首页>>探索 >>正文

黑洞回波让相对论和量子论只能二选一,这次可能是个大事件!

发表于:2016-12-13 16:18:42   

    黑洞回波让相对论和量子论只能二选一,这次可能是个大事件!

    爱因斯坦的广义相对论是个放之四海而皆准的理论,无数试图挑战它的人都灰头土脸败下阵来。不过广义相对论也预言了自己的失败——在奇点处会失效,这个地方时间和空间曲率都无限小,通常存在于宇宙大爆炸之初和遍布宇宙的黑洞中心,科学家们称之为时空破裂之处。除了奇点,如果谁还能在宇宙中找出其它让相对论失效的地方,就意味着科学家们可能得重新审视相对论了。

    现在这个地方可能已经出现了。今年2月,美国激光干涉引力波天文台(LIGO)首次探测到广义相对论一百多年前预言的时空涟漪——两个黑洞合并产生的引力波,此后又探测到两起引力波事件,在这些事件中,科学家们发现了一个奇怪的现象:在黑洞视界处出现了奇怪的回波。

    广义相对论预言,任何东西经过黑洞视界都会一去不复返,不会在宇宙中再留下任何痕迹,换言之,黑洞视界完全清晰透明,即使你经过那里坠入奇点,你也完全你察觉不到,视界类似于人们头脑里想象的地方,但它又是确实存在的。《星际穿越》里的黑洞就是根据黑洞专家索普基恩的指导这样描述的。

    2012年,一些科学家根据量子力学的理论,提出黑洞视界并不是广义相对论预言的那样,而很有可能是一堵火墙,一个高能粒子组成的环状结构,任何经过那里的东西都会被焚毁。这些结构可以在黑洞视界处产生一个模糊区域,有点类似镜面,镜面的内边缘是通常的事件视界,超过该边界就没有任何东西能够逃逸;外边缘则有一些光子会逃逸,能不能逃脱完全取决于它们的入射角度。这种效应还会部分捕获黑洞合并释放的引力波,使之在内外边缘之间来回弹跳,每次都会有一些逃逸。

    广义相对论和量子力学再一次对立起来,究竟哪种预言是正确的呢?科学家们建立了一个简单的模型,黑洞被镜面似的球形墙壁包围,并用迄今为止探测到的三次黑洞合并的引力波数据进行检验。如果黑洞视界处存在任何结构,回波之间的精确时间间隔大约会是0.1,0.2,0.3秒,而LIGO检测到的三次合并事件中的回波完全如此!

    不过由于样本太少,模型太简单,回波是某种背景噪声的可能性约为270分之一,没有达到5个标准差的置信度,还需进一步探测。不过好消息是,LIGO经过又一次升级后,已经提高了敏感性,科学家预计在两年内能确认或排除这种回波的存在,到时候物理学该向何处去就有方向了。

    更多靠谱原创科普探索文章,请订阅头条号、公众号:徐德文。

    本文为头条号作者原创。未经授权,不得转载。

    网友们还在找