“項(xiàng)鏈”黑洞或顛覆廣義相對(duì)論

劉園園

英國(guó)劍橋大學(xué)不久前發(fā)布新聞稱，該校科研人員和倫敦大學(xué)瑪麗皇后學(xué)院的同行合作，使用超級(jí)電腦成功模擬了一種特殊的五維環(huán)形黑洞，這種黑洞可以無情地推翻廣義相對(duì)論背后的完美公式。

他們模擬的環(huán)形黑洞就像一條珍珠項(xiàng)鏈，膨脹的部分就如同珍珠，其余部分則如串起珍珠的線，這些“線”會(huì)越變?cè)郊?xì)，直到“項(xiàng)鏈”斷開，變成一系列更小的黑洞。這種項(xiàng)鏈狀環(huán)形黑洞背后，暗藏著廣義相對(duì)論的克星——裸奇點(diǎn)。

廣義相對(duì)論是目前我們理解萬有引力的基礎(chǔ)。這一理論告訴我們，物質(zhì)可以使其周圍的時(shí)空發(fā)生彎曲，萬有引力便是這種彎曲的結(jié)果。從預(yù)測(cè)恒星的壽命，到幫助我們導(dǎo)航的GPS，都離不開愛因斯坦廣受贊譽(yù)的公式。這一理論誕生100年以來，經(jīng)受住了種種考驗(yàn)，卻在解釋奇點(diǎn)的存在上卡了殼。所謂奇點(diǎn)，就是萬有引力極其強(qiáng)烈，以至于空間、時(shí)間和物理定律都失效的點(diǎn)。廣義相對(duì)論預(yù)測(cè)，奇點(diǎn)存在于黑洞的核心，被黑洞視界線所包圍。所以只要奇點(diǎn)一直乖乖藏在視界線后面，它們就不會(huì)惹麻煩，廣義相對(duì)論也就站得住腳。

但宇宙不會(huì)總遂人愿，如果有的奇點(diǎn)并沒有視界線的包裹，也就是存在所謂的裸奇點(diǎn)怎么辦？那將意味著一種物體由于密度無限大而崩潰，這種狀態(tài)會(huì)顛覆現(xiàn)有的物理定律。理論物理學(xué)家曾假設(shè)，這種裸奇點(diǎn)可能存在于更高維度的宇宙中，也就是人類目前所認(rèn)識(shí)的四維時(shí)空以外的維度：五維、六維、七維甚至十幾維……

此次，科研人員的模擬證明，這是很有可能的。他們使用超級(jí)電腦，在五維空間完整演繹了愛因斯坦的廣義相對(duì)論。最后發(fā)現(xiàn)，大部分情況下，五維的環(huán)形黑洞會(huì)坍縮成球形——這種情況下奇點(diǎn)依然會(huì)被視界線包圍。但是，當(dāng)環(huán)形黑洞極不穩(wěn)定以至于呈現(xiàn)被拉伸的項(xiàng)鏈狀時(shí)，這根“項(xiàng)鏈”最終會(huì)斷裂成若干更小的黑洞，并形成一個(gè)沒有視界線包圍的裸奇點(diǎn)——打破了廣義相對(duì)論的預(yù)言。如果這種“項(xiàng)鏈”黑洞真的存在，人類就需要下一個(gè)“愛因斯坦”重新解釋宇宙了。