：黑洞周围是什么？时空漩涡

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？

▲LIGO（激光干涉引力波观测站）

“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。

分析结果显示，时空确实变成了漩涡。“我非常震惊。”周界和量子计算研究所的杨欢（音译）说，他一直在研究爱因斯坦广义相对论，“我从不相信在广义相对论中会有漩涡现象，没人曾在数字模拟中见过，即使像双黑洞这样的大家伙中也没有。”

研究人员指出，虽然目前研究还在理论层面，但下一代探测仪有望能探测万有引力波——万有引力“液体”的“涟漪”。比如当两颗黑洞碰撞时，就可能产生万有引力波。如果万有引力能形成漩涡，这种涟漪就会和以往的模型预测略有不同。知道这些差异会更容易找到万有引力波，反过来，如果真的探测到了这些差异，也是万有引力漩涡的直接证据。

研究漩涡新途径

“对万有引力能否形成漩涡这一问题，过去几年中，我们经历了从严重怀疑到高度自信的转变。”勒纳说，“这一发现可能导致未来更多的发现。LIGO（激光干涉引力波观测站）、LISA（激光干涉仪空间天线）或未来的引力波实验可能探测到它们。”

该研究最令人兴奋之处还在于，它不仅与天体的万有引力相关，还与地球上普遍存在的漩涡有关：从飓风到咖啡中搅拌的奶油，从大黄蜂不可思议的飞行到剪断机翼的漩涡气流，虽然漩涡无处不在，包围着我们，但我们还未能完全理解它。漩涡问题被认为是经典物理学中最大的谜题之一。

该研究加强了万有引力可被作为一种液体的观点，这也意味这液体问题可以用万有引力方法来处理。“在理解漩涡这个问题上，我们困惑了500多年。”勒纳说，“这种万有引力/液体相通论告诉我们，从万有引力的角度来重新看待漩涡，或许是打破困局的新途径。”

关注天下网吧微信,了解网吧网咖经营管理，安装维护: