五维黑洞“黑环”可能存在：或颠覆广义相对论

内容来源：中国科技论文在线

在科学家们的脑海中，他们认为宇宙中可能还存在着一种非常特殊类型的黑洞，即所谓“黑环”

所谓“奇点”是指一个特殊的点，在这个点上，由于引力强度达到无限大，空间、时间以及物理学定律本身都将失效。广义相对论禁止裸奇点的存在

科学家们相信这种神秘的黑环可能存在于宇宙之中，并且其维度可以达到5维甚至更高。近日，一项关于5维黑洞的最新研究结果让我们得以更进一步了解这类特殊黑洞的一些性质

新浪科技讯 北京时间2月25日消息，据英国《每日邮报》报道，黑洞的存在已经随着引力波信号的直接观测再次得到了确凿无疑的证明。而在科学家们的脑海中，他们认为宇宙中可能还存在着一种非常特殊类型的黑洞，即所谓“黑环”(black ring)。

科学家们相信这种神秘的黑环可能存在于宇宙之中，并且其维度可以达到5维甚至更高。近日，一项关于5维黑洞的最新研究结果让我们得以更进一步了解这类特殊黑洞的一些性质。

参与相关研究的科学家们表示，如果这类特殊黑洞的确存在，那么它将导致“裸奇点”的存在，从而最终打破爱因斯坦的相对论体系。英国著名物理学家史蒂芬·霍金曾经表示：大自然厌恶裸奇点，因为那将打破我们对于宇宙规则的全部认识。的确，从未有人找到过有关裸奇点存在的任何蛛丝马迹。然而这项最新的研究却认为这样的情况可能是存在的。

来自英国剑桥大学和伦敦玛丽女王大学的研究人员利用计算机创设出一个外观类似一个极薄的环状体的特殊黑洞模型。这种环状体会产生一系列的“凸起”(bulges)，并由“弦”相互连接，后者会随着时间推移而不断变得更加纤细。最终，这些弦将会变得纤细到极致并崩断，形成多个迷你型黑洞。整个过程很像一束纤细的水流最终断裂并形成多个小水珠的过程。

像上面提到的这种环状黑洞，其最早的相关设想是在2002年由理论物理学家们首先提出来的，但此次是他们的相关设想首次被利用计算机技术成功地进行模拟。如果这一现象得到证明，那么它将有可能导致爱因斯坦广义的相对论方程面临危机。

广义相对论塑造了我们对于世界的基本理解：从宇宙中恒星的年龄，到我们用来导航的GPS信号精度，我们社会生活很多方面的运行都是基于爱因斯坦的广义相对论原理。

从最简单的层面上说，爱因斯坦的理论指出物质能够扭曲时空，而我们所说的引力实际上只不过是这种时空扭曲所产生的观测效应。而所谓的“奇点”(singularity)则是指一个特殊的点，在这个点上，由于引力强度达到无限大，空间、时间以及物理学定律本身都将失效。广义相对论预言这样的奇点存在于黑洞内部，其外部被一圈由所谓“事件边界”(event horizon)所限定的范围所包裹。

黑洞外围的“事件边界”是物质“有去无回”的边界，任何物质一旦跨越这条边界，强大的引力场将让一切物质都无法逃脱，包括光线。

相关论文的合著者之一，英国剑桥大学应用数学与理论物理学院的博士生马库斯·库涅什(Markus Kunesch)指出：“只要奇点隐藏在事件边界内部，它们就不会引起什么麻烦，广义相对论的基础也不会被动摇，我们也就可以安全地对黑洞外部的宇宙未来进行预测。因为最终，我们在物理学中所要追求的便是基于对当前宇宙状态的理论，对宇宙的未来做出预测。”

但如果奇点存在于黑洞之外呢？

如果情况的确如此，那么我们将不仅能够从外部直接观察奇点，并且它本身还代表了一个物体发生塌缩，使其密度达到无限大的状态——没有人知道在这样的情况下将会发生什么。

理论物理学家们认为，类似这样的所谓“裸奇点”可能存在于更高的维度上。

另一位论文合著者，同样来自英国剑桥大学应用数学与理论物理学院的博士生萨伦·图雅苏那科(Saran Tunyasuvunakool)指出：“如果广义相对论崩溃，那将会颠覆一切。我们将不再能够对宇宙的未来作出预测——如果爱因斯坦是错的，那么我们就需要找到新的替代理论。”(晨风)