霍金辐射竟是上个宇宙留下的证据？颠覆认知的新发现，你敢信吗！

最后一颗恒星熄灭之后，宇宙里还剩下什么？答案是黑洞。

在漫长到无法想象的时间尺度里，黑洞会成为宇宙中仅存的大型天体，孤独地漂浮在黑暗里。

但就连黑洞也不是永恒的，霍金辐射会以极其缓慢的速度偷走它们的能量，让黑洞不断损失质量、缩小体积，直到彻底消失。

这个过程慢得离谱。

一颗恒星级黑洞要完全蒸发，需要10的67次方年，比现在宇宙的年龄大了几十个数量级。

星系中心的超大质量黑洞更夸张，能撑到10的100次方年。

而且黑洞越小温度越高，蒸发速度越快，到了生命的最后阶段，会在一瞬间释放出巨大的能量，像一场无声的烟花，然后归于沉寂。

但最颠覆认知的还在后面。

按照共形循环宇宙学的理论，上一个宇宙里的黑洞辐射，可能并没有随着那个宇宙的终结而消失。

它们穿越了宇宙的生死边界，在我们这个宇宙最古老的光芒里，留下了隐藏的指纹。

科学家把这些可能存在的信号叫做霍金点。

什么是共形循环宇宙学？简单说就是，宇宙不是只有一次大爆炸，而是在无限循环。

每一个宇宙从大爆炸开始，膨胀、冷却、恒星熄灭、黑洞蒸发，最后走向热寂。

但热寂之后不是结束，而是下一次大爆炸的起点。

上一个宇宙的终点，就是下一个宇宙的起点，无限轮回。

这个理论最核心的证据，可能就藏在宇宙微波背景辐射里。

宇宙微波背景是大爆炸之后38万年留下的余辉，是我们能观测到的最古老的光。

如果上一个宇宙真的存在，那么它里面的超大质量黑洞蒸发时产生的霍金辐射，就有可能在新宇宙的微波背景上留下特殊的斑点，也就是霍金点。

霍金点长什么样？理论上说，它们应该是微波背景上温度略高的圆形区域，直径不大，但有明显的边界。

就像往平静的水面扔了一颗石子，涟漪扩散开之后留下的痕迹。

有科学家声称已经在微波背景数据里找到了几十个这样的候选点，但这个结论争议非常大。

反对的声音也很多。

很多天文学家认为，所谓的霍金点其实只是宇宙中的随机涨落，或者是星系团、气体云造成的观测误差，根本不能证明前宇宙的存在。

毕竟宇宙微波背景里的温度起伏本来就很多，想从中找出某种模式太容易了，关键是统计上够不够显著。

而且共形循环宇宙学本身也有很多绕不开的问题。

比如熵的问题，每一轮宇宙的熵都应该增加，怎么保证每次大爆炸都是低熵状态？

还有物质怎么从热寂的均匀状态重新变成致密的奇点？这些问题目前都没有令人信服的答案。

但话说回来，如果霍金点真的被证实了，那将是物理学史上最震撼的发现之一。

它意味着我们的宇宙不是唯一的，在我们之前还有无数个宇宙，在我们之后还会有更多。

时间没有起点也没有终点，宇宙在生灭之间无限轮回，我们只是其中一轮里微不足道的瞬间。

目前霍金点仍然是一个充满争议的假说，还没有被主流科学界广泛接受。

但它的存在本身就很有意思，让人类第一次有了一种可能的方法，去探测大爆炸之前发生了什么。

曾经我们以为大爆炸之前的问题没有意义，因为时间就是从那一刻开始的。

但现在看来，也许答案就藏在天空中最古老的那道光里，等着我们去破译。

霍金辐射这个概念刚提出来的时候，也被很多人质疑。

现在它已经成了黑洞物理学的基石

也许再过几十年，霍金点也会从一个疯狂的猜想，变成我们认识宇宙的新起点。

毕竟宇宙从来都不吝啬给我们惊喜，而人类最擅长的，就是把不可能变成可能。

量子信息+熵，能解释宇宙的演化吗

它说，一个系统的熵只会随时间增加，不会减少。

这也是唯一一条能指明"时间箭头"朝哪走的物理定律。

熵，说白了就是无序的程度：熵越低，结构越有序；熵越高，越散乱。

糖从浓处向淡处扩散、气体膨胀、咖啡放凉，背后都是熵在增加。

人们相信，宇宙的演化也遵循这条定律。

宇宙早年处于低熵状态，一路演化到高熵。

可就在这个过程中，宇宙造出了一些极其复杂的结构——星系就是代表。

星系的熵很低，却是在一个高熵的环境里形成的。

这看起来像是在违反第二定律。

这个存在已久的矛盾，正是物理学家金妮斯特拉·比安科尼想解决的难题。

引力、熵与量子信息的交织，是比安科尼理论的视觉主题（图片来源：Physics World） 在爱因斯坦的广义相对论里，有个叫"度规"的数学对象，描述时空是怎么弯曲的；物质沿着这条弯曲走，就表现成了引力。

而在量子力学里，"算符"是对量子态做变换的数学工具。

比安科尼的关键一步，就是把这个"度规"当成量子算符来用，用量子化的方式描述时空的几何。

这样一来，会冒出两个"度规"：一个是"真实"的时空度规，一个是由物质和能量诱导出来的度规。

两者之间"差多少"，用量子信息论里的一个量来度量，叫量子相对熵。

正是这两个几何之间的量子相对熵，决定了时空怎么演化——换句话说，它给出的运动方程，就是引力。

在低曲率极限下，这套方程能精确还原爱因斯坦的广义相对论。

可一旦超出这个极限，方程就得被一个叫"G场"的对象修正。

G场生出一个暗能量项，而且是动态的。

暗能量被认为是直接推动宇宙膨胀的东西；在标准广义相对论里，它由静态的宇宙学常数驱动。

现在冒出一个动态的暗能量项，就有了被实验检验的机会。

比安科尼又把这套理论用到了弗里德曼-罗伯逊-沃克（FRW）宇宙模型上。

这是广义相对论对宇宙行为的一级近似，假设宇宙各向同性、处处均匀、且在膨胀。

膨胀由宇宙的主导成分驱动——暗物质、普通物质，或辐射。

宇宙膨胀时，体积变大，总熵也跟着变大。

但正因为体积涨得更快，单位体积里的熵——也就是熵密度——反而随时间下降。

总熵在涨，局部熵密度却在降，这就给了星系、甚至生命这类低熵结构一个在膨胀宇宙里被造出来的机制。

那这算不算违反第二定律？比安科尼用非空的 FRW 宇宙算了一遍总熵：要把熵密度在整个时空区域上积分，而因为体积随时间变大，总熵成了时间的函数——膨胀的速度超过了熵密度衰减的速度。

所以对辐射主导和物质主导的宇宙，总熵依然随时间增加，第二定律照样成立，尽管局部熵密度在下降。

比安科尼强调，GfE 理论还很年轻，需要实验来验证。

但这项工作揭示了它内在的热力学本质，为经典引力与量子引力都打开了新路——把引力用"量子信息"和"熵"来表述，也许正是通向"量子化引力"这个百年难题的另一条路径。

引力，也许并不是什么神秘的基本力，而只是信息与熵的必然结果。

若真如此，宇宙为什么要演化、为什么能长出星系和生命，答案也许就藏在这条最普通的第二定律里。

来源：S. Jones, "Could quantum information theory explain universe evolution?" Physics World, 14 Sep 2026. 报道所引研究：G. Bianconi, Physical Review D.

追踪13.4万亿个暗物质！百亿亿次超算用4天完成这场模拟

每次模拟都追踪了13.4万亿个暗物质粒子在286亿光年宽度区域内的演化过程。

这一成果有助于科学家研究宇宙暴胀，并为分析大型巡天观测数据提供重要支撑。

左图为百亿亿次级模拟生成的全天空光锥图；右图外圈显示宇宙微波背景辐射，扇区分别展示视线速度（红/蓝）、物质密度（灰）和引力势（绿/蓝）。

图片来源： 美国阿贡国家实验室 宇宙暴胀理论认为，极早期宇宙曾经历一段短暂而剧烈的快速膨胀。

这一过程将微观量子涨落拉伸到宇宙尺度，留下微小的密度差异；随后，引力把这些差异不断放大，最终形成我们今天看到的星系、星系团和宇宙大尺度结构。

然而，暴胀背后的具体物理机制仍未完全确定。

通过研究物质在宇宙中的分布，有望找到更多线索，探索宇宙最早期的秘密。

暗物质无法被望远镜直接看见，却凭借引力主导星系形成，并塑造更大尺度的宇宙结构。

在模拟中，暗物质粒子被用作暗物质密度和速度分布的“示踪剂”，团队由此得以追踪宇宙结构跨越数十亿年的演化轨迹。

标准宇宙暴胀模型预测，早期宇宙的密度涨落服从高斯分布，也就是最简单的一类随机模式。

科学家正努力寻找其中可能存在的微小偏差，即“原始非高斯性”。

一旦发现可测量的偏差，就可能暗示暴胀时期还存在其他场、相互作用或动力学过程，从而帮助区分关于宇宙最初时刻的不同理论。

然而，这类信号极其微弱，还可能被“宇宙方差”掩盖——由于观测只能采样宇宙的有限体积，统计不确定性难以完全消除。

因此，探测此类信号需要覆盖最大宇宙尺度的超大规模模拟。

而如此规模的模拟对算力要求极高。

团队在阿贡国家实验室的“极光”超级计算机上完成了计算。

模拟及大部分数据分析约4天完成，目标正是揭示宇宙暴胀的物理本质。

这些模拟数据将助力分析多项大型巡天项目，包括美国能源部支持的暗能量光谱仪（DESI）和NASA的SPHEREx任务，两者目前均处于数据采集阶段。

模拟与前沿观测相互印证，将共同描绘出更为精细的宇宙图景，推动人类对宇宙起源与演化的探索。

来源：科技日报