难在热力学锁死
两个黑洞撞一起,会合成一个更大的。2015年LIGO第一次听到引力波,就是这种合并。反过来呢?一个黑洞能不能劈两半?
难。热力学第二定律管着:屋子不会自己变整齐,只会越来越乱,这叫熵增。黑洞也有熵。一个大黑洞劈成两个小的,总熵反而变小,等于屋子自己变整齐。普通黑洞不能分裂,热力学把路锁死。
转得快能撬锁?
团队算出来:黑洞转得足够快,能量分布变了,熵的算法也变。某个临界点附近,分裂后总熵可能不减反增。锁被转速撬开一条缝。
还有第二关:两个小黑洞得能跑开。刚分开又被引力拉回,立刻合并,白折腾。
团队把这道关也算进去。结果:缝大部分又被堵上,只剩很窄窗口——黑洞转速必须接近极限速度,也就是物理允许的最大转速。
全球都在盯
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各国拼,是因为黑洞是检验物理极限的天然实验室。广义相对论在黑洞附近还灵不灵?量子力学和引力怎么统一?答案可能藏在极端环境里。谁先算清、谁先测到,谁就可能占住下一轮基础物理革命的位置。
中国在下大棋
这次具体计算,欧洲团队先走一步。中国在黑洞和引力波领域,下的是另一盘更大的棋。
探测上,贵州FAST“中国天眼”是射电望远镜,但它在脉冲星计时上有独门功夫,可间接为引力波探测提供关键数据。更直接的是空间引力波计划“太极”和“天琴”,瞄准太空低频引力波,尤其是超大质量黑洞合并信号。欧洲有LISA,中国有自己的方案,部分技术验证已经上天。
门没关死
如果黑洞真能分裂,影响不小。宇宙大爆炸初期可能产生过一批小黑洞。如果它们会自发分裂,存在时间和分布就会和旧模型不一样,对理解暗物质、早期宇宙都有影响。
更根本的是引力理论。爱因斯坦方程在极端旋转下如果失效,分裂过程会带上“新物理”印记。拿伽马射线望远镜去找,就可能抓到广义相对论之外的蛛丝马迹。
萨尼诺自己说:现在还无法给出黑洞分裂概率,这取决于引力在爱因斯坦理论之外怎么表现。大白话:门还没完全关上,钥匙在更高一层的物理理论手里。全世界物理学家现在最想抢的,就是这把钥匙。
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