在今年年初，天文學(xué)家取得了一個(gè)重大發(fā)現(xiàn)。在愛因斯坦首次預(yù)測引力波將近一個(gè)世紀(jì)后，物理學(xué)家終于探測到了它們——兩個(gè)黑洞合并所輻射出的時(shí)空漣漪。這是對愛因斯坦廣義相對論的一個(gè)強(qiáng)有力證實(shí)。然而，這一發(fā)現(xiàn)也提供了首個(gè)引人矚目的證據(jù)表明廣義相對論在黑洞的事件視界（即最外層邊界，從這里開始陷入黑洞的光無法逃逸）失效。
自二月份以來，激光干涉引力波天文臺（LIGO）總共已探測到三起引力波事件。而現(xiàn)在，研究人員已經(jīng)對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行了研究，并表示他們在引力波中發(fā)現(xiàn)了“回波”的證據(jù)，這些回波違背了愛因斯坦對黑洞的預(yù)測。
現(xiàn)在，新的聲明已經(jīng)發(fā)布在電子預(yù)印本文庫ArXiv上，在提交同行評審之前，可以由物理學(xué)界的其他專家檢查。所以如果更加詳盡地審查數(shù)據(jù)，這些回波很可能是不存在的。而目前的證據(jù)還未達(dá)到關(guān)鍵的5σ誤差范圍，這是物理學(xué)世界的黃金標(biāo)準(zhǔn)——意味著結(jié)果是意外的可能性為350萬分之一。
但是如果進(jìn)一步的研究表明這些“回聲”真的存在，這對于物理學(xué)而言將是一個(gè)重大的日子。此前物理學(xué)家就已認(rèn)為，廣義相對論會(huì)在黑洞的中心崩潰，但這項(xiàng)新研究將表明它在黑洞邊緣也失效了。這可能預(yù)示著新物理學(xué)的誕生。
如果回波消失，廣義相對論只是經(jīng)受住了又一次檢驗(yàn)。幾十年來，物理學(xué)家一直試圖在廣義相對論上尋找漏洞，試圖找到可以更好地與量子力學(xué)兼容的方法。但到目前為止，愛因斯坦的廣義相對論自始至終都保持完好。
但在我們忘乎所以之前，先來了解下這些“回波”是什么，它們與廣義相對論有什么關(guān)系？
所有這一切都?xì)w結(jié)為黑洞信息悖論。
根據(jù)愛因斯坦的廣義相對論，任何穿過黑洞事件視界的東西都會(huì)從這個(gè)宇宙消失，不會(huì)留下任何痕跡。此前物理學(xué)家認(rèn)為黑洞引力無比強(qiáng)大，就連光也無法逃脫其束縛，因此稱其為“黑”。然而，后來物理學(xué)家質(zhì)疑了這個(gè)想法。因?yàn)楦鶕?jù)量子力學(xué)，被黑洞吞噬的物質(zhì)實(shí)際上會(huì)在外面留下自身的痕跡。
那么，黑洞的邊界如何能既滿足廣義相對論，又滿足量子力學(xué)的呢？這是物理學(xué)中一個(gè)懸而未解的重大問題。
其中一種解釋是火墻理論，認(rèn)為有一圈高能粒子圍繞著黑洞的事件視界，任何穿過其中的物質(zhì)都會(huì)被燒毀。
而霍金提出了另一種理論，認(rèn)為黑洞被“軟毛”所包圍。 這里的“軟毛”當(dāng)然不是真毛，而是黑洞周圍真空中那些零能量狀態(tài)的軟粒子——如低能量的光子、以及引力子等。所有陷入黑洞的物質(zhì)，都將在這些軟粒子上留下信息。
無論怎樣，這些理論都認(rèn)為黑洞實(shí)際上是“毛絨絨的”，而非廣義相對論所預(yù)言的清晰事件視界。
直到今年引力波發(fā)現(xiàn)之前，由于沒有黑洞的數(shù)據(jù)，因此很難對現(xiàn)有的理論進(jìn)行檢驗(yàn)。
現(xiàn)在，有了引力波的數(shù)據(jù)，物理學(xué)家提出了一種測量黑洞事件視界的方法。該方法預(yù)言，如果黑洞的事件視界確實(shí)違背了廣義相對論并且是有毛的，那么在爆發(fā)出最初的引力波之后應(yīng)當(dāng)會(huì)釋放出一系列回波。
這是因?yàn)閲@黑洞的絨毛可能就像一面鏡子，能俘獲一些從黑洞合并中逃脫出來的引力波，并將它們來回反彈，所以會(huì)有一些逃脫出來并被LIGO探測到。
根據(jù)物理學(xué)家的計(jì)算，這些回波將在最初引力波爆發(fā)后0.1、0.2和0.3秒時(shí)被LIGO探測到，而這正是收集到的數(shù)據(jù)所顯示的。不僅是在今年年初宣布的那一次，而且是自那之后的另外兩次引力波均有出現(xiàn)。
當(dāng)然，三起引力波爆發(fā)事件仍然只是一個(gè)相當(dāng)小的樣本。而這些回波只是某種背景噪聲的可能性約為270分之一，但進(jìn)一步的探測應(yīng)該能有助于縮小這種幾率。
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