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还记得著名物理学家史蒂芬霍金在世前于20世纪60年代提出的一项著名理论吗？它就是黑洞无毛定理。
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黑洞无毛定理是这样的：黑洞诞生之后，所有的信息都消失了，无从可考，但是会留下三样不能变为电磁辐射的守恒量，分别是质量、角动量、电荷。这三样东西比较特别，它们是黑洞消除物质全部信息之后留下的最基本特征，简单来讲它们一旦脱离前身就和前身完全没有关系，它们就是黑洞留下的唯一存在的量！这大概就是黑洞无毛定理的大略概念。因此，根据黑洞无毛定理，研究人员认为，黑洞几乎没有可区分的特征来区分彼此。如果两个黑洞的质量, 电荷和角动量相同, 那么这两个黑洞就是完全一样的黑洞。
被证实的“黑洞无毛定理”？
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后来，大约在20世纪70年代，来自默东天文台的布兰登·卡特和澳大利亚的加里·班亭在内的理论物理学家经过了15年的努力宣布黑洞无毛定理得到了严格的数学证明。他们证明，描述一个平衡态黑洞周围的时空几何只需要3个参量，从而证实了史蒂芬霍金的表述。他们认为借助于理想实验，黑洞的参量是可以精确测量出来的，比如说可以把一颗卫星放在围绕黑洞的轨道上，并测量卫星的轨道周期，从而得到黑洞的质量。黑洞的角动量可以通过比较朝向视界的不同部分的光线的偏转来测量。一个黑洞就像一个基本粒子一样简单。尽管基本粒子也是把质量、角动量、电荷集中在一个很小的体积内。从这几位科学家提出的方法来看，这些仅仅只是理想中的方法，实际上并为实现。随着科学家对黑洞的逐步了解，黑洞无毛理论正在渐渐崩塌。
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一直以来，黑洞无毛定理让科学界局限在了黑洞仅有的三个参数上，即质量、角动量和电荷。其他关于黑洞的一切我们都无从知晓。但是科学家们也知道，关于黑洞无毛定理仅仅是史蒂芬霍金等人提出一种理论，现实中并未被证明或观测，也就是说这只是一个猜想，然而，黑洞作为最特殊的天体，视界为他遮挡住了内部一切的信息，可以预见到，一个黑洞所能体现出的一切变量只能是由它视界面来表达的，必然是一些黑洞整体的信息，这些信息的种类应该不会很丰富。
黑洞无毛被推翻
但是大部分科学家对黑洞无毛仍存在异议，从那时起，科学家们就一直在寻找能将黑洞具体化的东西，而这些东西会开启关于特定黑洞起源的新发现。黑洞对我们来说实在太神秘了，它的引力极强，连光也无法逃脱，当恒星的史瓦西半径小到一定程度时，就连垂直表面发射的光都无法逃逸了。这时恒星就变成了黑洞。由于黑洞中的光无法逃逸，所以我们无法直接观测到黑洞。然而，我们可以通过测量它对周围天体的作用和影响来间接观测或推测到它的存在。2019年4月10日人类拍摄到的首张黑洞照片其实就是利用了类似的原理，因为我们无法直接拍摄黑洞，但是我们可以通过黑洞周围引起的吸积流在判断黑洞的存在。
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近日一项研究计算表明，一些黑洞其实是有毛，准确地说它们可以短暂的长出“毛”，也就是信息，但它们不能保持很长时间。所以我们只有短暂的时间才能捕捉到黑洞“长毛”的状态，一旦我们“走神”，黑洞瞬间又会恢复原来的常态。但是毫无疑问，这项研究证明，史蒂芬霍金可能是错的，黑洞并非无毛！
说来也巧，这项研究是来自加利福尼亚泰斯研究所的物理学家布尔科。而布尔科其实是借鉴了去年剑桥大学理学家德扬·加季奇领导的发现，他们发现带有最大可能电荷的极端黑洞确实具有独特的属性，可以用来区分不同的特征。布尔科由此开始对黑洞是否具有独特的特性进行了详细的研究，而且这些特性在黑洞中几乎处于极端的存在，随后布尔科对两种黑洞进行了计算。
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第一种是接近极端的赖斯纳-努德斯特伦黑洞，这种黑洞的电荷几乎是最大的，但不旋转。第二种是近乎极端的克尔黑洞，它是爱因斯坦场方程预言下的一类带有角动量的黑洞，是二种旋转黑洞中的一种，是一种几乎以最大自旋旋转但不带电荷的黑洞。根据科学家研究，克尔黑洞很可能连接着两个世界，但这只是一种推测，具体有待验证！
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而令人惊喜的是，在这两个近乎极端的黑洞中，研究人员发现了黑洞“毛发”存在的证据。研究人员兴奋地表示，当一个模拟的黑洞第一次形成时，接近极端黑洞的独特性质是可以被我们测量的，但随着时间的推移，这种性质的存在量会逐渐递减，直至消失！不过必须澄清的是所有这些计算目前都是基于理论性的模拟，我们可以肯定的是它与现实世界的观测结果有所出入。
总结
因此，科学家虽然从模拟上推翻了史蒂芬霍金的黑洞无毛定理，但是真相只能在现实中产生！不过别担心，科学家们正利用引力波来研究这些神秘的黑洞相关信息，黑洞和引力波有什么关系呢？我们知道，因为黑洞质量大，然后体积又小，史瓦西半径也很小，史瓦西半径是任何具有质量的物质都存在的一个临界半径特征值，一个物体的史瓦西半径与其质量成正比。太阳的史瓦西半径约为3千米，地球的史瓦西半径只有约9毫米。所以你可以想象一个体积很小，质量很大的物体，它对空间的造成弯曲程度会非常大。通俗点说就是使得空间形成引力深凹。而一旦两个黑洞融合或者碰撞会使得空间产生足够强大的涟漪，这个涟漪的扩散速度是光速，也就是我们所说的引力波。
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科学家未来计划探测来自超大质量黑洞的引力波，通过探测这些极端黑洞的存在所产生的引力波，我们可能会发现黑洞的“毛发”也说不定！
原文地址：今日头条 |
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发表于 2019-11-28 22:25:11
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