也許有人以為，彭羅斯的奇點定理將一勞永逸地解決黑洞內部的問題。事情沒那麼簡單；它反倒引出了一些新問題——從60年代中期以來，物理學家一直在同這些問題鬥爭，但成績不大。關於這些問題，我們現在（1993年）的回答（更好的說法是，我們的「最佳猜想」）是：
1.進入黑洞的一切事物都必然會被奇點吞沒嗎？我們認為是的，但還不能肯定。
2.存在從黑洞內部到其他宇宙或我們宇宙的其他部分的道路嗎？很可能沒有，但我們沒有絕對把握。
3.落進奇點的事物的命運是什麼？我們認為，在黑洞很年輕時下落的事物在量子引力發生重要作用之前會被潮汐引力任意猛烈地撕裂。然而，落向老黑洞的事物可能會倖免於難，而最終能夠面對量子引力定律。
在這一章剩下的篇幅裡，我將更詳細地解釋這些答案。
回想一下，對上面三個問題，奧本海默和斯尼德曾有過明確的回答：如果黑洞是由高度理想化的球狀坍縮恆星產生的，那麼，（1）進入黑洞的一切事物都會被奇點吞沒；（2）沒有到其他宇宙或我們宇宙的其他部分去的事物；（3）接近奇點時，一切事物都將遭受無限增大的徑向拉伸和橫向擠壓（圖13.1上）從而被毀滅。
這些答案是很有啟發作用的，它激發了能帶來更深刻認識的計算。不過，（科拉特尼科夫和栗弗席茲得到的）更深刻的認識卻表明，奧本海默-斯尼德答案與我們生存的真實宇宙無關，因為發生在所有真實恆星的隨機變形會徹底改變黑洞的內部。奧本海默-斯尼德黑洞的內部「對小擾動是不穩定的」。29
愛因斯坦場方程的雷斯納-諾德斯特勒姆解也提出了明白而確鑿的答案：假如黑洞是由特殊的高度理想化的球狀帶電恆星產生的，那麼，坍縮的恆星和落進黑洞的其他事物可以經過一個「封閉小宇宙」從黑洞內部旅行到另一個大宇宙去（圖13.4）。30
這個答案也有啟發意義（它已經為科幻小說家們提供了好多想像的素材）。然而，它跟奧本海默-斯尼德預言一樣，與我們生存的真實宇宙無關，因為它對小擾動是不穩定的。說得具體一些，在我們的現實宇宙中，黑洞不斷遭受微弱電磁真空漲落和少量輻射的轟擊。這些漲落和輻射落進黑洞，在黑洞引力作用下加速，增大能量，然後猛烈地打擊並摧毀還沒來得及啟程的封閉小宇宙。這個猜想是彭羅斯1968年提出的，自那時起，得到了許多物理學家不同計算的證明。31
另外，別林斯基、卡拉特尼科夫和栗弗席茲還為我們的問題提出了一個答案，它對小擾動是完全穩定的，也許就是適用於我們宇宙中真實黑洞的「正確」答案：形成黑洞的恆星和在黑洞年輕時落進洞裡的一切事物都會被BKL奇點的潮汐引力撕裂。（這是別林斯基、卡拉特尼科夫和栗弗席茲相信彭羅斯說的黑洞內一定存在奇點後，從愛因斯坦方程的解中發現的一類奇點。）32
BKL奇點的潮汐引力與奧本海默-斯尼德奇點根本不同。奧本海默-斯尼德奇點越來越強地作用在下落的宇航員（或其他任何事物）上，總是徑向拉伸，橫向擠壓，而且拉伸和擠壓的強度持續光滑地增大（圖13.1）。BKL奇點不一樣，它有點像我們在糖果店和博覽會上見過的制糖機，先在一個方向擠壓，然後又在另一個方向擠壓；一會這兒，一會那兒，（在下落宇航員看來），拉伸與擠壓總在隨機地不可捉摸地變換方向，平均說來，作用強度也越來越大，當宇航員離奇點越來越近時，他會感覺振蕩也越來越快。米斯納（他獨立於別林斯基、卡拉特尼科夫和栗弗席茲，也發現了這種混沌振蕩的奇點）稱這種行為是攪拌振蕩。33我們可以想像，它像打蛋器攪拌蛋黃蛋白那樣將宇航員身體的各部分攪在一起。圖13.6表現了潮汐引力如何振蕩的一個具體例子，但精確的振蕩序列是混沌而難以預料的。
米斯納的攪拌型奇點的振蕩在（從宇航員看來）某個特別時刻在空間各處都是一樣的。BKL奇點卻不像這樣，它的振蕩在空間和時間上都是混沌的，就像破碎的海浪的前鋒在時空中的湍流運動。例如，當宇航員的頭在南-北方向遭受輪番拉伸和擠壓時，它的右腳可能正在東北-西南方向受罪，而左腳卻在南-東南和北-西北方向遭殃。他的頭、左腳和右腳「挨打」的頻率可能會大不相同。
圖13.6 BKL奇點的潮汐引力隨時間振蕩的例子。潮汐力以不同方式作用在三個互相垂直的方向。為明確起見，我們稱三個方向為UD（上-下）、NS（南-北）和EW（東-西），三條曲線分別描述三個方向的潮汐引力作用。時間為水平方向。UD曲線在水平時間軸上方時，潮汐力沿UD方向拉伸，UD曲線在時間軸下方時，潮汐力產生擠壓。曲線在軸上越高，拉伸作用越強；在軸下越低，擠壓作用越強。注意以下幾點：（i）在任何時刻，擠壓發生在兩個方向，而拉伸在一個方向。（ii）潮汐力在拉伸與擠壓間振蕩，每次振蕩叫「周」。（iii）周合成「紀」。在每一紀裡，一個方向只有完全持續的擠壓，另外兩個方向在拉伸與擠壓間振蕩。（iv）紀改變時，持續擠壓方向也發生改變。（v）臨近奇點時，振蕩無限快，潮汐力無限大。周劃歸為紀的細節和振蕩模式在每一紀開始時的改變，可以用所謂的「混沌圖」來描述。
愛因斯坦方程預言，宇航員到達奇點時，潮汐力長到無限大，混沌振蕩變得無限快。宇航員死了，構成他身體的原子遭到了無限的破壞，混沌地攪在一起——這時，一切事物（潮汐力、振蕩頻率、破壞、混合）都成為無限，時空也不復存在。
然而，量子力學定律不同意。它們嚴禁無限。就我們現在（1993年）的認識，在鄰近奇點處，量子力學的定律和愛因斯坦廣義相對論的定律會融合在一起，將徹底改變「遊戲規則」。新定律叫量子引力。
量子引力發生作用的時候，宇航員死了，他身體的各部分完全混合了，原子被徹底破壞，不能識別了。但沒有一樣是無限的，「遊戲」還可以繼續。
那麼，量子引力到底什麼時候發生作用，它能做什麼呢？據我們現在的認識（很可憐的一點認識），當振蕩的潮汐引力（時空曲率）大得能在10-43秒或更短時間內徹底改變所有物體的時候，1量子引力就出現了。34接著，它將根本改變時空的特性：它分裂空間和時間統一而成的時空；它分開膠結在一起的空間和時間；它毀滅時間的概念，也破壞空間的確定性。時間不在了，我們不能再談什麼「這件事情發生在那件事情以前」，因為沒有時間，就沒有「以前」和「以後」的概念。統一時空惟一遺留下來的空間，成了像肥皂泡一樣隨機的概率的泡沫。36
分裂前（也就是在奇點外）的時空，可以比喻為一塊飽含水的木頭，木塊是空間，水是時間。兩樣東西（木頭和水；空間和時間）是緊緊交織在一起的、統一的。時空走近奇點和量子引力，就像木塊投進烈火。火把木塊裡的水蒸發出去，只留下脆弱的干木塊；在奇點，量子引力毀滅了時間，只留下脆弱的空間。接著，木塊燃燒了，成為一堆煙灰；而量子引力則把空間變成一團隨機的概率的泡沫。
這些隨機的概率的泡沫就是在量子引力定律作用下構成奇點的東西。泡沫的空間沒有任何確定的形狀（也就是沒有確定的曲率，甚至沒有一定的拓撲），它只有這樣那樣形狀（即這樣那樣曲率和拓撲）的概率。例如，在奇點內，空間具有如圖13.7（a）那樣的曲率和拓撲的概率可能是0.1%，圖13.7（b）的概率是0.4%，圖13.7（c）的概率是0.02%，等等。這並不是說，空間用它時間的0.1%處於形狀（a），用時間的0.4%處在（b），用時間的0.02%處在（c），因為在奇點內沒有時間這種東西。同樣，因為沒有時間，像空間形狀（b）處於（c）「以前」還是「以後」那樣的問題也完全是沒有意義的。關於奇點，我們能提出的惟一有意義的問題只能是，「構成你的空間在形狀（a）、（b）和（c）的概率有多大？」答案很簡單，0.1%，0.4%和0.02%。
圖13.7 我們猜想存在於黑洞內奇點的量子泡沫的嵌入示意圖。空間的幾何和拓撲是不確定的，而是一些概率。例如，圖中（a）所示的空間形狀的概率是0.1%，（b）的概率是0.4%，（c）的概率是0.02%，等等。
在奇點內，任何可以想像的曲率和拓撲都允許存在，所以，儘管聽起來有些荒唐，我們還是說奇點由概率泡沫構成，惠勒稱它為量子泡沫，37他第一個提出，在量子引力定律作用下，空間性質一定是這樣的。
概括地說，在黑洞中心，在BKL潮汐引力振蕩到達極點的時空區域，存在著一個奇點：在那兒，時間不復存在，空間成了量子泡沫。
量子引力定律的一個使命是決定黑洞奇點內不同曲率和拓撲的概率。另一個使命也許是決定奇點誕生「新宇宙」的概率，也就是奇點像大爆炸奇點在約150億年前產生我們的宇宙那樣，產生一個新的經典的（非量子的）時空區域。
黑洞奇點產生「新宇宙」，可能嗎？我們不知道。也許，它永遠不會發生；也許，它經常發生——也許，我們相信奇點是由量子泡沫構成的，可能是完全跟錯了方向。
現在，霍金、哈特爾和其他一些人正在惠勒和德維特奠定的基礎上進行研究，2在未來的10年或20年裡，他們也許能給出一個明確的回答。38
宇宙萬物都會老：恆星燃盡燃料而死亡；地球最終失去大氣而成為死星；我們人類也會滿臉皺紋而更老練。
黑洞深處奇點附近的潮汐引力也不例外。根據艾伯塔大學伊斯雷爾和泊松（Eric Poisson）以及在加州理工學院小組（在以前多羅什科維奇（Andrei Doroshkevich）和諾維科夫工作基礎上建立的）的博士後奧裡（Amos Ori）1991年的計算，它們也是隨年齡而改變的。黑洞初生時，內部潮汐力表現出劇烈混亂的BKL式振蕩（圖13.6上）。然而，隨著黑洞變老，隨機振蕩也更平穩柔和，並逐漸消失。39
例如，某個類星體中心有一個100億個太陽質量的黑洞，在它誕生幾個小時後落進來的宇航員會被瘋狂振蕩的BKL潮汐引力撕裂。然而，等了一兩天才落進來的第二個宇航員所遭遇的振蕩的潮汐力就溫和得多。當然，潮汐力的拉伸和擠壓作用還是足以殺死他，不過比一天前的痛苦輕得多，他可以多活些時候，可以比第一個宇航員走得離奇點更近一些。第三個宇航員等了幾年才進來，他的遭遇更加溫和。照伊斯雷爾、泊松和奧裡的計算，奇點周圍的潮汐力，這時已經相當輕柔了，宇航員幾乎感覺不到。他會活下來，也許還不受一點兒傷害，他能走到隨機量子引力奇點的邊緣。不過當他在奇點邊緣直面量子引力定律時，還是會被殺死——我們也沒有絕對把握說他一定會在那兒死，因為我們還根本沒有很好地認識量子引力定律和它們的結果。
黑洞內潮汐力的衰減並不是無法改變的。任何時候落進黑洞的物質和輻射（或宇航員）總會給潮汐力增添能量，這些東西就像一塊扔給獅子的肉。奇點附近振蕩的拉伸和擠壓作用得到補給後，會在短時間內增強，然後又衰減下去，回歸剛才的寧靜。
惠勒在50年代末和60年代初有一個夢想，一個希望：人類有一天能走進奇點去看量子引力如何發生作用——這樣，我們不僅能靠數學和計算機模擬來研究它，還可以憑借真實的物理觀測和實驗。奧本海默和斯尼德令這個夢想破滅了（第6章）。他們發現，坍縮恆星周圍形成的視界把奇點藏了起來，不讓外面看到，假如我們總在視界外面，就沒有辦法探索奇點。假如我們穿過一個巨大的老黑洞的視界，活著面對量子引力奇點，我們也沒有辦法把看到的情況傳回地球。我們的信息逃不出黑洞；視界把它遮住了。
雖然惠勒早就不做那樣的夢了，現在也熱情主張不可能走近奇點，但這一點是否正確，我們還完全沒有把握。可以想像，某些極端的非球狀星體坍縮會產生裸奇點，即沒有視界包圍的奇點，從而可以從外面的宇宙，甚至從我們的地球觀察它、探索它。
60年代後期，彭羅斯從數學上費了很大氣力去尋找產生裸奇點的坍縮例子，什麼也沒找到。在他的方程裡，每當坍縮產生奇點，它總會產生包圍奇點的黑洞。彭羅斯不覺得奇怪。畢竟，假如真會形成裸奇點，那麼似乎可以合理地預料，在奇點形成前，光能從附近逃逸；如果光能逃，那麼（似乎）產生奇點的坍縮物質也能逃；如果坍縮物質能逃，那麼大概物質內部的巨大壓力會讓它逃，從而坍縮逆轉了，奇點也就不能在原來的地方形成了。似乎應該這樣，但不論彭羅斯還是別的人，他們的數學還沒有能力讓人確信。
彭羅斯強烈感到，裸奇點不可能形成，但他證明不了。1969年，他提出一個猜想，宇宙監督猜想：沒有坍縮物體能形成裸奇點；如果奇點形成了，它必然套在視界裡，我們不能從外面的宇宙看見它。
物理學的「建設者」們——像惠勒那樣的物理學家，他們的觀點總是最有影響的——接受了宇宙監督，幾乎把它當成真理了。不過，自彭羅斯提出四分之一世紀以來，宇宙監督還沒得到證明；而最近的計算機對高度非球狀星體坍縮的模擬甚至令人懷疑它可能是錯的。根據康奈爾大學夏皮羅和特奧科爾斯基的這些模擬，有些坍縮確實可能會產生裸奇點。40可能產生而不是一定會產生，不過可能而已。
霍金是當今物理學建設者的縮影，而普雷斯基爾（John Preskill，我在加州的同事）和我喜歡給他們的建設加把勁兒。於是，我們在1991年跟霍金打賭（圖13.8），我們賭宇宙監督是錯的，裸奇點能在宇宙中形成；霍金賭它是對的，裸奇點永遠不會形成。
賭約才立四個月，霍金自己就發現數學證據（但不是嚴格的證明）表明，黑洞在完全蒸發後（第12章），可能不會像他以前預料的那樣徹底消失，而會留下一個小的裸露的奇點。41幾天後，在普雷斯基爾家聚餐時，他把結果告訴了普雷斯基爾和我。不過，當我倆要他認輸時，他卻不肯，找了一個技術上的根據。他說，賭約寫得很清楚，我們的賭限於在包括廣義相對論的經典物理學（也就是非量子的）定律作用下形成的裸奇點。但是，黑洞蒸發是量子力學現象，不受經典的廣義相對論定律作用，而是由彎曲時空的量子場論定律決定的，所以任何可能從黑洞蒸發產生的裸奇點都在我們的賭約範圍之外。霍金說對了。不管怎麼說，無論裸奇點如何產生，它總是對物理學建設的一個打擊！
圖13.8 霍金、普雷斯基爾和我為彭羅斯的宇宙監督猜想的賭約。3
雖然打賭好玩兒，我們討論的東西卻是很嚴肅的。如果裸奇點能夠存在，那麼只有在我們現在還沒認識的量子引力定律能告訴我們，這些奇點的行為如何，會對附近的時空做些什麼，它們的作用是否會對我們生活的宇宙產生巨大的影響？因為裸奇點（如果能夠存在的話）可能強烈影響我們的宇宙，我們非常想知道宇宙監督猜想是不是正確的，量子引力定律對奇點行為會有什麼預言。想弄清這些問題，不會很快，也不會太容易。
[1] 10-43秒是普朗克-惠勒時間。它由公式
近似給出。注意，這個時間是普朗克-惠勒面積（12章）的平方根除以光速。（公式中的符號和數值在普朗克-惠勒面積的腳注中已經說明了。）35
[2] 以上的描述是以惠勒-德維特、霍金-哈特爾建立量子引力定律的方法為基礎的，儘管他們的方法不過是現在人們正在研究的眾多方法的一種，但我認為它成功的希望更大一些。
[3] 賭約寫的是：「鑒於S·W·霍金誠信裸奇點為可詛咒者，應為經典物理學所禁戒；而J·普雷斯基爾與K·索恩以裸奇點為量子引力客體，能不為視界所隱藏而令全宇宙都能看見。故兩方約定，霍金以100英鎊對普雷斯基爾-索恩50英鎊賭：在平直時空不可能產生奇異的任何形式的經典物質或場，在通過經典愛因斯坦方程與廣義相對論相聯繫時，結果也不可能是裸奇點。輸家向贏家提供蔽體的衣服，衣服上須繡適當的認輸字據。（簽名，霍金按的手印，時間是1991年9月24日。）——譯者」