黑洞热力学第三定律已死,霍金错了,极端黑洞可能存在

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文章摘要


然而,即使是黑洞,也存在着一些特殊的边缘情况,即所谓的极端黑洞。这些黑洞在理论上具有最大的电荷量或自转速度,其边界(事件视界)处的表面引力为零。这意味着,尽管这些黑洞不再吸引物质,但任何接近其中心的物质都无法逃脱。

1973年,著名物理学家斯蒂芬·霍金、约翰·巴丁和布兰登·卡特曾断言,真实世界中不可能存在这样的极端黑洞,因为它们无法形成。尽管如此,极端黑洞在理论物理学领域一直是一个有用的模型,尤其是在研究量子力学和引力之间的关系时。

最近,麻省理工学院的Christoph Kehle和斯坦福大学的Ryan Unger通过两篇论文证明了极端黑洞在理论上是可以形成的,这一发现颠覆了之前的认知。他们的研究得到了普林斯顿大学数学家Mihalis Dafermos的高度评价,认为这一发现不仅在数学上具有创新性,而且在物理学上也具有出人意料的结果。

这一发现意味着宇宙可能比我们之前认为的更加丰富多样,极端黑洞可能在天体物理学中存在。然而,这并不意味着极端黑洞一定存在,因为即使在数学上存在解,也不一定意味着自然界会利用这些解。尽管如此,这一发现仍然可能引发一些根本性的问题,促使我们重新思考宇宙的本质。

在Kehle和Unger的研究之前,人们普遍认为极端黑洞不可能存在,因为1973年巴丁、卡特和霍金提出的黑洞热力学定律中的第三定律指出,黑洞的表面引力不能在有限时间内降至零。然而,Kehle和Unger的研究表明,这一定律可能并不完全正确。他们的研究从一个不旋转且不带电的黑洞开始,通过向其添加电荷和电磁能,证明了可以在有限时间内将一个常规黑洞变成极端黑洞。

这一发现不仅挑战了之前的理论,而且为理解极端黑洞的形成提供了新的视角。尽管极端黑洞的存在尚未得到观测证实,但这一理论的提出无疑为未来的研究提供了新的方向。同时,这也表明,我们对宇宙的理解仍然存在许多未知的领域,需要科学家们继续探索和发现。

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原文作者: 机器之心

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