细思极恐：宇宙的1%已被黑洞吞噬，未来全宇宙都会变成黑洞？

很多人听到 “1% 被吞噬”，下意识以为整个宇宙里已经有 1% 的物质被黑洞吃进去了，再给点时间就能吞光一切。

大错特错！

这个 1%，说的是主动跑到黑洞引力势力范围内的气体，最终只有 1% 能真正掉进事件视界，剩下 99% 都会被黑洞 “吐出来”，重新流回星系内部。

早在 2013 年，中科院上海天文台团队就通过数值模拟结合观测数据，验证了黑洞吸积的真实效率：绝大多数进入引力范围的气体，不会乖乖掉进黑洞，而是会在高速旋转的吸积盘中被加热到数百万度，产生极强的辐射压，沿着吸积盘两极以高速外流的形式喷射出去，最终只有大约 1% 的气体能真正跨越事件视界，被黑洞吞噬。

2023 年，日本国立天文台团队用 ALMA 射电望远镜，对准 1400 万光年外的圆规座星系中心黑洞，完成了人类历史上最精细的气体流测量，结果更直观：流向黑洞的气体里，只有 3% 左右被真正 “吃掉”，剩下 97% 全部被弹射出去，重新落回星系盘面，参与新一轮的恒星形成。

打个最通俗的比方：黑洞就像一个漏斗口极小的漏斗，你往里面倒水，倒得越快，溅出来的就越多，真正能流进漏斗里的只有一点点。

黑洞引力虽然强，但物质下落时的离心力和辐射压更强，绝大多数物质都被挡在了事件视界外面。

既然吞噬效率这么低，从宇宙诞生到现在 138 亿年，黑洞一共吞了多少物质？

我们拿最熟悉的银河系举例，最直观。

银河系中心的超大质量黑洞人马座 A*，是银河系内最大的黑洞，质量是太阳的 430 万倍。

听起来数字很夸张，但银河系的总质量，是太阳的 1.5 万亿倍，简单算一笔账：人马座 A * 的总质量，只占银河系总质量的0.00029%，连万分之一都不到。

就算把银河系里所有恒星级黑洞、中等质量黑洞全部加起来，总质量也不到银河系的 0.1%。

放到整个可观测宇宙，黑洞的总质量占比也只有大约 0.005%，远不到网传的 1%。

很多人还有个根深蒂固的误区：黑洞会越吃越大，越大越能吃，早晚把整个星系、整个宇宙都吞掉。

这也是完全错误的。

天文学上有个铁律叫爱丁顿极限：黑洞吞噬物质的速度有明确天花板。

黑洞越大，吸积盘的辐射压就越强，能吹走的物质就越多，吞噬效率反而越低。

等黑洞长到一定规模，周围的气体都被辐射压吹散了，它就再也没东西可吃，自动停止生长。

银河系中心的黑洞已经诞生了 130 多亿年，也就长到 430 万倍太阳质量，再想翻一倍都极其困难，更别说吞掉整个银河系。

宇宙加速膨胀还在让星系之间越离越远，黑洞连本星系都吞不完，更不可能吞噬整个宇宙。

现在是不是突然觉得，黑洞也没那么可怕？

别急，它虽然吞不掉星系，但有另一种方式，能让半个银河系的生命直接灭绝，绝大多数人怕黑洞，都怕 “地球被吸进去”，其实这种事的概率低到可以忽略。

黑洞真正的杀招，从来不是吞噬，是相对论喷流和星系尺度的辐射风。

2026 年 5 月，佛罗里达理工学院的研究团队在《天体物理学杂志》上发表了最新研究，结论让人后背发凉：

银河系中心的人马座 A*，虽然现在处于极其安静的休眠状态，但一旦进入活跃期，也就是大量物质落入黑洞、吸积盘高速运转的时候，会从两极喷射出超高速的物质流，也就是相对论性喷流，同时伴随极强的高能伽马射线、X 射线辐射。

这种喷流的速度能达到光速的 99.9%，单次喷发携带的能量，相当于数亿颗超新星同时爆炸，更关键的是，它的影响范围不是几光年、几十光年，是数万光年，足以覆盖半个银河系的宜居星球。

我们的太阳系距离银心 2.6 万光年，刚好落在它的影响范围内。

如果喷流刚好对准地球，会发生什么？

首先，高能辐射会在几十小时内彻底摧毁地球的臭氧层。

没有臭氧层阻挡，太阳的短波紫外线会直射地表，90% 的地表生物会在几天内因 DNA 断裂死亡，海洋生态系统也会全面崩溃。

其次，高能粒子会引发全球电离层风暴，所有卫星、电网、电子设备会瞬间瘫痪，人类文明直接倒退回前工业时代。

如果喷流强度足够大，甚至会逐步剥离地球的大气层，让地表直接暴露在宇宙真空环境中，所有复杂生命彻底灭绝。

研究里明确提到：银河系中心黑洞的大规模活跃周期，大约是每几千万年到几亿年一次。

上一次大规模喷流发生在大约 300 万年前，当时地球的臭氧层就受到了明显冲击，引发了一次小型海洋生物灭绝事件。

除了中心黑洞的喷流，还有一个极小概率的威胁：流浪黑洞。

银河系里估计有上亿个恒星级黑洞，其中一部分是没有固定轨道的流浪黑洞，在星系里随机飘荡。

如果有一颗流浪黑洞闯入太阳系，哪怕只是从外围柯伊伯带经过，它的引力也会彻底打乱所有行星的轨道，地球要么被甩向太阳烧成灰烬，要么被甩向深空冻成冰球。

盖亚 BH1 是目前已知距离地球最近的恒星级黑洞，距离 1560 光年，质量仅为太阳的 10 倍。

在这个距离上，它对太阳系的引力影响，比月球对地球的影响小一百万倍，完全可以忽略不计，对地球没有任何威胁。

有爱丁顿极限限制，黑洞的吞噬速度有天花板，不可能无限生长。

加上宇宙加速膨胀，星系之间持续远离，黑洞连本星系都吞不完，更不可能吞噬整个宇宙。

广义相对论认为，物质掉进事件视界后，会落到中心的奇点上，永远留在黑洞内部，信息彻底消失。

同时黑洞会通过霍金辐射缓慢蒸发，质量越大蒸发越慢，太阳质量的黑洞需要 10^67 年才会完全蒸发。

也有理论认为，黑洞另一端是白洞，物质会从白洞喷射出去，但目前没有任何观测证据。

量子信息+熵，能解释宇宙的演化吗

热力学第二定律，也许是物理里最根本的几条原理之一。

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

科技日报记者 刘霞 美国能源部阿贡国家实验室日前发布消息称，该机构科学家借助“极光”百亿亿次超级计算机，完成了迄今规模最大的两次宇宙学模拟。

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