
今年二月,天文学家有了一个巨大的发现。在爱因斯坦首次预测他们近100年后,从两个黑洞的合并辐射出的时空涟漪中,研究人员检测到引力波。
但一个意想不到的发现,提供了第一个令人信服的证据,证明爱因斯坦的理论在黑洞的事件视界上可能有错。
自2月以来,激光干涉仪引力波观测台(LIGO)已观测到3个引力波事件。研究人员已经对这些数据进行了研究,声称他们发现了在波浪中的“回波”的证据,这些回波违背了爱因斯坦对黑洞的预测。
到目前为止,证据还没有达到关键的5-sigma误差容限,这是物理学的黄金标准,这意味着有350万分之一的几率是巧合。但是如果进一步的研究表明这些“回声”真的存在,这将是物理学一个重要的日子,可能预示着新物理学的诞生。
“LIGO的检测提供了一个激动人心的机会来研究一个新的物理机制。”加利福尼亚大学圣巴巴拉分校黑洞研究员Steve Giddings说。
如果回波消失,广义相对论只是经受了又一次考验。几十年来,物理学家一直在试图在理论上找出漏洞,试图找到让它可以更加兼容量子力学的方法。但到目前为止,爱因斯坦的原始版本拥有令人难以置信的良好。

这些“引力波”是什么,他们与广义相对论有什么关系?
这一切都归结为黑洞信息悖论。
根据爱因斯坦的广义相对论,任何穿越黑洞的物质都会消失,不会留下任何痕迹。传统的思维是,即便是光也不能逃脱一个黑洞。

最近,虽然,研究人员质疑这个想法。因为根据量子力学,被黑洞吞噬的物质实际上会在外面留下痕迹。
因此,一个事件视界怎么能同时满足广义相对论(摧毁通过其边界的一切)和量子力学(留下一些痕迹)?这是物理学中最大的问题之一,而科学家仍然没有答案。
一个解释是防火墙假说,这是在2012年提出的,这种假说认为认为有一个高能粒子环绕在一个黑洞的事件视界,燃烧任何通过的物质。
而物理学家斯蒂芬霍金有一个不同的想法,黑洞被柔软的“发丝”包围着。“发丝”是低能量量子激发,存储被黑洞吸引的一切。

不管你认为哪个假设是最有说服力的,总体的信息是相同的:黑洞可能比我们想象的“蓬松”,而不是由广义相对论预测的清洁事件视界。
现在有了最新的数据,一个国际研究人员团队提出了一种测量黑洞周围事件的方法。该预测是,如果黑洞的边缘确实不符合广义相对性并且是模糊的,则在初始引力波脉冲之后应当释放一系列回波。
根据团队的计算,这些回波将被LIGO在初始引力波爆发后0.1、0.2和0.3秒检测到,这正是数据显示的。不仅是在2月第一次观察到引力波爆破后,而是自那时以来所有三次事件。
主导这项研究的Niayesh Afshordi说“好事情是,改进后的新LIGO将具有更好的数据灵敏度,所以我们应该能够在未来两年内确认或排除它。”
即使回波可以被确认,他们仍然无法提供任何关于黑洞模糊边界的可能性,所以在解决信息悖论之前我们还有很长的路要走。