黑洞如何運行？可以從“黑洞陷阱”說起，當探險者的一只腳“一不小心”踏進黑洞的視界，探險者的厄運由此開始。視界是黑洞引力拖動的邊界，在黑洞的視界外，“你還是你”，在黑洞的視界內，“你不是你”，任何一個跌入黑洞視界的物體都逃脫不了巨大引力的拖動，探險者感覺不到任何死亡的威脅，好似在戰(zhàn)爭發(fā)起前出奇的片刻寧靜，黑洞引力對探險者腳步的拖動大于對頭部的拖動，探險者的身體被拉伸，好似廚師手中的意大利面條，跌入黑洞的探險者將被引力差撕得“粉身碎骨”。

黑洞引力在探險者的腳部和頭部之間形成了“剪刀差”，引力差造成了剪力，探險者的身軀被撕裂成了細小的物質顆粒。以愛因斯坦的廣義相對論為基礎，物理學家描述了探險者走向“黑洞刑場”的悲壯情形。1915年，愛因斯坦將狹義相對論推廣到了廣義相對論，過去的幾年，物理學家設想了探險者跌入黑洞時“無處可逃”的物理圖景。

物理學家構想了“思想實驗”方式，以化解兩種物理學理論的相互沖突，上個世紀的70年代，英國物理學家霍金發(fā)出了“物理學的危機”感言。目前，物理學有兩種主要的理論支柱——量子力學和廣義相對論，極其不同的兩種理論難以同時成為黑洞物理學依賴的真理。廣義相對論適用于大質量天體的運行機理，量子力學應用在微小質量粒子的運行領域。物理學家以廣義相對論為基礎研究星系和星系團的運動，以量子力學為基礎研究粒子加速器的原理，但極端物理條件的黑洞同時具備了兩種特性，黑洞既是巨大質量的天體，也是微小體積的奇點粒子，廣義相對論和量子力學出現(xiàn)了沖突，兩種基本的物理理論難以同時應用于黑洞運行的領域。

一直以來，物理學家試圖化解兩種理論形態(tài)的沖突，假如物理學家解釋了探險者跌入黑洞的死亡過程，那么探險者的死亡產生了重要的物理價值或探險者“死得其所”。有可能實現(xiàn)兩種物理學體系的融合，將現(xiàn)代物理的兩大支柱——量子力學和廣義相對論融合成一個單一的理論框架。加州大學圣巴巴拉分校的理論物理學家喬·波爾辛斯基致力于將兩種理論統(tǒng)一為一個體系，波爾辛斯基解釋說，物理學家追求將宇宙中所有的力統(tǒng)一起來的最高目標是。晚年的愛因斯坦?jié)撔臉嫿ā敖y(tǒng)一場理論”，但沒有取得成功。

有一個黑洞信息悖論的棘手問題，涉及到黑洞與粒子的纏繞或黑洞的信息保留與丟失。量子力學定義了粒子的實體性，當某個粒子跌入黑洞視界時，粒子的命運好似探險者“一不留神”跌入了黑洞陷阱。物理學家設想了一個饒有興趣的問題，粒子就像一對骰子，當其中的一個骰子滾動時，另一個骰子隨之奇跡般地滾動，兩個骰子停止?jié)L動時，總是顯示相同的數(shù)字，每一個粒子以相互纏繞方式關聯(lián)了另一個粒子，物理學家將一對纏繞粒子的行為稱為“一夫一妻制”。

依據廣義相對論的推論，沒有什么物體能夠逃離黑洞的視界，黑洞在時間推移中變得越來越大，它們吞噬周圍的大量物質?；艚鹪谏蟼€世紀的70年代指出，一切歸于黑洞的奇異性，虛擬粒子不斷地閃現(xiàn)，它們一會兒跳進真空，一會兒在相互湮滅中跳出真空。當某對粒子閃現(xiàn)在黑洞的視界附近，其中的一個粒子跌入了黑洞，另一個粒子則同時逃離了黑洞，逃離黑洞的一個粒子帶走了黑洞的一點物質或能量，黑洞最終不能逃脫徹底蒸發(fā)的命運。

微觀粒子對的量子力學效應被稱之為“霍金輻射”，物理學家解釋過霍金輻射理論的基本含義，粒子對的行為好像神奇的骰子，它們發(fā)生了奇異的關聯(lián)，想象一下一對骰子總是顯示相同的數(shù)字。粒子對一旦失去了一個伙伴，將會展現(xiàn)不同的形態(tài)，但按照廣義相對論的推論，跌入黑洞視界的粒子不了解它的同伴粒子出現(xiàn)的任何變化，還是以為它和同伴的粒子存在奇異的關聯(lián)，仍然保持“一夫一妻制”。

有一個黑洞防火墻的理論假設， 2012年，加州大學巴巴拉分校的研究人員提出了粒子對的“一夫一妻制”解決方案，假如黑洞視界外的粒子伙伴失去了量子纏繞的特性，跌入黑洞視界的一個粒子消失了，粒子對或兩個粒子就完成了“物理式離婚”，但依然保持了量子力學的完美，僅在黑洞的視界構筑了一道”防火墻”，每一次與粒子對關聯(lián)的破裂在都在防火墻激起了一點閃爆，防火墻阻隔了跌入黑洞視界和逃脫黑洞視界的粒子對的關聯(lián)。

為了構筑黑洞視界的“防火墻”，物理學家不得不放棄黑洞的一個原初特性，當某位探險者跌入視界時感覺不到任何的變化，想象力豐富的物理學家將探險者的毫無感覺稱為“沒有戲劇性”。防火墻概念讓很多物理學家感到困惑不解，多數(shù)物理學家認為，防火墻概念有助于解決量子力學微妙的問題。波爾辛斯基認為，物理學家可能沒有找到最終的答案，人們思考了一些問題的解決方式，但不知道為什么要這樣思考。

普林斯頓大學和斯坦福大學的兩位物理學家設想了一種物理學的解決方案，假定在黑洞的視界外出現(xiàn)了兩個伙伴粒子——老的粒子在黑洞視界內，新的粒子在黑洞視界外，它們可能是同一種性質的粒子，假如被黑洞吞噬的老的粒子遇到了黑洞內的蟲洞，它被允許從蟲洞的另一端跳出來，而黑洞外的新粒子不知道被黑洞吞噬的老的粒子發(fā)生了任何變化，除非在宇宙的另外一個地方重新建立它們的關聯(lián)。

蟲洞理論似乎給出了十分清晰的解決方案，加州大學伯克利分校的物理學家拉斐爾·勃索解釋說，好像觀看一個“替身人”出演的影片，觀眾看到某角色出現(xiàn)在這個場景，同時看到某角色出現(xiàn)在那個場景，兩個場景的角色人物實際上是同一個人出演的。粒子跳躍可能難以實現(xiàn)，而“替身人”的解決方案似乎和量子力學的概念產生了沖突，蟲洞理論的解決方案并不比另一種解決方案更有希望。

高度濃縮的黑洞“奇點”可能僅是一種理論構想，一個真實的超大質量黑洞能否形成一個無體積的“奇點”？躲藏在銀河系中心的超大質量黑洞和其它星系中心的黑洞能否濃縮為一個“奇點”？量子化的黑洞奇點離不開穩(wěn)定而孤立的物理條件，奇點的量子力學特征使得它保持了比宇宙本身更長的時間。沒有機會檢驗黑洞的“死亡假說”，加拿大阿爾伯特大學的物理學家頓佩奇曾和霍金開展了有關黑洞的合作研究，他認為“思想實驗”是新奇的物理創(chuàng)意，沒有人能活到檢驗新奇想法的年齡，探險者跌入黑洞視界的“思想實驗”是一個瘋狂的主意。

（編譯：2015-4-28）