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在这种螺旋运动的最后阶段,广义相对论会达到临界点,两个黑洞突然合并为具有常规事件视界的单个黑洞。
在一个双星系统中,两个超大质量黑洞合并所产生的能量是惊人的,有可能超过可见宇宙中所有恒星的所有光。
它的大部分能量都被注入引力波,这些时空曲率的涟漪会以光速在整个宇宙中传播。
对这种波存在证据的搜寻尚在进行。
人们设想,当引力波经过像长杆一样的物质时,其波长会在时空曲率的涟漪穿过时随之上下波动。
如果可以使用诸如激光干涉之类的技术来测量这些微小的波长变化,就能得到一种可以探测宇宙中其他地方产生的引力波的方法。
目前已经建成,以及更多还在计划中的地基和天基引力波探测器,都可能探测到来自黑洞合并的信号。
实际上,引力波非常难检测,需要非常强力的能量源才有机会进行此类实验,而在这些强力源的候选名单中,黑洞并合居于首位。
在撰写本文时,尚未直接检测到引力波,但实验仍在进行[1]。
自1915年爱因斯坦提出广义相对论以来,我们最好的引力论已接受了无数次考验。
事实证明,与被其替代的牛顿经典理论相比,广义相对论的实验具有更好的一致性。
但如果要对广义相对论在极限状况下进行检验,那么你可以期待黑洞会成为现代物理学这一基石的终极测试地。
此种情况下,引力在最小的空间区域中表现得最强,因此量子效应会很重要,而这正是广义相对论可能会崩溃的地方。
不过,广义相对论也可能在宇宙中的大尺度上失效。
当然,目前最热门的话题是广义相对论在解释宇宙最大尺度上的加速膨胀时的完备性。
讨论广义相对论的偏差,可能会与加速膨胀和暗能量有关。
如果探测到源自黑洞并合的引力波,或观测结果拓展了我们对发生在这些引人入胜的物体附近的基本物理学的理解,那我们就有机会见证爱因斯坦的理论是能够经受住检验的,还是需要用某些新理论来代替的。
我们为什么研究黑洞
研究黑洞的原因有很多,第一个原因是:它开启了对物理参数空间的探索,即使是国际财团的预算也无法独立胜任这一工作。
黑洞系统代表了我们所能探索的极端环境,我们能借此研究极端情况下的物理学。
它们将广义相对论和量子力学结合起来,但统一尚未实现,并且仍是物理学的前沿问题。
第二个原因是,试图理解黑洞现象引起了科学家和许多有思想的外行人的兴趣,提供许多人被科学所激发的途径,鼓动人们去了解我们周围宇宙的伟大之处。
第三个原因也许会令人惊讶,研究黑洞给了尘世一些副产品。
对黑洞的研究怎么可能改变我们的生活?答案是这种事情已经发生了。
当我将这本小书的最后几句话输入笔记本电脑时,它会同时通过802.11Wi-Fi协议将我的工作备份到我大学的服务器上。
这项复杂而巧妙的技术源于在射电波段寻找爆发黑洞的某个特定特征时的研究。
这项研究由罗恩·埃克斯(RonEkers)所领导的团队完成。
他们想要检验马丁·里斯(MartinRees)(现在是皇家天文学家)提出的模型。
在约翰·奥沙利文(JohnO'Sullivan)的带领下,来自澳大利亚心灵手巧的无线电工程师发明了一种干扰抑制算法,本来是想将它用于探测来自遥远空间的微弱信号这一棘手的工作,但他们随即意识到,这项技术还可以应用于地球上的通信传输。
因此,黑洞有能力改写物理学,重新激发我们的想象力,甚至革新我们的技术。
黑洞有许多副产品,它们都远远超出了其事件视界。
全书完
[1] 2016年2月11日激光干涉引力波天文台(LIGO)、处女座干涉仪(Virgo)研究团队共同发布结果:于2015年9月14日首次探测到引力波现象。
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