我们的宇宙真的是一个大黑洞吗？
关于“我们的宇宙真的是一个大黑洞吗？”这个问题，其实是科幻小说和一些边缘科学理论中探讨过的引人入胜的设想，但严格来说， 在当前主流的宇宙学模型中，宇宙并非一个“大黑洞”。
不过，我们可以从几个角度来深入探讨这个设想，并理解它为什么会产生，以及它与我们对宇宙的理解之间有哪些微妙的联系。
设想的由来：黑洞的终极表现？
黑洞之所以迷人，在于它代表了物理定律在极端条件下的表现——引力强大到连光都无法逃脱。当人们思考宇宙的终极命运或者它的整体结构时，黑洞的特性自然会被联想到。
引力坍缩与边界： 黑洞有一个明确的边界，称为事件视界。一旦物质或能量跨过这个界限，就注定要被中心的奇点吞噬。如果宇宙真的是一个黑洞，那么它也应该有一个类似的“边界”，并且所有东西都在向某个中心坍缩。
“无所不包”的特性： 黑洞吞噬一切，理论上可以容纳宇宙中的一切物质和能量。如果我们的宇宙是从一个无限小的点膨胀开来的，那么这个膨胀过程本身是否也可能是一个更大尺度“黑洞”的诞生或演化过程呢？
为什么说“不是”一个黑洞？主流宇宙学模型的解释。
主流的宇宙学模型，特别是基于广义相对论的λCDM模型，描绘了宇宙一个截然不同的图景。
1. 没有中心，也没有边界（在我们可观测的范围内）：
无中心： 如果宇宙真的是一个黑洞，我们可能会期望找到一个清晰的中心，所有的物质都在向那里汇聚。然而，我们所观测到的宇宙，无论我们看向哪个方向，都显示出相似的结构（宇宙学原理），并且没有任何证据表明存在一个我们能够明确定义的“中心”。
膨胀而非坍缩： 当前的宇宙正处于膨胀状态，而且这种膨胀还在加速。这与一个正在坍缩、万物被吸向中心的黑洞是截然相反的。黑洞的引力是吸引的，会阻止事物逃逸，但宇宙的膨胀却在将星系彼此推开。
可观测宇宙与整个宇宙： 我们能观测到的宇宙（可观测宇宙）是一个球形区域，它的边界取决于光传播的时间。但我们认为，这仅仅是宇宙的一小部分，整个宇宙可能比可观测宇宙大得多，甚至可能是无限的。这个可观测宇宙的“边界”并非物理上的事件视界，它只是我们信息传播的限制。
2. 黑洞的形成机制不同：
黑洞通常是由大质量恒星在生命末期发生引力坍缩形成的。我们并没有观察到任何机制表明整个宇宙是这样形成的。
宇宙大爆炸理论描述了宇宙从一个极度致密、炽热的状态开始膨胀的过程，而不是从一个单一的、具有事件视界的奇点坍缩而来。
3. 事件视界的定义与宇宙：
黑洞的事件视界是光无法逃逸的边界。如果宇宙是一个黑洞，那么它也应该有这样一个边界，并且在这个边界之外，我们无法探测到任何信息。
然而，我们观测到的宇宙似乎没有这样的绝对“不归点”。我们推测宇宙是无限的，即使不是无限，其尺度也远超我们当前观测到的范围。
但为什么这个设想仍然引人遐思？以及它与现实的微妙联系。
尽管主流科学不认为宇宙是一个黑洞，但这个想法之所以吸引人，是因为它触及了一些深刻的物理概念，并且在某些理论框架下，与我们对宇宙的理解存在一些有趣的共鸣。
视界的概念：
可观测宇宙的视界： 如前所述，我们有一个“可观测宇宙”的视界，这是由于宇宙的年龄和光速有限造成的。在这个视界之外，我们目前无法获取信息。从某种意义上说，它是一种“信息视界”。
宇宙膨胀和视界： 在宇宙加速膨胀的背景下，一些遥远的星系正以比光速更快的速度远离我们（这是空间本身的膨胀，而非物体在空间中运动）。这意味着，即使光从这些星系发出，它们最终也会进入一个“视界”，其发出的光永远无法到达我们。这是一种“事件视界”的概念，与黑洞的事件视界有相似之处，只是这里的“引力”是膨胀空间本身。
一些更具投机性的理论和类比：
“黑洞宇宙”模型（Black Hole Universe Model）： 有一些非常前沿和 speculative 的理论尝试将宇宙的起源和结构与黑洞联系起来。例如，有一种想法认为，我们现在观测到的宇宙，可能是从一个更大的、更高维度的宇宙中一个黑洞的“内部”诞生的。在这个模型里，宇宙的膨胀类似于黑洞内部物质的扩散。这些理论通常需要借助量子引力理论等尚未完全成熟的框架来解释。
全息原理（Holographic Principle）： 这个原理暗示，我们三维（加时间）的宇宙信息，可能被编码在某个更低维度的边界上，有点像全息图。黑洞的表面（事件视界）也具备类似的属性，即黑洞的所有信息似乎都被“编码”在其二维表面上。这种类比虽然不是说宇宙就是黑洞，但确实指出了“边界”或“表面”可以承载复杂信息的一种可能性。
宇宙的“隐秘性”： 宇宙中有大量的暗物质和暗能量，它们占据了宇宙的大部分，但我们对它们的本质知之甚少。这种“隐秘性”有时也会让人联想到黑洞那种“吞噬一切却不透露信息”的神秘感。当然，暗物质和暗能量与黑洞的机制完全不同。
总结一下：
从科学的严谨角度来看，我们的宇宙不是一个黑洞。我们没有观察到任何支持宇宙整体是一个具有事件视界的、向某个中心坍缩的天体的证据。我们对宇宙的观测和理解，都指向一个正在膨胀的、可能无限的实体。
但是，“宇宙是个大黑洞”的设想之所以能够引起共鸣，是因为它巧妙地利用了我们对黑洞的直观印象——强大的引力、不可逃脱的边界、吞噬一切的特性。并且，在一些非常前沿的理论（如部分黑洞宇宙模型、全息原理的类比）中，宇宙的某些方面（如我们可观测宇宙的视界、空间膨胀的某些影响）确实与黑洞的某些特征产生了有趣的“形式上的”联系。
总而言之，这是一个引人入胜的科幻构想，它激发了我们对宇宙极限的好奇，但就目前我们所掌握的物理学知识而言，它并非一个被科学界广泛接受的描述。我们对宇宙的理解，仍然在不断深化，也许未来会有新的发现，但至少在目前，宇宙是一个大黑洞的说法更像是诗意的想象，而非精确的科学陈述。
不过，我们可以从几个角度来深入探讨这个设想，并理解它为什么会产生，以及它与我们对宇宙的理解之间有哪些微妙的联系。
设想的由来：黑洞的终极表现？
黑洞之所以迷人，在于它代表了物理定律在极端条件下的表现——引力强大到连光都无法逃脱。当人们思考宇宙的终极命运或者它的整体结构时，黑洞的特性自然会被联想到。
引力坍缩与边界： 黑洞有一个明确的边界，称为事件视界。一旦物质或能量跨过这个界限，就注定要被中心的奇点吞噬。如果宇宙真的是一个黑洞，那么它也应该有一个类似的“边界”，并且所有东西都在向某个中心坍缩。
“无所不包”的特性： 黑洞吞噬一切，理论上可以容纳宇宙中的一切物质和能量。如果我们的宇宙是从一个无限小的点膨胀开来的，那么这个膨胀过程本身是否也可能是一个更大尺度“黑洞”的诞生或演化过程呢？
为什么说“不是”一个黑洞？主流宇宙学模型的解释。
主流的宇宙学模型，特别是基于广义相对论的λCDM模型，描绘了宇宙一个截然不同的图景。
1. 没有中心，也没有边界（在我们可观测的范围内）：
无中心： 如果宇宙真的是一个黑洞，我们可能会期望找到一个清晰的中心，所有的物质都在向那里汇聚。然而，我们所观测到的宇宙，无论我们看向哪个方向，都显示出相似的结构（宇宙学原理），并且没有任何证据表明存在一个我们能够明确定义的“中心”。
膨胀而非坍缩： 当前的宇宙正处于膨胀状态，而且这种膨胀还在加速。这与一个正在坍缩、万物被吸向中心的黑洞是截然相反的。黑洞的引力是吸引的，会阻止事物逃逸，但宇宙的膨胀却在将星系彼此推开。
可观测宇宙与整个宇宙： 我们能观测到的宇宙（可观测宇宙）是一个球形区域，它的边界取决于光传播的时间。但我们认为，这仅仅是宇宙的一小部分，整个宇宙可能比可观测宇宙大得多，甚至可能是无限的。这个可观测宇宙的“边界”并非物理上的事件视界，它只是我们信息传播的限制。
2. 黑洞的形成机制不同：
黑洞通常是由大质量恒星在生命末期发生引力坍缩形成的。我们并没有观察到任何机制表明整个宇宙是这样形成的。
宇宙大爆炸理论描述了宇宙从一个极度致密、炽热的状态开始膨胀的过程，而不是从一个单一的、具有事件视界的奇点坍缩而来。
3. 事件视界的定义与宇宙：
黑洞的事件视界是光无法逃逸的边界。如果宇宙是一个黑洞，那么它也应该有这样一个边界，并且在这个边界之外，我们无法探测到任何信息。
然而，我们观测到的宇宙似乎没有这样的绝对“不归点”。我们推测宇宙是无限的，即使不是无限，其尺度也远超我们当前观测到的范围。
但为什么这个设想仍然引人遐思？以及它与现实的微妙联系。
尽管主流科学不认为宇宙是一个黑洞，但这个想法之所以吸引人，是因为它触及了一些深刻的物理概念，并且在某些理论框架下，与我们对宇宙的理解存在一些有趣的共鸣。
视界的概念：
可观测宇宙的视界： 如前所述，我们有一个“可观测宇宙”的视界，这是由于宇宙的年龄和光速有限造成的。在这个视界之外，我们目前无法获取信息。从某种意义上说，它是一种“信息视界”。
宇宙膨胀和视界： 在宇宙加速膨胀的背景下，一些遥远的星系正以比光速更快的速度远离我们（这是空间本身的膨胀，而非物体在空间中运动）。这意味着，即使光从这些星系发出，它们最终也会进入一个“视界”，其发出的光永远无法到达我们。这是一种“事件视界”的概念，与黑洞的事件视界有相似之处，只是这里的“引力”是膨胀空间本身。
一些更具投机性的理论和类比：
“黑洞宇宙”模型（Black Hole Universe Model）： 有一些非常前沿和 speculative 的理论尝试将宇宙的起源和结构与黑洞联系起来。例如，有一种想法认为，我们现在观测到的宇宙，可能是从一个更大的、更高维度的宇宙中一个黑洞的“内部”诞生的。在这个模型里，宇宙的膨胀类似于黑洞内部物质的扩散。这些理论通常需要借助量子引力理论等尚未完全成熟的框架来解释。
全息原理（Holographic Principle）： 这个原理暗示，我们三维（加时间）的宇宙信息，可能被编码在某个更低维度的边界上，有点像全息图。黑洞的表面（事件视界）也具备类似的属性，即黑洞的所有信息似乎都被“编码”在其二维表面上。这种类比虽然不是说宇宙就是黑洞，但确实指出了“边界”或“表面”可以承载复杂信息的一种可能性。
宇宙的“隐秘性”： 宇宙中有大量的暗物质和暗能量，它们占据了宇宙的大部分，但我们对它们的本质知之甚少。这种“隐秘性”有时也会让人联想到黑洞那种“吞噬一切却不透露信息”的神秘感。当然，暗物质和暗能量与黑洞的机制完全不同。
总结一下：
从科学的严谨角度来看，我们的宇宙不是一个黑洞。我们没有观察到任何支持宇宙整体是一个具有事件视界的、向某个中心坍缩的天体的证据。我们对宇宙的观测和理解，都指向一个正在膨胀的、可能无限的实体。
但是，“宇宙是个大黑洞”的设想之所以能够引起共鸣，是因为它巧妙地利用了我们对黑洞的直观印象——强大的引力、不可逃脱的边界、吞噬一切的特性。并且，在一些非常前沿的理论（如部分黑洞宇宙模型、全息原理的类比）中，宇宙的某些方面（如我们可观测宇宙的视界、空间膨胀的某些影响）确实与黑洞的某些特征产生了有趣的“形式上的”联系。
总而言之，这是一个引人入胜的科幻构想，它激发了我们对宇宙极限的好奇，但就目前我们所掌握的物理学知识而言，它并非一个被科学界广泛接受的描述。我们对宇宙的理解，仍然在不断深化，也许未来会有新的发现，但至少在目前，宇宙是一个大黑洞的说法更像是诗意的想象，而非精确的科学陈述。
网友意见
这是一个比较常见的佯谬。首先，讨论宇宙学时，我们一般使用Robertson-Walker metric，而不是史瓦西度规，所以可观测宇宙并没有“史瓦西半径”这种东西。说人话的话，史瓦西度规描述的是静止，球对称的时空，我们宇宙并不是这样的。
如果你不管，我们只考虑可观测宇宙里面这么多的质量坍缩成个黑洞，史瓦西半径是多少的话，也不能这么算。
史瓦西度规是爱因斯坦场方程的解，解出它来需要用广义相对论。巧合地是，广义相对论中的弱场近似能给出类似于牛顿引力势的项，所以牛顿力学出发的一些推导有时候会给出有意思的结果。反过来，弱场条件（ ）下，对v/c或牛顿引力势M/R级数展开，就是Chandrasekhar等人发展的post-Newtonian，对爱因斯坦场方程的数值近似法，引力波天文学里的基石之一。使用近似法的时候永远要注意条件，条件不满足，近似就失效了。
所以牛顿力学的推导是一种巧合，这种推导是不成立的，是不严格的科普手段。
我们再次不管，就用牛顿力学来算，还是不对。你找来的宇宙的大小为1.29x10^26m，这大概是宇宙的哈勃半径，然而，由于宇宙在膨胀，你应该带入的是宇宙的粒子视界半径，这个距离大概是哈勃半径的三倍多。
综上，宇宙不是个黑洞。 @yum
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