照亮银河的灯光

( 由费米太空望远镜发现的银河系中心区域两个巨大的“电灯泡”（假想图） )

从相信自己身处宇宙的中心，相信宇宙中的万物都是为了人类而存在和运转，直到明白人类只是居住在宇宙中一颗小小的行星之上，人类终于逐渐意识到了自身的渺小。宇宙学最能打动人的往往就是宇宙中天体之间大小的对比，无论是数字还是图片，都能让人感觉到人类在宇宙中的地位，就连用“沧海一粟”来形容，都显得过分夸大了。

在银河系这个圆盘形状的扁平星系中，地球也显得太过渺小，但是人类的好奇心却遍布整个星系。2010年，哈佛大学的道格拉斯芬克贝纳（Douglas Finkbeiner）教授带领的一组天体物理学家，在梳理费米大区域太空望远镜（Fermi Large Area Telescope）的探测数据时，发现“电灯泡”是两个对称分布在银河系中心区域的巨型“圆泡”，不停地向外辐射高能量伽玛射线，辐射范围遍布整个银河系，其能量和体积都远超人类的想象。“犹如是被拧在银河系中心的两个3万光年长的巨大灯泡。”斯坦福大学新闻中心如此描述这两个神秘的巨泡。

探测到这两个银河系中心区域的伽玛射线辐射源并非易事。辐射向地球的高能伽玛射线大多数都会被地球的大气层所吸收，因此无法在地面进行探测，只能在大气层之外的地球轨道上探测。费米大区域太空望远镜收集了探测到的伽玛射线的数据之后，科学家们还必须排除掉其中来自银河系之外的信号，之后再判断伽玛射线的来源，这样，这两个庞大的向外辐射的神秘巨泡才首次被人类发现。研究者们还发现，这两个球形的伽玛射线辐射源有着非常清晰的界限，同时，在它们与银河系中心接近的地方，也向外进行微弱的微波辐射，但是伽玛射线的辐射强度却是非常一致——这让研究者们更加迷惑。在4年的时间里，针对这两个巨大的谜团，很多人提出了相应的数学模型，但是没有一个模型的解释令人满意。

这两个发射辐射的巨泡，无论是体积、形状，还是形成的原因，都是未解之谜。因为天体物理学家们从来没有在宇宙中发现过类似的物体，无从比较，那么就从探测到的伽玛射线来研究，试图分析这两个巨泡的形成原因。有人猜测这是因为在这两个巨泡所在的区域内都存在着大量的恒星，从而对外辐射；也有人认为这两个巨泡的位置值得怀疑，它们贴近银河系的中心，而众所周知，在银河系的中心存在着一个超大型黑洞，那么也有可能是在黑洞附近，被黑洞引力所加速的星际尘埃聚合在一起，形成了这两个巨大的辐射源。

对于这两个巨泡形成原因的种种猜测，大多都和银河系中心的超大型黑洞有关，这不免使天体物理学家对于黑洞的性质有了更多的遐想。毕竟，黑洞只是一种仅仅通过广义相对论的推导，通过间接证据才探知的天体，它对于人类来说有太多的秘密和太多的不确定因素。近来，关于黑洞的性质，一些理论物理学家们有了一种更狂野的猜测，这虽然还远未经证实，但是毕竟在理论上给这两个银河系中心的巨泡的形成原因提供了另外一个思路。

( 哈佛大学教授道格拉斯·芬克贝纳 )

理论物理学家们始终希望可以通过一种数学方式统一广义相对论与量子理论，建立一种可以适用于宇宙中所有现象的物理学框架。目前，在这个领域内，除了弦论之外，“圈量子引力”（Loop Quantum Gravity）理论也在建立自己的理论体系，而这也就与黑洞的一些性质有关。圈量子引力的支持者认为，宇宙时空在微观上并不是平滑的，也不是无限可分的，与此相反，时空在微观上是颗粒状的，在这个基础上，可能会导出一些有关黑洞的有趣性质。根据广义相对论，当宇宙中一些天体的密度高于某个临界值，它就有可能因为自身的引力作用向内塌缩，进而形成一个黑洞，在黑洞的视界范围之内，连光也无法逃脱。黑洞内的物质不断向内塌缩，最终会在中心形成一个密度无限大的“奇点”，在这个点上人类物理学关于时空的描述全部失效，这正是根据广义相对论得出的关于黑洞性质的“古典”结论。圈量子引力得出的结论却与此不同，因为时空基本上是一种颗粒状的存在，并不是平滑且无限可分，那么，黑洞也就不可能进行无限的塌缩，不遵守所有物理学定律的奇点，可能也就不存在。

当黑洞塌缩到一定程度之后，圈量子引力学家认为，它可能促成黑洞的反弹，这种反弹，使得黑洞向外喷发，使得它反而转变为在理论上其自身的反面——“白洞”，这种仅存于理论上的天体与黑洞恰恰相反，向外喷发物质。理论学家认为，在黑洞刚刚形成之后，它向自己的反面的转变也就开始了，但是因为其自身的密度太大，导致了很强的相对论效应，使得在外部的观察来看，黑洞的性质非常稳定。这种黑洞的形成与反弹，可能是在宇宙的局部进行，也有可能是整个宇宙自身的性质。也就是说，目前人们所理解的造就了宇宙的大爆炸，有可能正是宇宙塌缩为一个黑洞之后发生的一次“大反弹”。根据这个理论的解释，在宇宙诞生之初所形成的一些黑洞，现在应该已经到了该消亡的时候，现在应该开始转变为白洞，向宇宙喷发物质。如果是这样，那么目前人们在宇宙中探测到的一些高能射线，其源头可能并不是来自爆发的超新星，而可能正是来自爆炸的黑洞。

2014年7月7日，加州大学圣巴巴拉分校的物理学家史蒂芬吉丁斯（Steven Giddings）在网上发表论文《源自黑洞的量子效应的可能的观测窗口》（Possible Observational Windows For Quantum Effects From Black Holes），探讨了黑洞这种仅存于理论上的性质，这也许会启发天体物理学家对银河系中心附近发生辐射的巨泡来源进行猜测：它们是否也有可能是由黑洞内部喷发出的物质所形成的？

当然，这种对于黑洞性质的理论上的探讨并不完备，就连提出这个理论的物理学家自己也认为还需要进一步的计算，才能提供更可靠的理论依据。但是在谜底揭开之前，我们仍然可以想象，我们所在的圆盘形银河系中心的两侧，悬挂着谜一般的上万光年长的巨大灯泡，照亮整个银河系。冷酷，美，壮观，这些词语都已经无法形容宇宙中的奇景，这就是银河系，这就宇宙，它超出了人类的语言表达与想象。 灯光照亮银河系科学天文黑洞宇宙黑洞效应广义相对论银河