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英媒:相对论能否经得起严格检验?


时间:2021-03-01  来源:  作者:  点击次数:


新华社北京2月28日电新媒体专家英国媒体称,黑洞理论的突破很可能“破坏”爱因斯坦的理论。

遇到极端黑洞

据英国网站《每日快报》 2月14日报道,一个多世纪前发表的爱因斯坦广义相对论完善了牛顿万有引力定律。这一理论将引力描述为空间和时间或时空的几何特征,至今仍被科学家使用。爱因斯坦的理论具有重大的天体物理学意义,因为它指出了黑洞的存在,黑洞是一种宇宙现象,任何东西,甚至光,都无法逃脱。

根据他理论中的“无毛定理”,黑洞有三个物理量:质量——,角动量——,电荷——。如果这三个量相同,就无法区分。正如哈佛大学理论物理学家保罗切斯勒所说:“在经典的广义相对论中,它们是完全一样的。”

但是科学家们已经开始怀疑“无毛定理”是否真的能经得起严格的检验。

多伦多大学教授斯特凡诺斯阿雷塔克斯(Stefanos Aretakis)早些时候曾表示,一些黑洞的视界可能不稳定。这种不稳定性会使黑洞表面的某些区域比其他区域具有更强的吸引力,从而使它们具有可识别性。

然而,他的方程表明,这种情况只能发生在所谓的极端黑洞上。——一种理论,认为只要有一定程度的恒定转速,即使是很小的黑洞也可以存在。

自然界没有观察到这种现象,但上个月发表的一篇论文说,这种情况可能存在于一个近极端的黑洞中,所以这种“毛发”可以通过引力波探测来观察。该论文的作者之一,麻省大学物理学家戈拉夫康纳解释说:“我们的论文提供了观察这种‘毛发’的可能性。”

特别是,科学家指出,黑洞形成的残余或随后的扰动(如物质落入黑洞)可能导致近极端黑洞视界上或附近的重力不稳定。

康纳还说:“我们估计,我们看到的引力信号将与不是极端黑洞的一般黑洞完全不同。”

科学家利亚梅德里奥斯(Leah Medrios)表示,如果黑洞真的有“毛发”,将对爱因斯坦理论和已故物理学家斯蒂芬霍金(Stephen Hawking)提出的黑洞信息悖论产生严重影响。

酝酿理论突破

报道称,黑洞信息悖论是由量子力学和广义相对论结合而成的谜题。

一位在新泽西州普林斯顿的研究所工作的天体物理学家说,“如果你违反了一个假设,你也许能够解决悖论本身。其中一个假设是无毛定理。如果能证明黑洞外的实际时间和空间与预期的不同,那么我认为这将对广义相对论产生巨大的影响。”

根据该报告,这一理论可以使专家将黑洞的现代观测与基础物理联系起来。

据悉,黑洞“头发”的发现可能会在弦论、量子引力等概念上有所突破,这将是前所未有的。

梅德里奥斯还说:“弦理论和量子引力的一个主要问题是,很难验证这些预测。所以,如果你有什么理论即使在遥远的将来也能得到验证,那就太好了。”

但是障碍还是很多的。

根据报告,目前还不清楚这些近乎极端的黑洞是否存在。据说他们的“头发”寿命很短,只有几分之一秒——,所以很难确定他们是否存在。

伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的天体物理学家赫维维卡说:“现在是人们建立研究基础,真正计算这种重力辐射的频率,并理解我们如何测量和识别它的时候了。下一步就是从这个非常好而且重要的理论研究转向取得里程碑式的进展。我们很想知道大自然是否允许这种怪物存在。这将对我们的研究领域产生巨大的影响。”


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