黑洞万有引力场可能形成漩涡
LIGO(激光干涉引力波观测站)
如果你正在一颗黑洞附近飞行,当心!系好安全带,重力要变成湍流漩涡了!虽然在太空冒险中,一点重力颠簸不算什么值得担心的大事,却着实令人惊讶。因为万有引力学家们普遍认为,时空是不可能变成漩涡的。而物理学家组织网近日报道,加拿大理论物理学周界研究所的一项最新研究表明,这种普遍认识可能是错的。
万有引力如液体
“从本质上说,如果你能把万有引力放到一个密闭盒子里,就可能出现漩涡。”周界研究所的路易斯·勒纳解释了为何万有引力可以作为一种液体。“物理学中有一个假设——全息假设——认为万有引力可以描述为一种场论。我们还知道,在高能状态下,场论可以用描述液体的数学公式来描述。两步结合起来就是,万有引力等于场论,场论等于液体,所以万有引力等于液体。这叫做万有引力/液体二重性。”
万有引力/液体二重性并非新发现。多年来,科学家一直研究和发展这一理论。研究人员遵循的思路是:万有引力可以表现得像一种液体,而液体的一个特征是漩涡,也就是说在某些情况下,它无法顺畅流动时就会变成漩涡。万有引力也会变成漩涡吗?
“多年来,物理学家们认为不可能形成涡流。”勒纳说,因为描述万有引力的方程与描述流体动力学的完全不同,前者在任何条件下都不会有涡流。“要么是二重性的问题,万有引力不能由流体方程完整描述;要么是万有引力和涡流引力中还有我们未知的新现象。”
根据周界研究所以往的模拟,并参考美国麻省理工学院的独立研究,都暗示在围绕黑洞的反德西特空间内可能存在漩涡。勒纳说:“下一步问题是,现实中有没有这种情况。”
他们选择了快速旋转黑洞,因为按照流体动力学描述,围绕这种黑洞的时空黏性比其他黑洞更小,产生漩涡的可能更大,就好比水中的漩涡比蜜糖中更多。由于漩涡是非线性的,他们还决定研究黑洞的非线性扰动。而这种方程极为复杂。