撰文／巴塞羅(Carlos Barcelo)、李柏拉蒂(Stefano Liberati)、頌納恭(Sebastiano Sonego)、維瑟(Matt Visser)
翻譯／李沃龍
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重點提要
■黑洞是廣義相對論預測會出現在時空裡的構造。 沒有任何東西在進入黑洞的事件視界之後， 還能逃得出其重力的掌控。
■近似的量子計算預測， 黑洞將以一種自相矛盾的方式緩緩蒸發， 因此物理學家仍然在尋找完備的量子重力論來描述黑洞。
■與傳統想法不同的是， 稱為「真空極化」的量子效應或許會大到足以遏止黑洞形成,並且產生「黑星」來取代它。
時至今日， 黑洞成為大眾文化的一部份已有數十年了， 在今年的「星艦奇航」電影中， 它還扮演了主要的角色。 這一點兒也不奇怪， 這些恒星塌縮後的陰暗殘骸， 似乎專門用來引發我們最原始的恐懼：黑洞會將某些秘密隱藏在其簾幕之後， 也就是它的「事件視界」——任何人或物， 只要墜落其中， 就註定無從逃脫， 所有被它吸入的東西， 必然被徹底摧毀。
對理論物理學家來說， 黑洞是愛因斯坦場方程式的一種解， 而該方程式是廣義相對論的核心。 在廣義相對論中， 時空就像是由彈性材質所建構的， 而物質與能量可將其扭曲， 所造成的時空曲率又控制了物質與能量的運動，
談過了科幻與理論， 那麼實際的狀況又是如何呢？各式各樣精密的天文觀測結果都指出， 宇宙中確實存在一些超緻密物體， 它們完全不散發任何光芒或輻射。 這些幽暗天體的品質範圍在數個到數百萬個太陽品質之間，
但這些被觀測到的、既幽暗又緻密的物體， 真的就是廣義相對論預言的黑洞嗎？雖然目前的觀測與理論相當吻合， 但理論本身對黑洞的描述卻不太令人滿意。 尤其是， 廣義相對論預測在每個黑洞裡都有顆「奇異點」， 顯示廣義相對論在這裡失效， 就像一般常見到理論預期某些物理量無限大的情況一樣。 廣義相對論會失效， 大概是因為它並未計入物質與能量在微觀尺度上才會顯現的量子效應。 合併了量子力學的修正理論， 一般稱為量子重力論，
對量子重力論的需求， 引發了一些迷人的問題：被量子重力論修正過的黑洞會是什麼樣貌？它們會和古典黑洞大異其趣嗎？或者古典敘述依然是可行的近似呢？我們四人的研究顯示， 某些量子效應是可以完全避免形成黑洞的， 取而代之的是被我們命名為「黑星」（black star）的天體， 它的密度不會跳升到無限大， 也不會被事件視界包覆。 黑星是由「空間」本身支撐起來的， 這種「建材」意外地堅固。
我們運用一種稱為「半古典重力論」的古老方法得出這項結論， 但我們並沒有使用之前研究裡關於塌縮物質的所有假設， 這樣或許能夠避免在那些研究中得出的矛盾結果。 在量子重力論尚未完備的情況下，
真空的能量
量子場論以充滿空間的場來描述電子、光子、誇克等任何你想得到的基本粒子， 這方式非常類似電磁場。 量子場論的方程式通常是建立在平坦空間裡的， 也就是沒有重力的空間， 半古典重力論則使用在彎曲空間裡建構出來的量子場論。
廣義來說， 半古典重力論所使用的策略如下：根據古典的廣義相對論， 當一群物質聚積成某一組態時， 將產生某特定的彎曲時空， 但時空的曲率又會修改量子場的能量， 受影響的能量再進一步改變時空曲率， 如此不斷迴圈。
這個做法的目標是要獲得自我一致的解──一個彎曲時空，它的曲率產生自它所包含的量子場組態的能量。雖然重力本身還無法以量子理論來描述，但這種自洽的解，在涉及量子效應與重力的許多情況下，應該可以相當近似地預測真實情形。因此，半古典重力論以一種極「輕微」的方式，把量子修正加入廣義相對論裡，雖然仍以古典方法處理重力（也就是時空曲率），但已考慮到物質的量子行為。
原文：http://sa.ylib.com/MagArticle.aspx?Unit=featurearticles&id=1475
如此不斷迴圈。這個做法的目標是要獲得自我一致的解──一個彎曲時空，它的曲率產生自它所包含的量子場組態的能量。雖然重力本身還無法以量子理論來描述，但這種自洽的解，在涉及量子效應與重力的許多情況下，應該可以相當近似地預測真實情形。因此，半古典重力論以一種極「輕微」的方式，把量子修正加入廣義相對論裡，雖然仍以古典方法處理重力（也就是時空曲率），但已考慮到物質的量子行為。
原文：http://sa.ylib.com/MagArticle.aspx?Unit=featurearticles&id=1475