黑洞理论的补充可能使其满足广义相对论

文章简单介绍了黑洞的三个属性——质量，它的电荷，它的旋转或自旋。其中重点介绍了研究小组研究了这样一个标量场是如何与黑洞自转相连接的，并修正了原来的黑洞旋转或自旋的理论。

广义相对论是一个极其复杂的数学理论，但它可以轻松描述出黑洞。一个稳定的黑洞可以用三个特性来描述:质量，电荷，旋转或自旋。

因为黑洞不太可能有很多电荷，所以另外两个属性更重要。如果知道了黑洞的质量和旋转，也就知道了关于黑洞的一切。

这个性质通常用无毛定理来表示。具体来说，该定理断言，一旦物质落入黑洞，就只剩质量一个性质。

你可以用相当于太阳能量的氢气、椅子，或者祖母阁楼上的那些国家地理杂志的旧副本，造出一个黑洞，这不会有什么区别。就广义相对论而言，质量就是质量。在任何情况下，黑洞的视界都是完美光滑的，没有额外的特征。

正如雅各布·贝肯斯坦所说，黑洞没有毛发。

但是，尽管广义相对论具有如此强大的预测能力，它在量子理论方面却存在一个问题。对于黑洞来说尤其如此。如果无毛定理是正确的，那么当一个物体越过视界时，它所持有的信息就会被破坏。

然而，量子理论认为信息永远不会被摧毁。所以引力理论与量子理论相矛盾。这就导致了诸如“防火墙悖论”之类的问题，即不能决定一个视界应该是热的还是冷的。

为了解决这一矛盾，人们提出了好几种理论，通常涉及到相对论的延伸。但是标准相对论和这些修正后的理论之间的区别只能在极端的情况下才能看到，这使得它们很难通过观察来证明。但《物理评论快报》上的一篇论文展示了如何通过黑洞旋转来证明它们。

许多修正的相对论都有一个标准理论中没有的额外参数。它被称为无质量标量场，它允许爱因斯坦的模型以一种不矛盾的方式与量子理论联系起来。

在这项工作中，该团队研究了这样一个标量场是如何与黑洞的旋转相联系的。他们发现，在低自旋时，修正后的黑洞与标准模型无法区分，但在高旋转时，标量场允许黑洞具有额外的特征。

换句话说，在这些替代模型中，快速旋转的黑洞可以有毛发。

旋转黑洞可怕的一面只能在视界附近看到，但它们也会影响黑洞的合并。

正如作者所指出的，未来的引力波观测站应该能够利用快速旋转的黑洞来确定广义相对论的替代理论是否有效。

到目前为止，爱因斯坦的广义相对论已经得到了所有观测的证实，但它很可能会在宇宙中最极端的环境中失效。

这样的研究表明，我们可能能够发现新的理论。

相关知识

黑洞（英语：black hole）是时空展现出极端强的引力，以至于没有粒子，甚至电磁辐射，像是光能逃逸的区域[6]。广义相对论预测，足够紧密的质量可以扭曲时空，形成黑洞[7][8]；不可能从该区域逃离的边界称为事件视界（英语：event horizon）。虽然，事件视界对穿越它的物体的命运和情况有巨大影响，但对该地区的观测似乎未能探测到任何特征[9]。在许多方面，黑洞就像一个理想的黑体，它不反光[10][11]。

此外，弯曲时空中的量子场论预测，事件视界发出的霍金辐射，如同黑体的光谱一样，可以用来测量与质量反比的温度。在恒星质量的黑洞，这种温度高达数十亿K，因此基本上无法观测。

作者: BRIAN KOBERLEIN

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