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黑洞无毛定理和新发现的引力波有关系吗?

时间:2018-07-21 17:49:44 浏览量:
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相信很多人都不是知道什么是无毛定理,但是一说到黑洞相信很多人都很熟悉,其实关于黑洞的说法迄今为止有很多很多,而无毛定理就是对黑洞存在的一种说法,今天我们一起来了解一下什么是无毛定理。

黑洞无毛定理和新发现的引力波有关系吗?黑洞无毛定理和新发现的引力波有关系吗?

无毛定理,是对于黑洞的一种“新解释”,认为黑洞几乎没有形成它的物质所具有的任何复杂性质,对前身物质的形状或成分都没有记忆,而无毛定理的出现,引起了很多科学家的争论,有的赞同这一说法,有的却认为这一观点从诞生就一直存在争议,而在最近发现的引力波中也被认为和无毛定理有关系,两者之间真的存在关系吗?

黑洞无毛定理:“无论什么样的黑洞,其最终性质仅由几个物理量(质量、角动量、电荷)惟一确定”。即当黑洞形成之后,只剩下这三个不能变为电磁辐射的守恒量,其他一切信息(“毛发”)都丧失了,黑洞几乎没有形成它的物质所具有的任何复杂性质,对前身物质的形状或成分都没有记忆。“黑洞”的命名者惠勒戏称这特性为“黑洞无毛定理”。

有科学家说黑洞“无毛”,就有科学家可以给黑洞添“毛”,比如黑洞防火墙这个观点,为黑洞带来一层神秘的“毛发”。这个观点从其诞生就一直存在争议,它描述的是一个更悲惨的故事,黑洞视界周围存在一睹能量墙,它阻隔了事件视界内外的两个“世界”,这时候如果你想掉进黑洞都进不去,你对事件视界内部的好奇心会在撞上防火墙的瞬间被无情的击碎,或许击碎都不够形容这种强大力量,那是真正的灰飞烟灭。

有科学家认为黑洞“无毛”,又有科学家认为黑洞有毛(火墙),总之,无论黑洞有毛无毛,掉进去总是出不来的。这时候,霍金教授说话了,他提出了霍金辐射理论,认为该出去的还是会出去的。霍金辐射,这个理论让黑洞不再是个永久监狱,霍金辐射指出黑洞不会永存,它会“蒸发”,它会因辐射而损失质量。

当LIGO宣布了引力波被探测到这一历史性消息后,英国物理学家及黑洞理论学家斯蒂文·霍金迅速对以美国科学家为首的科学联合组织表示了祝贺,并分享了他对这一历史性消息的激动之情。“引力波为我们观察宇宙提供了一条崭新的路径,”霍金说道。“观测到引力波就意味着有可能带来天文学上的革命。”通过LIGO在路易斯安那州和华盛顿的两处观测站点,物理学家们不仅探测到了引力波;该引力波包含了一个非常清晰的信号,与13亿光年外黑洞并合体的理论模型十分匹配。经过对黑洞并合后发出的信号进行初始分析,霍金发现这一体系与他在70年代提出的理论似乎是吻合的。

霍金最为人所知的成就或许就是将量子理论与黑洞物理学相融合,认识到黑洞会随时间蒸发,将他与理论物理界中大名鼎鼎的“火墙悖论”联系在一起。不过这里,霍金指的是他的黑洞面积定理,即铸就黑洞力学第二定律的基础。在这一定律中,黑洞的面积不会随时间减小。从这一定理可以推出,如果两个黑洞并合,并合后黑洞的视界线面积“大于两个初始黑洞的面积之和”。霍金也指出,这一引力波信号也吻合黑洞“无毛定理”,即黑洞可以只用自转、质量及电荷这三个参数来描述。

这个问题触及了围绕黑洞演化相关的最大的谜团之一。目前,天文学家仍无法解释黑洞的巨大质量从何而来。一方面,存在着大质量恒星演化为超新星后即刻形成的恒星型黑洞;另一方面,我们也有充分证据表明超大质量黑洞蛰伏在绝大部分星系中心。然而这二者之间却并无关联。

我们已经确认,此次探测到的引力波是由双黑洞并合引发的。两个分别是29倍和36倍太阳质量的黑洞碰撞并合为一,产生出一个非常清晰的引力波信号。尽管如此,正如霍金指出,这一质量的黑洞是如何形成的可以为黑洞的生长方式提供一些线索。不过有一件事是毫无疑问的:这是我们有史以来第一次获得黑洞并合的直接证据,这也是构成黑洞演化理论的关键机制。这证明我们是在正确的道路上前进着。

编辑:时雨
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