|研究发现:快速旋转的黑洞可能具有更多特性
no-hair 定理是从相对论对黑洞情形推导出的一个著名理论 , 可是它与量子理论存在矛盾 。 科学家提出了很多改版的理论让二者相容 , 但是从来没有办法通过实测证实任何理论的有效性 。
no-hair 定理是个比喻的说法 , 意思说不论什么物体掉进黑洞将消失其所有的特征 , 只剩下质量 。 黑洞自身只有质量、角动量和电荷这三个特性 , 没有其他任何复杂的特性 , 比作没有毛发一般 。
近期一份发表在《物理评论快报》(Physical Review Letters)上的研究提出 , 快速旋转的黑洞将具有额外的特性 , 可以作为研究对象检验这种情形下改版相对论是否成立 , 而通过引力波可以探测到快速旋转的黑洞 , 是一种有效的实测检验方法 。
科学家发现相对论在一些情形下 , 和量子理论出现矛盾 , 黑洞就是其中一个范例 。 如果无毛定理是正确的 , 那么任何跨过事件视界(科学家假想的黑洞周围的边界区域)、掉进黑洞的物体的信息将被摧毁 , 不复存在 。 可是量子理论认为 , 信息在宇宙中永远不会丢失 。
由此矛盾又推出了另一个矛盾的问题 , 比如防火墙悖论(firewall paradox) , 导致不能确定事件视界是热的还是冷的 。
科学家在相对论的基础上提出了多种扩展理论以解决这些矛盾 。 不过它们中的大多数都只在极端的情形下才能体现出区别 , 也难以通过观测的方法加以证实 。
很多改进版的相对论模型都是在原有理论基础上增加了一个参数 。 比如一种理论称 , 增加一个无质量标量场(massless scalar field)参数 , 就能让相对论和量子理论结合 , 不出现矛盾 。
这份研究提出 , 这个无质量标量场很可能与黑洞的转速相关 。 研究者发现 , 在低转速的情况下 , 改版的黑洞理论和标准模型看不出差别;可是在高转速的情况下 , 标量场使得黑洞具有更多特性 。
这份研究称 , 这些额外的特性只体现在事件视界的附近 , 但是对黑洞之间的合并具有影响 。 研究人员说 , 将来从引力波的观测数据应该可以验证这些替代模型是否合理 。
【|研究发现:快速旋转的黑洞可能具有更多特性】爱因斯坦的相对论至今为止 , 禁得起任何可观测现象的考验 , 但是理论推导发现它很可能不适用于极端情形 。 研究人员表示 , 所以这样的研究是推动在极端情形下验证相对论的重要依据 。
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