保罗·萨特 ( Paul M. Sutter)是纽约州立大学石溪分校和Flatiron研究所的天体物理学家,以及《如何在太空中死亡》一书的作者。

他为Space.com的 Expert Voices:观点和见解贡献了这篇文章。
这些黑洞在宇宙学记录中出现得如此之早,以至于我们可能不得不调用新的物理学来解释它们的出现。
一项新的研究提出了一个有趣的起源故事:第一个黑洞不是来自恒星,而是来自成团的超级异乎寻常,超假设性的粒子,被称为引力子,它们能够在大爆炸的最初混沌岁月中幸免于难。
有黑洞,然后有大黑洞。
宇宙中最大的黑洞,称为“超大质量黑洞”(SMBH),位于宇宙中几乎每个星系的中心。
甚至银河系也有一个,是一个质量为400万太阳质量的怪物,被称为射手座A *。
在现代宇宙中,巨大的黑洞真是令人赞叹不已,但是在过去的十年中,天文学家已经揭示出恒星和星系刚出现时超大质量的黑洞的存在,当时宇宙还不到十亿年。
这很奇怪,因为据我们所知,形成黑洞的唯一方法是通过大量恒星的死亡。
当他们死后,他们留下了一个黑洞,其质量比太阳大了几倍。
为了达到超级状态,它们必须与其他黑洞合并或消耗尽可能多的气体,从而堆积了数百万个太阳质量,这需要很多时间。
在早期宇宙中,恒星本身花费了数亿年的时间才首次出现。

据我们所知,第一代恒星和星系旁边是超大质量黑洞。
似乎没有足够的时间让这些巨大的黑洞通过通常和惯常的恒星死亡路径形成,因此出现了一些可疑之处。
我们要么不了解黑洞生长的天体物理学的基本知识,要么是第一个巨大的黑洞实际上是在更原始,更原始的时代中形成的。
但是为了做到这一点,创造那些可能出现的第一个黑洞的物理学必须……很奇怪,很奇怪,它远远超出了已知物理学的当前范围。
值得庆幸的是,理论物理学家每天都在努力工作,以远远超出已知物理学的当前范围。
一个这样的例子称为超对称性,这是物理学家试图解释粒子世界的某些内部工作原理并预测全新粒子的存在的一种尝试。
在超对称中,标准模型的每个粒子都与一个伙伴配对。
这种配对的原因是在可能描述自然的数学深处发现了基本的对称性。
但是这种对称性被破坏了,因此超对称性伙伴粒子不会简单地在世界范围内漂浮或在我们的粒子对撞机中进入广阔的入口。
相反,由于对称性的破坏,伙伴粒子被迫具有难以置信的质量,以至于它们只能出现在宇宙中能量最高的反应中。
到目前为止,我们尚未在对撞机实验中找到任何有关超对称伙伴粒子的证据,但我们仍在寻找。
在进行搜索的过程中,理论家们花了很多时间研究各种模型和超对称性的可能性。
在一个版本中,有一个粒子叫做gravitino。
引力子是引力子的超对称配对粒子,引子本身就是承载重力的假想粒子。

如果您开始担心所有这些听起来都太假想,那就可以了。
gravitino的存在是高度推测性的,并非基于任何现有证据。
但是,正如我们将很快看到的那样,某些引力子的模型赋予它们某些非常特殊的属性,这些属性使它们变得成熟,可以播种黑洞的形成。
如果要在早期宇宙中制造一些黑洞,则必须克服一些挑战。
早在第一批恒星和星系出现之前,我们的宇宙就被辐射所控制:高能量的光淹没了宇宙,围绕着这个事物奔波,并且通常告诉每个人该怎么做。
如果要在辐射主导的时代创建一些随机的黑洞,则必须快速进行,因为我们宇宙中的那个时代非常混乱。
一旦形成了黑洞,就必须保持它们的生命。
黑洞通过称为霍金辐射的量子力学过程蒸发,而小的黑洞可以在消失之前迅速消失,更不用说超大质量了。
输入gravitino或该假设粒子的至少一个版本。
根据最近在预印本杂志arXiv上发表的一篇研究文章,高能量的早期宇宙本来就具有用引力子填充宇宙的恰好条件。
由于它们的独特特性,它们可以快速形成微观的黑洞。
随着早期宇宙中时间的流逝,黑洞可能会变得足够大,以至于在屈服于霍金蒸发之前,它们可以充分享受周围的辐射。
一旦辐射消失,它们可能足够大,可以继续通过正常的天体物理过程收集物质,为第一个巨大的黑洞提供种子。
说实话,我自己上学那会儿物理就没学明白,时间、空间、引力这些概念,脑子里只剩一团浆糊。
想给孩子讲几句吧,又怕讲错了、误人子弟;不讲吧,又不想打击孩子的好奇心。
尤其现在孩子上了小学中高年级,对科学的好奇心正是最旺盛的时候。
每天追着问"为什么",那股劲儿其实特别珍贵。
可咱们当家长的,确实不是万能的百科全书,很多科普知识自己都搞不清楚,更别说用孩子能听懂的话讲出来了。
我一开始也想给孩子买书,结果在书店翻了半天,越翻越没底。
那些宇宙科普书,要么是密密麻麻的专业术语,孩子翻两页就没了兴趣;要么图倒是漂亮,讲得却浮于表面,读完啥也没记住。
后来一个当老师的朋友给我推荐了一本《跟着霍金看宇宙》,我拿到手自己先翻了一遍,还真被惊艳到了。
这本书最大的好处,就是它真的站在孩子的认知水平上去讲宇宙,一点不端着。
先说它怎么讲黑洞。
书里没有上来就甩一堆公式,而是从霍金爷爷是怎么发现黑洞、怎么理解黑洞讲起,用特别形象的比喻,让孩子能"看见"黑洞在做什么。
我家孩子看完竟然主动跟我讲"黑洞就像宇宙里的贪吃怪",虽然不太准确,但那股理解和记忆的劲儿,可比死记硬背强太多了。
再说时间旅行这个更抽象的话题。
很多成年人一听都觉得玄乎,但这本书把它讲得特别接地气。
孩子看完恍然大悟,还跟我说"原来时间也会被引力拉慢呀"。
这种孩子能亲口讲出来的理解,正是我最看重的。
我觉得这本书特别适合几类孩子。
一种是那种天生爱问"为什么"、对天文特别感兴趣的孩子,能给他们一个很扎实的入门;另一种是平时不太爱看书、觉得科学枯燥的孩子,这本书的讲述方式能让他们重新觉得"原来科学这么有意思";还有一种就是咱们这些想陪孩子一起读、却自己也不太懂的家长,带着孩子一起看,正好补补课,还能顺便聊聊天。
书里的插图也很用心,结构清晰,读起来完全不费劲。
我家孩子现在每天睡前都要主动翻几页,还经常跑来给我"讲课"。
这种亲子共读的时光,可比看平板刷手机有意义多了。
而且这本书的定价也很实在,几十块钱就能给孩子打开一扇望向宇宙的窗,让孩子知道霍金爷爷那些听起来高深的理论,其实离我们并不遥远。
如果你也在为孩子选一本靠谱的宇宙科普入门书,或者发愁怎么跟孩子聊"时间""空间""黑洞"这些话题,我真的挺推荐这一本的。
能让孩子主动读、读得懂、还愿意开口讲的科普书,说实话真不多见。
趁着孩子对宇宙的好奇心正热乎,早一点给他一本合适的读物,早点点燃那颗探索的小火苗,说不定就种下了他未来仰望星空的种子呢。
这本书我自己翻过一遍,之所以敢放心推荐,还有一个很重要的原因——它讲科学,却不只是把知识倒给孩子,而是带着一种"陪孩子一起好奇"的温度。
霍金爷爷那套关于宇宙的想法,在书里被讲得既严谨又好懂,孩子读着不觉得吃力,家长陪着读也不觉得枯燥。
很多家长会纠结,孩子这么小,看这种书是不是太早了?其实恰恰相反,越早接触,越能在孩子心里种下对科学的好感。
等将来上了中学真正学物理的时候,孩子想起小时候读过的这本书,那些抽象的概念就会变得亲切起来,学起来也更省力。
如果要说一点小小的不足,那就是这本书需要家长稍微陪读几页,帮孩子把节奏带起来。
不过一旦孩子自己入了迷,后面你就会发现他根本停不下来了,天天追着你讨论外星人存不存在、宇宙有没有尽头。
总的来说,一本能让孩子主动去翻、读得懂又愿意开口讲的宇宙科普书,真的很难得。
如果你也想让孩子在这个好奇心爆棚的年纪,接触一点真正有意思、也有营养的知识,这本《跟着霍金看宇宙》是个非常不错的开始。
趁孩子这份好奇心还在,早一点把这本书带回家,说不定哪一天,他抬起头看星空的眼神,就不一样了。
这幅由“Science Of Infinity”呈现的科幻科普视觉图,以经典的“爱因斯坦-罗森桥”概念为骨架,将抽象的广义相对论具象化为一场跨越星海的视觉奇观。
画面上下各悬浮着一个壮丽的旋涡星系,标注为“星系1”与“星系2”,它们并非孤立存在,而是被一种超越常规物理距离的神秘结构紧密相连,瞬间将观者拉入星际穿越的宏大叙事之中。
时空的舞台由蓝色的网格线勾勒,这便是“时空结构”的具象表达。
在常规认知中,时空是平滑的织物,但图中它因极端质量而剧烈弯曲,形成一条漏斗状的捷径。
上方星系的核心处,一个散发着炽热橙红色光晕的黑洞作为“入口点”出现,其强大的引力场吞噬着周围一切,成为这条宇宙隧道的起点。
时空网格在此处急剧下陷,顺势延伸至画面中央,那里幽蓝与紫光交织的狭窄通道正是“虫洞”本身,它像一座桥梁穿透了时空的褶皱,理论上为跨越光年尺度的航行提供了可能,让原本遥不可及的两个遥远星系拥有了瞬间连通的契机。
穿过虫洞的奇点,时空结构在下方再次舒展,迎接旅者的是标注为“白洞”的出口点。
与黑洞的吞噬截然相反,白洞喷射出耀眼的蓝白色光芒,仿佛将物质与能量从另一端点强制释放,完成这场穿越的终章。
从星系1的黑洞入口,经由扭曲的时空咽喉,再到星系2的白洞出口,整个结构呈现出一种对称而诡谲的美感。
它生动地隐喻了宇宙中可能存在的“拓扑捷径”,即无需在三维空间中航行亿万光年,而是直接弯曲并穿透四维时空,实现超距连接。
尽管这幅图像充满视觉震撼与科学美感,它本质上仍是对理论物理的艺术化演绎。
现实中,虫洞的稳定性、负能量物质的存在以及穿越其中的物理极限,仍是未解之谜。
然而,正是这种科学与想象的碰撞,赋予了画面无穷的吸引力。
它不仅是一张图解,更是一首关于宇宙探索的史诗,激发着我们对星辰大海的无尽遐想,提醒着在人类认知的边界之外,或许正有无数这样的时空隧道,默默串联着宇宙最深处的秘密。