作為物質(zhì)存在的極致：當(dāng)反物質(zhì)與黑洞相遇之后會(huì)怎樣

根據(jù)霍金的黑洞面積定理，經(jīng)典黑洞的視界面積不會(huì)隨時(shí)間而減小。即使是完全由反物質(zhì)構(gòu)成的反物質(zhì)黑洞與普通的正物質(zhì)黑洞相撞，最終結(jié)果也是它們合并成為一個(gè)新的黑洞。

暗物質(zhì)是一種尚未被證實(shí)存在的物質(zhì)，我們只能通過它對(duì)引力的作用來推測(cè)其存在。由于不參與電磁相互作用，暗物質(zhì)無法直接被觀測(cè)到。相比之下，反物質(zhì)早在上世紀(jì)30年代就被理論預(yù)言和實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了。我們知道，反物質(zhì)是一種具有與正常物質(zhì)相反狀態(tài)的物質(zhì)。

例如，正常的電子帶負(fù)電荷，而反電子（也稱為正電子）則帶正電荷。如果質(zhì)子帶正電荷，那么反質(zhì)子則帶負(fù)電荷。當(dāng)反電子和反質(zhì)子結(jié)合在一起時(shí)，就形成了反氫原子，這是人類首次發(fā)現(xiàn)的反物質(zhì)。

事實(shí)上，我們已經(jīng)具備制備反物質(zhì)的能力，盡管目前只能制造反氫原子這種微小的粒子級(jí)別的反物質(zhì)。眾所周知，反物質(zhì)的最大特點(diǎn)是一旦與正物質(zhì)接觸，立即發(fā)生湮滅反應(yīng)，將其質(zhì)量完全轉(zhuǎn)化為能量，實(shí)現(xiàn)百分之百的質(zhì)能轉(zhuǎn)換率。

可以說，這是絕對(duì)意義上的終極能源。相比之下，核聚變的能量轉(zhuǎn)化率只有不到1%，湮滅反應(yīng)的百分之百轉(zhuǎn)化率是何等強(qiáng)大！我們可以簡(jiǎn)單地看一下愛因斯坦的質(zhì)能方程式，其中光速的平方這一巨大的數(shù)字顯得尤為重要。

即使質(zhì)量非常小，乘以光速的平方后，所得的能量也會(huì)異常龐大。這樣的能量威力是何等巨大！以廣島原子彈作為計(jì)量單位，一克反物質(zhì)和一克正物質(zhì)湮滅時(shí)釋放的能量足以炸毀廣島三次。將反物質(zhì)用作炸彈是再合適不過的了。

問題在于目前制造人工反物質(zhì)通常需要粒子加速器，成本非常高。例如，1995年，研究人員通過加速器制造了反質(zhì)子，并使其與氙原子核發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生了一對(duì)正電子和負(fù)電子。其中，如果正電子恰好被其他反質(zhì)子捕獲，就有可能獲得一個(gè)反氫原子。

可以看出，整個(gè)過程中最終合成反氫原子的概率非常低，而且需要消耗巨大的能量。除了制造成本高昂外，存儲(chǔ)反物質(zhì)也是一個(gè)巨大的難題。自然界中的物質(zhì)幾乎都是正物質(zhì)，制造出一點(diǎn)反物質(zhì)很容易被湮滅。

反物質(zhì)炸彈目前仍然只存在于科幻作品中。即使不考慮技術(shù)可行性，假設(shè)我們通過更先進(jìn)的技術(shù)或不計(jì)成本制造出反物質(zhì)炸彈，如果將其投入黑洞中，會(huì)發(fā)生什么呢？

需要明確一個(gè)問題，反物質(zhì)炸彈到底是完全由反物質(zhì)構(gòu)成，還是由反物質(zhì)和正物質(zhì)共同構(gòu)成的炸彈。如果它只包含反物質(zhì)，那么整個(gè)炸彈就相當(dāng)于一塊反物質(zhì)。當(dāng)它與正物質(zhì)接觸時(shí)，將自發(fā)地發(fā)生湮滅反應(yīng)，釋放能量。

如果我們只是將這樣一塊反物質(zhì)投入黑洞，它可能在到達(dá)黑洞之前與一些星際物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，這顯然不是我們想要的結(jié)果。因此，假設(shè)我們的炸彈由反物質(zhì)和正物質(zhì)共同構(gòu)成，那么爆炸時(shí)機(jī)將更可控。

但事實(shí)真的是這樣嗎？讓仔細(xì)思考一下黑洞的視界面究竟是什么。根據(jù)愛因斯坦場(chǎng)方程，黑洞的視界面只是一個(gè)時(shí)空的邊界，由于時(shí)空的彎曲和光速的限制，視界面內(nèi)的任何事件都無法影響到外界，它也被稱為事件視界。

根據(jù)場(chǎng)方程，黑洞的全部質(zhì)量應(yīng)該集中在內(nèi)部的奇點(diǎn)或奇環(huán)上。從奇點(diǎn)到視界面之間的區(qū)域，在理論上是空的。因此，雖然“接觸視界面”確實(shí)可以被認(rèn)為是接觸到黑洞，但它可能并沒有真正接觸到黑洞內(nèi)部的物質(zhì)。

關(guān)于黑洞內(nèi)部物質(zhì)分布的情況，只能根據(jù)現(xiàn)有理論進(jìn)行推測(cè)。根據(jù)廣義相對(duì)論，物質(zhì)落入黑洞有兩種觀點(diǎn)，一種是物質(zhì)本身的觀點(diǎn)，另一種是外部觀察者的觀點(diǎn)。

對(duì)于外部觀察者來說，落入黑洞的物質(zhì)將永遠(yuǎn)定格在落入黑洞的那一瞬間，或者更準(zhǔn)確地說是在無限紅移面處靜止。一個(gè)是直奔奇點(diǎn)，一個(gè)是永遠(yuǎn)靜止在視界面上。這是兩個(gè)相互矛盾的結(jié)果，究竟哪個(gè)才是真相？

這就是之前提到的冰凍星悖論，暫時(shí)來說，可以認(rèn)為根據(jù)相對(duì)論的不同參考系，這兩種結(jié)果都是真實(shí)的。

對(duì)于外部觀察者來說，由于物質(zhì)將永遠(yuǎn)停留在落入黑洞的那一瞬間，黑洞內(nèi)部的物質(zhì)分布可能類似于不均勻的洋蔥，保留著物質(zhì)進(jìn)入黑洞的軌跡。在這種情況下，從我們的觀點(diǎn)來看，反物質(zhì)炸彈可能永遠(yuǎn)無法引爆，因?yàn)樗鼘⑼Ａ粼谝暯缑嫔稀?/p>

假設(shè)它真的進(jìn)入了黑洞，并成功引爆。但對(duì)于我們來說，根本無法得知，這一切都發(fā)生在視界面之內(nèi)，無法進(jìn)入我們的光錐。

無論是反物質(zhì)炸彈直接爆炸，還是反物質(zhì)與黑洞內(nèi)部物質(zhì)發(fā)生湮滅反應(yīng)，在我們觀察者的眼中，黑洞只是將其吞噬，與吞噬正常物質(zhì)沒有太大區(qū)別。從另一個(gè)角度來看，對(duì)于黑洞來說，一旦物質(zhì)進(jìn)入，它將失去正常物質(zhì)的結(jié)構(gòu)。

根據(jù)黑洞無毛定理，黑洞只有三個(gè)物理量：質(zhì)量、角動(dòng)量和電荷。除此之外，所有其他信息都喪失了。所以，無論是正物質(zhì)、反物質(zhì)還是尚不了解的暗物質(zhì)，它們對(duì)于黑洞來說都沒有區(qū)別，都被一視同仁。

在面對(duì)黑洞這個(gè)宇宙中最極端的天體時(shí)，即使是科幻中的反物質(zhì)武器也束手無策。