[交流] 五維黑洞“ 黑環 ”可能存在 : 或顛覆廣義相對論[3P]

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　　在科學家們的腦海中，他們認為宇宙中可能還存在著一種非常特殊類型的黑洞，即所謂“黑環”

　　所謂“奇點”是指一個特殊的點，在這個點上，由於引力強度達到無限大，空間、時間以及物理學定律本身都將失效。廣義相對論禁止裸奇點的存在

　　科學家們相信這種神秘的黑環可能存在於宇宙之中，並且其維度可以達到5維甚至更高。近日，一項關於5維黑洞的最新研究結果讓我們得以更進一步了解這類特殊黑洞的一些性質

　　北京時間2月25日消息，據英國《每日郵報》報導，黑洞的存在已經隨著引力波信號的直接觀測再次得到了確鑿無疑的證明。而在科學家們的腦海中，他們認為宇宙中可能還存在著一種非常特殊類型的黑洞，即所謂“黑環”(black ring)。

　　科學家們相信這種神秘的黑環可能存在於宇宙之中，並且其維度可以達到5維甚至更高。近日，一項關於5維黑洞的最新研究結果讓我們得以更進一步了解這類特殊黑洞的一些性質。

　　參與相關研究的科學家們表示，如果這類特殊黑洞的確存在，那麼它將導致“裸奇點”的存在，從而最終打破愛因斯坦的相對論體系。英國著名物理學家史蒂芬·霍金曾經表示：大自然厭惡裸奇點，因為那將打破我們對於宇宙規則的全部認識。的確，從未有人找到過有關裸奇點存在的任何蛛絲馬跡。然而這項最新的研究卻認為這樣的情況可能是存在的。

　　來自英國劍橋大學和倫敦瑪麗女王大學的研究人員利用計算機創設出一個外觀類似一個極薄的環狀體的特殊黑洞模型。這種環狀體會產生一系列的“凸起”(bulges)，並由“弦”相互連接，後者會隨著時間推移而不斷變得更加纖細。最終，這些弦將會變得纖細到極致並崩斷，形成多個迷你型黑洞。整個過程很像一束纖細的水流最終斷裂並形成多個小水珠的過程。

　　像上面提到的這種環狀黑洞，其最早的相關設想是在2002年由理論物理學家們首先提出來的，但此次是他們的相關設想首次被利用計算機技術成功地進行模擬。如果這一現象得到證明，那麼它將有可能導致愛因斯坦廣義的相對論方程面臨危機。

　　廣義相對論塑造了我們對於世界的基本理解：從宇宙中恆星的年齡，到我們用來導航的GPS信號精度，我們社會生活很多方面的運行都是基於愛因斯坦的廣義相對論原理。

　　從最簡單的層面上說，愛因斯坦的理論指出物質能夠扭曲時空，而我們所說的引力實際上只不過是這種時空扭曲所產生的觀測效應。而所謂的“奇點” (singularity)則是指一個特殊的點，在這個點上，由於引力強度達到無限大，空間、時間以及物理學定律本身都將失效。廣義相對論預言這樣的奇點存在於黑洞內部，其外部被一圈由所謂“事件邊界”(event horizon)所限定的範圍所包裹。

　　黑洞外圍的“事件邊界”是物質“有去無回”的邊界，任何物質一旦跨越這條邊界，強大的引力場將讓一切物質都無法逃脫，包括光線。

相關論文的合著者之一，英國劍橋大學應用數學與理論物理學院的博士生馬庫斯·庫涅什(Markus Kunesch)指出：“只要奇點隱藏在事件邊界內部，它們就不會引起什麼麻煩，廣義相對論的基礎也不會被動搖，我們也就可以安全地對黑洞外部的宇宙未來進行預測。因為最終，我們在物理學中所要追求的便是基於對當前宇宙狀態的理論，對宇宙的未來做出預測。”

　　但如果奇點存在於黑洞之外呢？

如果情況的確如此，那麼我們將不僅能夠從外部直接觀察奇點，並且它本身還代表了一個物體發生塌縮，使其密度達到無限大的狀態——沒有人知道在這樣的情況下將會發生什麼。

　　理論物理學家們認為，類似這樣的所謂“裸奇點”可能存在於更高的維度上。

另一位論文合著者，同樣來自英國劍橋大學應用數學與理論物理學院的博士生薩倫·圖雅蘇那科(Saran Tunyasuvunakool)指出：“如果廣義相對論崩潰，那將會顛覆一切。我們將不再能夠對宇宙的未來作出預測——如果愛因斯坦是錯的，那麼我們就需要找到新的替代理論。”

[圖擷取自網路，如有疑問請私訊]