黑洞：只要轉得夠快，我就不是“光頭”_風聞

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　　https://www.universetoday.com/149200/black-holes-gain-new-powers-when-they-spin-fast-enough/

　　Black Holes Gain new Powers When They Spin Fast Enough

　　愛因斯坦的相對論一定正確嗎？

　　廣義相對論是一個非常複雜的數學理論，但是對黑洞的描述卻驚人地簡單。一個穩定的黑洞可以用三個特性來描述:質量、電荷和旋轉或自旋。由於黑洞不太可能有很多電荷，所以實際上只需要兩個特性就可以描述一個黑洞。如果你知道了一個黑洞的質量和自旋，你就知道了關於這個黑洞的一切。

　　黑洞的這個性質通常用無毛定理來概括。具體來説，該定理認為，物質一旦落入黑洞，唯一留下來的特徵就是質量。你可以用相當於太陽質量的氫氣、椅子或者一堆舊《國家地理》雜誌分別造出一個黑洞，但這些黑洞間都不會有什麼區別。從廣義相對論的角度來講，質量就是質量。在任何情況下，黑洞的事件視界都是非常光滑的，沒有什麼其他額外的特徵，説得形象點就是“黑洞沒有毛髮”。

　　相對論和量子理論的衝突引發了黑洞信息悖論。

　　圖片來源: Jeremy Perkins / Unsplash

　　儘管廣義相對論具有很強的預測能力，但它跟量子理論卻有矛盾的地方。這種矛盾在解釋黑洞問題的時候，就更加突出。如果無毛定理是正確的，那麼當一個物體穿過事件視界時，它所攜帶的信息就會被摧毀；而量子理論認為信息永遠不會被摧毀。這就導致了“黑洞信息悖論”這樣的問題，即不能確定一個事件視界到底是熱的還是冷的。

　　科學家們提出了好幾種理論來解決這個矛盾，通常涉及到相對論的擴展。但是標準相對論和這些修正的理論之間的差異只能在極端的情況下才能被觀測到，這使得它們的差異很難被觀察研究。但是，《物理評論快報》最近的一篇論文論述瞭如何通過研究黑洞的自旋來觀測這些不同理論的差異。

　　房間內的温度就是標量場的一個例子。

　　圖片來源: Lucas Vieira

　　許多修正的相對論都有一個額外的在標準理論中沒有的參數。它被稱為無質量標量場，它能讓愛因斯坦的模型和量子理論以一種不矛盾的方式相聯繫。那篇論文指出研究小組研究了標量場如何與黑洞的自旋相聯繫。他們發現，在低自旋時，修正後的黑洞與標準模型沒有區別，但在高自旋時，標量場允許黑洞擁有額外的特徵。換句話説，在這些修正的理論模型中，快速旋轉的黑洞可以有“頭髮”。

　　旋轉黑洞的毛髮特徵只能在事件視界附近被看到，但它們也會影響黑洞的合併。正如作者所指出的，未來的引力波天文台應該能夠通過觀測快速旋轉的黑洞來確定廣義相對論的修正理論是否有效。

　　愛因斯坦的廣義相對論到目前為止已經通過了所有的觀測挑戰，但它很可能在宇宙最極端的環境中失效。或許還有新的理論等待我們去發現。

『天文時刻』 牧夫出品

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