黑洞会分裂!物理学铁律又被撕出一道口子?(黑洞会加速灭亡吗) ypxx.net

新理论研究结果认为,极速旋转的黑洞在特定条件下能够一分为二。

黑洞能合并,但通常不会分裂。阻止黑洞分裂的主要原因来自热力学。然而新的理论研究结果却向我们展示了另一种可能。

黑洞含熵。所谓熵,简单地说是衡量一个物理系统在外部表现维持不变的前提下,其内部有多少种不同微观组合方式的指标。一个大黑洞分裂成两个小黑洞,意味着总熵值会下降,而这在热力学上是不可接受的。

然而对于高速旋转的黑洞而言,情况可能就不一样了。

近日,一批来自欧洲的科学家在《物理评论D》上刊文。他们试图用数学探究哪些物理学定律会阻止黑洞分裂,以及是否存在允许分裂的特定条件。结果发现,高速旋转的黑洞理论上有可能发生分裂。

他们发现,如果时空演化允许呈现一种Y形拓扑结构(Pair-of-pants Topologies,三分球面拓扑),高速旋转的黑洞其外部边界——也就是视界便有机会从一个变成两个。在通常情况下,分裂产生的两个黑洞会立即重新合并,但如果母黑洞的旋转速度接近极限,分裂后两个子黑洞便有可能保持分离。

研究人员还发现,在高维时空里,类黑洞天体在某些特定的环境中,理论上也有可能会在不违反热力学定律的前提下,分裂出小黑洞。

研究人员表示,目前他们还不能给出黑洞分裂的概率,因为这需要依赖超越爱因斯坦理论的量子引力论介入。但他们相信,较小的原初黑洞要比大型的天体物理学黑洞更容易分裂。而由于分裂过程可能会产生伽马射线,我们或许有机会通过在夜空中搜寻相关信号来加以验证。

当然,“黑洞分裂”目前只是一种倾向,而不是结论。它更像是一种悬在“数学存在”和“物理学存在”之间的可能,而非宇宙中每天都在发生的事。

在允许三分球面拓扑结构存在的时空中,极速旋转的黑洞能够一分为二。Francesco Sannino

参考

When black holes admit pair-of-pants topologies

https://dx.doi.org/10.1103/cx69-t466