有强调‘一般性’的措辞，所以输掉了上一次的赌注。但是霍金本人依然坚持裸奇点是宇宙中一个令人讨厌的东西，而且应该是被经典物理学定律所禁止的。因此霍金依然坚持，以从一般初始条件出发的动力学演化来看，绝对不可能出现裸奇点。这一次，就像上一次一样，输家需要为赢家买一件蔽体衣物，并且在衣物上绣上真正认输的字句。”
由于这一次，霍金的措辞十分严谨，所以索恩感叹道：“这一次，我和普雷斯基尔恐怕要输掉这场打赌了。”同时索恩与普雷斯基尔也十分激动，因为这对他们来说是一次更大的挑战。最终，索恩与雷普斯基尔决定利用超级计算机模拟和用引力波探测器作更多的观测，去寻找宇宙中普遍存在的更大的裸奇点。
在1997年2月6日的时候，霍金、索恩和普雷斯基尔开始了第三次豪赌。霍金认为黑洞不可能向黑洞外释放任何信息。假设一个恒星耗尽了自身的能量，最终坍塌形成了一个大黑洞，那么有关这个恒星的大量信息会因此而完全消失，因为黑洞不能向外释放信息，这就是著名的“黑洞信息佯谬”。假设霍金赢了，那么就说明宇宙中存在着更大的不确定性。
但是索恩与雷普斯基尔坚信量子力学的定律。根据量子力学的定律，我们可以知道信息是不可能被彻底消灭的，他们认为黑洞内可以隐藏它内部的信息。
这一次双方的赌注是《棒球百科全书》，最终霍金依然是输家。但是霍金只给了索恩与普雷斯基尔一本《板球百科全书》，因为在英国找到一本《棒球百科全书》太困难了。