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我们来看几个事实：在黑洞中 ， 所有的物质都集中在中心奇点处；每个黑洞的奇点都被视界所包围着 ， 任何东西都无法从视界内逃脱 ， 除非超光速；引力是以光速传播的 。 那么 ， 引力是如何逃脱黑洞向外部宇宙传递的？
1915年 ， 爱因斯坦向世界展示了他的广义相对论 ， 它将引力描述为时空结构的曲率 ， 而不是传统意义上的力 。 场方程的解还预言了黑洞的存在 ， 这些物体的密度如此之大 ， 以至于空间的结构以超光速向内拖拽 。 广义相对论还做出了许多预测 ， 其中之一就是引力的传播是有速度的 。
狭义相对论将光速奉为宇宙速度的极限 ， 它告诉我们 ， 光速是任何因果影响可以传播的最大速度 。 很自然 ， 光速c也进入了广义相对论的方程 。 当你使用这些方程来计算各种引力效应的速度时 ， 它们也变成了光速 ， 例如引力波也是以光速前进的 。 这一点已经得到了证明 ， 在中子星的碰撞之中 ， 引力波与相应的电磁辐射同时到达地球 。
如果引力以光速传播 ， 而黑洞的所有质量都隐藏在视界之内 ， 那么它的引力是如何影响外部宇宙的呢？黑洞视界难道不应该保护外部宇宙免受其自身的影响吗？为了回答这个问题 ， 我们将用两种完全不同的方式来研究引力 。 首先我们将看看爱因斯坦对此事的看法 ， 然后我们会深入到量子引力的推测领域 。
在广义相对论中 ， 引力场与引起它的质量是独立存在的 ， 引力根本不关心视界的存在 。 例如 ， 当地球感受到太阳的引力时 ， 它并没有与太阳本身相互作用 ， 它只与引力场的局部相互作用 。 黑洞也是如此 ， 黑洞周围的空间不需要知道中心奇点的质量 ， 它只需要知道它周围的空间的曲率就行 。 有一个很有用的类比 ， 把空间想象成一块被重物所拉伸的橡胶 ， 橡胶上的每一点都不知道这个重物 ， 它们只是被相邻的橡胶所拉伸 。 因此 ， 黑洞视界外部的宇宙不需要“看到”黑洞的存在 ， 它们只需要周围空间的曲率就行 。
【引力以光速传播，为什么能逃离黑洞？从广义相对论和量子场论说起】但是 ， 广义相对论并不是最终理论 ， 它会在非常小的距离下崩溃 ， 例如在黑洞的奇点处 。 许多物理学家认为 ， 需要用量子引力理论来取代广义相对论 ， 以解释引力在这些情况下的行为 。 那么引力能从一个真正的量子引力黑洞中逃逸吗？
在量子场论中 ， 力是由粒子介导的 ， 而不是时空的几何形状 。 例如 ， 通过传递虚拟光子可以在带电粒子之间传递电磁力 。 在量子引力理论中 ， 引力也应该有一个中介粒子 ， 通常称为引力子 。 如果引力真的是通过一个粒子来传递的 ， 那么这个粒子是如何逃离视界的呢？实际上 ， 即使在这种情况下 ， 视界也无法阻止引力的作用 。
我们对虚拟粒子可能有一些误解 ， 比如说两个电子相互靠近 ， 它们通过交换虚拟光子来相互作用 ， 或者更准确地说 ， 它们交换所有可能的虚拟光子的总和 。 但是这些光子在相互作用的粒子之间并没有明确的路径 ， 它们更像是从两个电子都占据的更广阔区域的电磁场中出现 ， 它们的总和效应导致了电子之间的排斥力 。 所以 ， 如果引力真的是由虚拟引力子来介导的 ， 那么这些引力子就不会从奇点的位置出现 ， 它们也就不必穿过视界来完成它们的工作 。 黑洞周围的引力场已经充斥着虚引力子了 。
你可能会问 ， 为什么那些引力子本身没有被黑洞吞噬？很简单 ， 这些是虚粒子 ， 在量子场论中 ， 虚粒子不受光速的限制 。 粒子间的相互作用是所有虚粒子相互作用的总和 ， 光速极限实际上是以一种统计的方式出现的 。
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