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引力波向我们介绍了测试黑洞性质的新方法以及爱因斯坦的引力理论。

在理论物理中，我们都有同一个梦想。我们梦想有一天，我们能根据数据设计出一个方程，并且所有的点都适用这个方程。这个梦想很难实现，即使实现了，我们在有生之年可能也看不到。

举个例子，阿尔伯特·爱因斯坦于1955年去世，60年前他的方程式中最令人震惊的后果得到证实:时空有着周期性的波动，那就是引力波，它能够传递能量达数十亿光年之远。

自2015年9月的黑洞相撞事件以来，激光干涉仪引力波天文台(LIGO)团队又报告了五起引力波事件。第六次事件，其数值仅略低于标准值。但LIGO数据仍是一个全新的领域。这是一种全新的解读宇宙的方式，物理学家必须研究出数据分析方法以及测量方法。

这不是一个简单的任务。测量引力波并不是那种可以偶然发现的事。但是现在他们掌握了这些数据，物理学家就能够总结出关于黑洞和中子星的天体物理学的观点，包括它们的位置，组成和质量。他们测量了宇宙的膨胀程度，关于爱因斯坦的广义相对论他们也做了新一轮精确测试。迄今为止，该理论适用于所有测试。

但是，同样地，测量数据证实了爱因斯坦的理论，也可能揭示它出错的地方。

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物理学家知道在黑洞中心，广义相对论并不适用。然而，我们永远看不到黑洞中心是什么样子的。它受到黑洞视界的保护，黑洞周围的光线都无法逃逸。在广义相对论中，黑洞视界没有任何实质，其中没有任何障碍。黑洞会吞下任何穿过视界的东西。

大多数物理学家认为广义相对论正确地描述了黑洞视界。然而有些人认为，广义相对论和量子理论之间的矛盾就意味着会产生其他理论的。特别是，有一个理论声称黑洞被“防火墙”包围，尽管存在争议，但却是对视界的另外一种描述。

如果黑洞视界被“防火墙”阻挡，那么视界可能会回声引力波。如果是这样，那么LIGO应该看到这些证据，特别是两个黑洞之间的碰撞而产生的回波。

这是由两个独立的物理学家团队提出的基本思想，一个由VítorCardo领导，另一个由NiayeshAfshordi领导。研究人员使用简单的模型来研究实质的视界，结果表明，因黑洞碰撞产生的一些引力波应该先回声到黑洞的中心，然后引力波会再次向外回声，其中一些将再次回声到视界。黑洞的作用就像是一端带有半透明镜子的谐振腔，它会发出波动幅度越来越小的周期性信号，它会回声引力波。

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这个理论就是这样。那数据是什么样的呢?2016年末，为寻找这种回声的证据Afshordi和合作者特别分析了公开发布的LIGO数据。令人惊讶的是，他们就在那里找到了回声。信号并不十分明显，研究人员有认为有1%的可能性，这只是噪音而已。但不管怎么说，这是一个信号。

这是一个大消息，一个大胆的主张。如果正确的话，这将证明爱因斯坦理论是错误的。

在Afshordi小组发表论文的几周后，LIGO合作组织成员作出了回应，表示了他们对Afshordi分析的担忧。LIGO小组随后着手开始他们的研究。但是，大型团队的合作总是比较缓慢，因此他们花了一年多时间才完成了分析，并获得合作方的批准发表成果。

LIGO分析现已有了意义。研究人员发现了回声，但比以前的统计显著性更低。他们得出结论认为，该回声是噪音的概率仅为2%。此外，该研究发现了在这个特定事件中证明回声的最有力的证据，事件本身没有什么意义。但如果他们在样本中忽视了这个事件，回声不真实的概率几乎会达到20%。

为了使这种数据分析可行，物理学家必须对他们搜索的信号做一个假设。受Afshordi模型的启发，研究人员认为回声应定期出现，并以指数的形式衰减，并且它们应该保持不变，除了幅度会减小外。他们在很多方面努力，正在寻找最简单的可能的回声。

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理论家现在可以审查数据分析并做出更适合数据的假设。但是重复分析同样的数据会带来很大的风险:与其研究更好的理论，他们只能寻找放大声音的更好的方法。

他们寻找回声的类型越多，他们就越有可能可以找到它。但是，这些重复的尝试会使统计显著性变得不可靠。

克服这一僵局的唯一方法就是不断获取新的数据。在解决这个问题之前，需要不断进行理论和实验的研究。

到目前为止，实验主义者和理论家都认为交流成果丰硕。“原始研究的作者Afshordi说:”我们正全力在理论上的进行回声的建模，并探求更好的方法找到它们。他还指出另一组已经在LIGO数据中找到了回声的证据，声称错误的风险不到1%。

与此同时，与LIGO合作的研究人员Ofek Birnholtz说，“现在该研究的局势确实紧张”，但黑洞回声“毫无疑问值得进一步研究”。搜索黑洞回声已成为LIGO科学合作的正式目标。

关于理论物理，我们都做着同一个梦想。