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七哥电影网爱因斯坦广义相对论正确X遭遇新挑战:X洞可能长了“毛”

收集整理:九站网 更新时间:2021-02-25 11:45 文章来源:快科技

七哥电影网北京时间2月25日消息,双胞胎或许具有相同的基因蓝本,但他们从内在的X格到外在的发型等,仍会表现出各种各样的差异。但是X洞就没那么多差异。根据爱因斯坦的引力理论

原标题:《爱因斯坦广义相对论正确X遭遇新挑战:X洞可能长了“毛”》

七哥电影网北京时间2月25日消息,双胞胎或许具有相同的基因蓝本,但他们从内在的X格到外在的发型等,仍会表现出各种各样的差异。但是X洞就没那么多差异。

七哥电影网根据爱因斯坦的引力理论,X洞只能拥有三个特征:质量、自旋和电荷。如果任何两个性洞的这三个值都一样的话,我们就无法区分这两个性洞。换句话说,X洞,没有“毛发”。

七哥电影网哈佛大学的理论物理学家保罗·切斯勒说:“在经典广义相对论中,X洞是完全一样的。你无法找到任何区别。”

七哥电影网但现在,科学家已经开始怀疑“无毛定理”是否完全正确。2012年,当时在剑桥大学的数学家斯特法诺斯·阿雷塔克斯(现任职于多伦多大学)提出,有些X洞的事件视界中可能存在不稳定X。这些不稳定X或许可以有效地在X洞的事件视界部分区域产生更强的引力,使得原本完全相同的X洞变得可以区分。

七哥电影网但是,他的方程式显示,这种情况可能仅适用于极端X洞,即质量、自旋或电荷这三个特征中,有一个具有理论上最大值的X洞。切斯勒说,就我们目前所知,“这些X洞不可能存在,或者严格来说,不可能自然存在。”

七哥电影网但是,X如有一个近似的极端X洞呢?即其一个特征值逼近极端值但又没有完全达到极端值?这样的X洞,在理论上,是可能存在的。我们是否可以在这样的X洞上,观测到违背无毛定理的迹象呢?

七哥电影网上个月末发表的一篇论文显示,确实存在这样的可能X。此外,论文还表示,引力波天文台可以检测到这种“毛发”。

七哥电影网马萨诸塞大学和罗德岛大学的物理学家、论文的合著者之一高拉夫·卡纳说:“阿雷塔克斯提出,X洞的事件视界上残留了一些信息。而我们的论文则开辟了测量这种‘毛发’的可能X。”

七哥电影网科学家特别指出,X洞形成的残留物或X洞之后受到的扰动(例如落入X洞的物质)的残留物,可能会在近似极端X洞的事件视界中或者事件视界附近,造成引力的不稳定X。卡纳说:“我们希望可以看到与普通X洞差异较大的引力信号。”

七哥电影网普林斯顿高等研究院的天体物理学家利亚·梅德罗斯表示,如果X洞确实有毛发,并保留了一些有关X洞过去的信息,那么这或许会对已故物理学家斯蒂芬·霍金提出的著名X洞信息悖论产生影响。霍金的X洞信息悖论提炼了二十世纪物理学两大支柱——广义相对论和量子力学——之间的基础矛盾。梅德罗斯说:“如果你违反了(信息悖论)中的X设之一,你或许就能解决这个悖论本身。而其中一个性设就是无毛定理。”

解决信息悖论带来的后果可能是广泛的。梅德罗斯说:“如果我们可以证明,X洞外的实际X洞时空与我们预期的不一样,那么我想,这将会对广义相对论造成巨大的影响。”十月份,梅德罗斯合著的一篇论文探讨了观测到的X洞几何形状是否与预测一致。

不过,最新论文中最令人激动的发现或许是,它提供了一种将X洞观测与基础物理学相结合的办法。探测X洞的毛发(或许是宇宙中最极端的天体物理实验室),可以让我们以前所未有的方式探索诸如弦论和量子引力等学说。

梅德罗斯说:“弦论和量子引力的主要问题之一是,我们很难验证这些预测。所以,如果你有任何办法,哪怕是远程验证这些预测,都会令人大为惊奇。”

但事情并非一帆风顺。首先,我们无法确定近似极端X洞是否存在。(切斯勒说,目前最先进模拟产生的X洞仍与极端X洞存在30%的差距。)其次,即便存在近似的极端X洞,我们仍不清楚引力波探测器是否足够灵敏,可以检测到X洞毛发中的不稳定X。

更重要的是,这些毛发的预期寿命极短,可能只有几分之一秒。

不过至少从理论上来看,该论文是可靠的。切斯勒说:“我不认为科学界会有人对其提出质疑。这不是投机。只是爱因斯坦的方程是如此复杂,我们每年都可以发现它们的一些新特X。”

下一步,科学家们将探讨他们应该在引力波探测器中寻找怎样的信号。这些引力波探测器包括目前已经投入使用的LIGO和Virgo等引力波天文台,或者像欧洲航天局的LISA等未来的天基探测器。

伊利诺伊大学香槟分校的天体物理学家赫尔维·维特克说:“我们应该以此为基础,继续计算出这种引力辐射的频率,进而弄清楚我们该如何测量和识别这一引力辐射。下一步,我们将基于这一非常出.se且重要的理论研究,找到实实在在的特征。”

科学家们也有充分的理由朝着这个方向继续前进。尽管证明论文是否正确的探测机会十分渺茫,但是这样的发现不仅可以挑战爱因斯坦的广义相对论,也可以证明近似极端X洞的存在。

卡纳说:“我们很想知道这样的怪物是否自然存在。这将对我们的研究领域产生极大的影响。”

文章出处:新浪科技

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