爱因斯坦放弃黑洞研究而被另一位科学家

双胞胎可能有相同的基因蓝图，但他们仍然表现出从内在性格到外在发型的各种差异。但是黑洞并没有太大的不同。根据爱因斯坦的引力理论，黑洞只能有三个特性:质量、自旋和电荷。如果任意两个黑洞的这三个值相同，我们就无法区分这两个黑洞。换句话说，黑洞没有头发。

哈佛大学理论物理学家保罗·切斯勒(Paul Chesler)说，“在经典广义相对论中，黑洞是完全一样的。你找不到任何区别。”

但是现在，科学家开始怀疑无毛定理是否完全正确。2012年，剑桥大学的数学家Stefanos Areta提出，一些黑洞的活动视界可能存在不稳定性。这些不稳定性可能能够在黑洞视界的某些区域有效地产生更强的引力，使原本相同的黑洞变得可区分。

然而，他的方程表明，这种情况可能只适用于极端黑洞，即质量、自旋或电荷这三个特征中的一个具有理论上的最大值。舍勒说，据我们所知，“这些黑洞不可能存在，或者严格地说，它们不可能自然存在。”

但是如果有一个近似的极端黑洞呢？即它的一个特征值接近极值但没有完全达到极值？理论上，这样的黑洞是可能存在的。我们能在这样的黑洞中观察到违反无毛定理的标志吗？

几天前发表的一篇论文表明，这样的可能性确实存在。此外，论文还陈述了引力波天文台可以探测到这种“毛发”。

马萨诸塞大学和罗德岛大学的物理学家、论文合著者之一戈拉夫·卡纳(Golav Cana)说，“Areta X提出黑洞的活动视界中留下了一些信息。而我们的论文开启了测量这种‘头发’的可能性。”

特别是科学家指出，黑洞形成的残留物或黑洞后扰动的残留物(如落入黑洞的物质)可能会在极端黑洞的事件视界内或附近造成引力不稳定。卡纳说，“我们希望看到与普通黑洞截然不同的引力信号。”

普林斯顿高等研究院天体物理学家利亚·梅德罗斯(Leah Mederos)表示，如果黑洞确实有头发，并保留了一些关于黑洞过去的信息，可能会对已故物理学家斯蒂芬·霍金提出的著名黑洞信息悖论产生影响。霍金的黑洞信息悖论提炼了20世纪物理学的两大支柱——广义相对论和量子力学之间的基本矛盾。梅德罗斯说，“如果你违反了[信息悖论]中的一个假设，你也许就能解决悖论本身。而假设之一就是无毛定理。”

解决信息悖论的后果可能是广泛的。梅德罗斯说，“如果我们能证明黑洞外的实际黑洞时间空与我们预期的不同，那么我认为这将对广义相对论产生巨大影响。”10月，Mederos参与的一篇论文讨论了观测到的黑洞几何形状是否与预测一致。

然而，最新论文中最令人兴奋的发现可能是，它提供了一种将黑洞观测与基础物理相结合的方法。探测黑洞的毛发(也许是宇宙中最极端的天体物理实验室)让我们以前所未有的方式探索弦理论和量子引力等理论。

梅德罗斯说，“弦理论和量子引力的一个主要问题是，我们很难验证这些预测。所以，如果你有任何方法，哪怕是远程验证这些预测，都将是惊人的。”

但是事情并不是一帆风顺的。首先，我们无法确定近极端黑洞是否存在。舍勒说，目前最先进的模拟产生的黑洞仍比极端黑洞落后30%。其次，即使存在近似的极端黑洞，目前还不清楚引力波探测器是否足够灵敏，能够探测到黑洞毛发中的不稳定性。

更重要的是，这些毛发的寿命极短，可能只有几分之一秒。

然而，至少在理论上，论文是可靠的。舍勒说:“我认为科学界不会有人质疑这一点。这不是猜测。只是爱因斯坦的方程太复杂了，我们每年都能发现其中的一些新特征。"

接下来，科学家们将讨论他们应该在引力波探测器中寻找什么样的信号。这些引力波探测器包括目前已经投入使用的LIGO和处女座等引力波天文台，或者欧洲航天局的LISA等未来的天基探测器。

伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的天体物理学家赫尔维·维特卡(Helvey Vitca)说，“我们应该在此基础上继续计算这种引力辐射的频率，然后想出如何测量和识别这种引力辐射。接下来，我们将根据这一出色而重要的理论研究发现真正的特征。”

科学家也有充分的理由朝着这个方向前进。虽然证明论文正确性的几率非常渺茫，但这样的发现不仅可以挑战爱因斯坦的广义相对论，还可以证明近极端黑洞的存在。

“我们真的很想知道这种怪物是否自然存在，”卡纳说。这将对我们的研究领域产生重大影响。"