50年了！黑洞“无毛定理”终于被证实！霍金错了

最新消息！黑洞“无毛定理”被科学家确认！这一事实证明：霍金错了！

黑洞无毛定理的提出时间可以追溯到上世纪70年代，黑洞无毛定理是对黑洞一番简单性的阐述，即当无论什么样的物体坍缩成黑洞后，只会留下质量、角动量和电荷三种不能转变成电磁辐射的守衡物理量，它们是三者可以唯一确定黑洞性质的关键，其它信息（“毛发”）全部消失了。

但是在该理论提出不久，斯蒂芬o霍金先生曾对这一理论提出过质疑，并提出著名的霍金辐射，即一种由黑洞散发出来的热辐射，从而导致黑洞正在逐渐失去质量而最终蒸散，但是实际上霍金辐射到现在仍未被观测到。

于是，科学家再次朝向了黑洞“无毛定理”。早在2017年，一股引力波不请自来穿过地球。当它穿过我们的空间区域时，它拉伸和挤压着地球上的每个生物和科学仪器，当然生物可能感受不到，但是科学仪器却成功地捕捉到了它。现在，研究人员回去重新研究了那个引力波，并在其中发现了隐藏的数据，这些数据帮助证实了一个已有几十年历史的天体物理学观点吗那就是黑洞“无毛定理”。

2017年的引力波被激光干涉仪引力波天文台(LIGO)发现，从而在它经过时探测并记录下来，激光干涉引力波天文台是借助于激光干涉仪来聆听来自宇宙深处引力波的大型研究仪器。在观测数据中，他们发现，第一个波是两个黑洞在遥远的太空相撞的结果。现在，一组天体物理学家对这段录音进行了另一项研究，他们发现了一些其他人认为需要几十年才能发现的东西:对“无毛定理”的精确确认！也就是说，霍金先生可能是错的！

麻省理工学院物理学家马克西米利亚诺·伊西(Maximiliano Isi)说，当物理学家说黑洞没有“毛发”时，他们的意思是，天体物理对象非常简单。黑洞之间只有三个不同之处:自旋速率、质量和电荷。在现实世界中，黑洞的电荷可能相差不大，所以它们实际上只在质量和自旋方面有所不同。物理学家称这些光秃秃的物体为“克尔黑洞”。

伊西表示，没有毛发的黑洞与宇宙中其他任何物体都大不相同。例如，当一个真正的引力源响时，它会发出声波和一些无法探测到的、非常微弱的引力波，但它是一个更复杂的物体。根据无毛模型，黑洞都是均匀的奇点。每一个钟都有一个独特的形状，而黑洞都是无限小的、无量纲的点，在空间中被球形事件视界所包围。引力源的所有这些特征都可以从它发出的声音中检测出来，如果你能以某种方式感知到这些引力波，你就能发现它们在组成和形状上的差异，因此关键就在产生引力波的引力源。

而2017年引力波的发现为我们带来了一个完美的解释。当引力波在LIGO上空穿过时，它扭曲了时空本身，并非常轻微地改变了这个距离。但是当时引力波的细节还不够强烈，探测器无法记录下来。那时候，黑洞的行为和预期的一样，没有明显的证据表明它缺乏视界(光线无法逃逸的区域)，也没有明显偏离无毛定理。

但研究人员无法确定其中的许多观点，尤其是无毛定理。伊西说，研究波形最简单的部分是在两个黑洞合并成一个更大的黑洞之后。它不停地发出引力波一段时间后，很像一个被击中的钟，把它多余的能量以引力波的形式送入太空，天体物理学家称之为“铃声”过程。

当时，研究人员在观察LIGO数据时，只在铃声中发现了一个波形。研究人员认为，我们还需要几十年的时间才能开发出足够灵敏的仪器，能够捕捉到铃声中任何较为安静的弦音。但伊西的一位同事、加州理工学院的物理学家马特·吉斯勒(Matt Giesler)指出，撞击发生后不久，有一段短暂的时间，撞击的强度足以让LIGO记录下比平常更多的细节。在这些时刻，波的声音足够大，LIGO听到了一个泛音——一个不同频率的第二波，很像在敲钟的声音中携带的微弱的二级音。

我们知道在乐器中，泛音承载了赋予乐器独特声音的大部分信息，引力波的弦外之音也是如此。伊西激动地表示说，这个新发现的泛音在很大程度上澄清了有关黑洞振铃的数据。这表明这个黑洞至少非常接近克尔黑洞。无毛定理可以用来预测泛音的样子，伊西和他的团队表明，这一论调与预测基本相符。然而，对泛音的记录不是很清楚，所以仍然有可能泛音与定理所预测的有所不同，大约有10%的误差，但是几乎已经接近事实。他说，要想达到更高的精度，你需要从黑洞碰撞的波形中提取出更清晰的泛音，或者建造一个比LIGO更灵敏的仪器。

随着仪器的改进和更多的引力波被探测到，所有这些数字都应该变得更加精确。LIGO已经进行了升级，使探测黑洞碰撞变得相当常规。据《物理世界》报道，LIGO计划于2020年年中进行另一次升级，应该会将其灵敏度提高10倍。一旦基于太空的激光干涉仪太空天线(LISA)在本世纪30年代中期发射升空，天文学家们应该能够在一定程度上确认黑洞的无毛性，而这在今天是不可能的！