一、黑洞在哪裡？

1.三維時空是在黑洞的表面，而黑洞背後連著四維時空

宇宙的另一邊是什麼，又有著什麼不可思議的東西存在，透過宇宙，我們能夠看到什麼樣的一個真相，裡面有我們想看到的答案嗎？也許，宇宙本身就是一個黑洞，裡面有著太多太多不可思議的東西，穿過這個黑洞，你會發現事實的真相。

如果說，我們現在生活的環境，其實是一個巨大的洞穴，那麼這個洞穴，其實就是宇宙，大家是否相信？而之歌洞穴，也是透過黑洞而演化來的。宇宙在萬物之初的時候就出現了。按照科學家的標準說法，宇宙是由一個密度無限大的奇點，透過大爆炸而產生的。

並且透過哪些科學家研究的資料我們可以知道，我們可能推測出宇宙的誕生，能夠追溯到大爆炸之前的紀元裡，那時的空間要比現在的宇宙空間多出一個維度，也就是四維時空。根據以往的經驗我們知道，宇宙有3個空間維度和1個時間維度，因此，我們將現在身處的空間，定義為三維空間宇宙。而三維空間之所以會存在，其實是因為它只是四維宇宙的一個投影。更進一步來說，我們的這個宇宙，它誕生的基點是來自於高維度宇宙的一次恆星塌縮。這次塌縮在四維宇宙中產生了一個四維黑洞，黑洞的表面是三維，背後卻連著四維時空，而我們生活的宇宙，其實就是在黑洞的表面。

為什麼這樣說呢？

因為我們之所以要去研究四維宇宙，其實就是為了解決三維宇宙中存在的問題。即便是現代宇宙學已經取得了巨大的成功，但成功的光環下，卻隱藏著深刻而複雜的謎團。對於這些謎團的求索，研究人員想到了全息理論。

在這裡，宇宙學家用幾個簡單的方程和5個獨立引數，描述整個宇宙的歷史。從今天一路回溯到大爆炸後的一剎那。宇宙正是由普通物質、暗物質和暗能量，密度和量化不同，而產生的不一樣的幅度。在早期宇宙量子漲落的時候，它的幅度和功率也不一樣。這些資料覆蓋了整個的空間，從百萬光年到百億光年，或者可見宇宙的邊緣，都能夠找到類似的痕跡。

不過，觀測上的成功並不代表我們對宇宙的研究大功告成了。研究人員推測的這一宇宙演化版本，仍然有很多令人感到棘手的漏洞。我們遇到了有關宇宙本質的最根本問題，而且到目前為止，我們仍無法對這些問題做出解答。但如果說，我們生存的這個宇宙，其實是在黑洞的表面也不是不可以接受。畢竟宇宙的終結和開始都是黑洞的形式，因此現在的宇宙，其實是中心黑洞質量的轉換時期。

那麼大家覺得，我們生存的這個三維時空，有沒有可能只是四維時空中，一個投影出來的介面呢？

2.三維黑洞：

三維時空的性質是黎曼曲率張量完全由裡奇張量決定，而裡奇張量又完全由能動量張量決定，因此三維時空沒有自由傳播的自由度。三維時空的黑洞解出現在宇宙學常數是負的時候。這個解叫做BTZ黑洞解。

BTZ黑洞局域的等價於一個AdS（負的常宇宙學常數的空間），唯一的區別在於拓撲上的區別，BTZ黑洞可以透過在AdS時空中做相應的認同得到。

BTZ黑洞雖然不像四維黑洞一樣具有一些實際的意義。但卻具有非常廣泛的理論意義。因為三維時空往往是簡單的，通常可以作為檢驗量子引力定理和猜想的一個好的平臺。

最著名的也許就是Brown－Henneaux關於AdS3時空的漸近對稱性的研究，它們發現漸近對稱群的結果和2維CFT的Virasoro代數完全相同，中心荷為  .  可以透過一個2維的CFT來描述。這一發現是在1986年做出的，比1997年AdS／CFT對偶早了10年。Strominger後續，利用透過計算2維CFT的配分函式得到的Cardy公式，來得到CFT中的熵，發現和BTZ黑洞的貝肯斯坦霍金熵完全一致。這是關於黑洞熵的微觀起源的一個重大進展。

3.二維黑洞：

如果考慮愛因斯坦作用量，  ,那麼加入邊界項之後，整體根據Gauss－Bonnet定理，它就是一個常數，是totally trivial的。 支援二維時空中有黑洞的話需要加入Dilaton場，讓Dilaton場和度規場產生耦合。

這個形式和絃論關係非常密切，它是弦論中dilatonic黑洞的低能有效作用量，也在2維的非臨界弦論（non－critical string）裡出現

二維的JT dilaton引力可以透過對於四維的RN黑洞的作用量做維數約化得到，維度約化的意思是將兩個維度做看作是一個球面度規做緊緻化得到一個二維引力加上dilaton場，dilaton場可以看作是緊緻化的球面的半徑這一自由度。  時空也可以作為四維極端RN黑洞的近視界結構。（偏題一下，最近這種引力作為SYK模型的可能的引力對偶又火了一些）

在這個dilaton引力中，可以存在有黑洞解。

這個黑洞的物理也非常豐富，在上世紀90年代末還是很火了一波。

4.高維黑洞：

高維下同樣也有很豐富的黑洞解，因為弦理論預言時空是10維的，因此研究高維的黑洞也是有一定的動機的。尤其是人們希望在大型對撞機中，可以撞出類似的高維黑洞。用以探究額外維是否存在之類的問題。

理論上，高維黑洞也有非常有趣的性質。

首先在四維下，可以證明topological censorship定理，四維漸進平直時空的黑洞的視界拓撲總是球形的。而推廣到高維，則沒有這個限制。那麼可以研究平和雙曲的黑洞視界，即black string和black brane解（平坦視界），以及hyperbolic black hole（雙曲視界）。

同時，高維下角動量不止有一個，可能有很多個角動量，因此黑洞的引數相空間更加豐富了一些。

高維黑洞有很多，最知名的也許莫過於Myers－Perry黑洞，它是D維漸近平直時空的旋轉黑洞解。

5.空間可有九維黑洞為另外空間之門

模式圖：時空不是一成不變，黑洞融合時發生時空漣漪。 （維基百科）

一項最新研究說，我們的宇宙不只是肉眼所見的三維時空，實際上有九維時空。而且黑洞是超出三維時空的大門，歐洲的大型強子碰撞機（LHC）接近找到那個多維時空的證據。

據英國《每日郵報》9月22日報導，也許這些聽起來像是科幻小說的情節，但是粒子物理學家推斷，我們日常所熟悉的三維時空不是宇宙中的唯一時空形式。

6.膜理論（Brane Theory）認為，多維時空隱藏了其它的宇宙。

“膜理論是弦理論（String Theory）的延展，”倫敦瑪麗王后大學（Queen Mary University）的物理學家克里斯‧懷特（Chris White）博士解釋道：“這種理論試圖以一種簡單的方式解釋我們目前所知的所有力和粒子。”

所謂弦理論，是指有些科學家提出一種對於這基本粒子構成和時空的新看法，他們認為宇宙裡所有微觀粒子如電子、質子及夸克都是由“能量線”（即“弦”）構成，能量線進而構成各種時空。

7.超弦理論中的空間結構。(維基百科)

懷特博士表示，“弦”會構成更高一些的平面和時空，這些“弦”可以統稱為“膜”，圍繞“膜”如何構成時空，就形成膜理論。

膜理論描述時空有九個維度，而不是我們日常所見的三維，而且這九維和時間合在一起共十維。

那麼如何脫離三維時空而進入九維時空。報導說，霍金的學生及研究助理克里斯托夫‧加爾法（Christophe Galfard）博士曾在《宇宙在你手中》（The Universe in Your Hand）中論述，根據思想實驗，我們可以透過黑洞進入到超出三維時空的另外時空。

懷特博士進一步解釋：“在另外空間的尺寸恰到好處的情況下，大型強子對撞機可以製造出小黑洞。”因此，科學家可能透過尋找對撞機造出的微小黑洞察覺到另外空間的蛛絲馬跡。

但是，另外空間也不是那麼容易找到，黑洞之門也不是隨意開啟。懷特博士說：“這些粒子碰撞試驗產生的黑洞會很快衰減消失，但會在檢測器上留下令人興奮的一束輻射能量。”

而且，懷特博士推測，即使對撞機看不到另外時空的證據，也是由於檢測技術所限，而不是排除另外空間存在的可能性。

報導說，這種膜理論的產生原因是科學家注意到一般物理學理論中的根本矛盾。如在四種基本力之中，所謂“引力”的性質似乎不合群，它遠遠的小於其餘的基本力，因此很多物理現象無法解釋。而膜理論則能避開這些缺陷，合理的解釋很多現象。

但是，因為膜理論和其它弦理論提出超出三維時空的問題，所以有些物理學家並不接受這些不同於常識的看法。英國皇家科學院的物理學家卡羅‧羅維利（Carlo Rovelli）說：“目前，我沒有看到具有說服力的論點讓我想到存在另外時空。

8.在廣義相對論裡面認為萬有引力是時空彎曲的結果，而導致時空彎曲的原因是物體具有質量。

套用時間簡史裡面的例子，把時空比作一個沙發，你一坐上去，沙發就有了下陷，這就是時空彎曲。

在一片沒有任何物質的時空中，時空是平坦的，一旦有了物質就會使時空彎曲，物質在時空中是沿測地線線運動的，測地線經過彎曲的時空時就會彎曲，在我們看來就是物體受到了引力的作用，物體的運動軌跡彎曲了。就是說物體自身的存在導致了物質的運動軌跡發生變化。

黑洞內部有一個時空奇點，我們認為那個的點的質量無限大，密度也無限大（因為沒有體積），所以黑洞在那片“沙發”造成的“下陷”是很“深”的，導致那片時空極度彎曲，以至於光也無法逃出。

黑洞內部是什麼，不知道，黑洞內部已經超越原子核的構成了，難道是夸克直接構成了黑洞？或者是量子？或者直接是能量？應該從超新星爆炸的能量度著手進行研究。如果黑洞完全是能量，那確實超越了三維物質。但黑洞外部仍然是普通的三維物質體（空間是錯覺，不存在的）。

【三維空間】：上下四方。由三個相互垂直的面所構成的立方體(空間)。

【宇宙(空間)】：古往今來，上下四方。三維空間+(事物/能量)旋弦弦旋+時間擴充套件。

【黑洞】：宇宙 [域內] 一種天象。[多維能量] 絞織在一起/爆發的【能量風暴】。 離今天的我們 (是) 相當的遙遠。或 - 猶如 (不久前) 地球上發生的“颱風” “龍捲風”，更 - 千倍萬倍 - 萬倍千倍的強烈。(僅此而已)。

[中和悟道] 2019-01-11