三维之外的更高维度数学家发现了无限可能的黑洞形状

发布时间：2023-02-20 18:30:30 所属栏目：外闻来源：未知

导读： 　　在三维空间中，黑洞的表面一定是球体。但是一项新的研究结果表明，在更高的维度中，可能其形状存在无限多的可能。

　　宇宙似乎偏爱圆形的东西。行星和恒星往往是球体，因为重力

　　在三维空间中，黑洞的表面一定是球体。但是一项新的研究结果表明，在更高的维度中，可能其形状存在无限多的可能。

　　宇宙似乎偏爱圆形的东西。行星和恒星往往是球体，因为重力将气体和尘埃云拉向质心。这同样适用于黑洞，或者更准确地说，黑洞根据理论必须在具有三个空间维度和一个时间维度的宇宙中呈球形。

　　但是，如果我们的宇宙有更高的维度，同样的理论限制是否适用呢？就像有时假设的那样，是不是存在我们看不见但其影响仍然存在的维度？在那些情况下，其他黑洞形状是否是可能的？数学告诉我们，后一个问题的答案是肯定的。在过去二十年里，研究人员偶尔会发现将黑洞限制在球形规则的例外情况。

　　与许多关于黑洞的故事一样，这个故事始于史蒂芬霍金。具体来说，他在 1972 年证明了黑洞的表面在一个固定的时刻必须是一个二维球体。虽然黑洞是三维物体，但其表面只有两个空间维度。

　　直到 20 世纪的 80 年代和 90 年代，人们才开始考虑扩展霍金定理。当时人们对弦理论的热情高涨，这个想法可能需要 10 或者 11 个维度的存在。物理学家和数学家随后开始认真考虑这些额外维度对黑洞拓扑可能意味着什么。

　　黑洞是爱因斯坦方程中最令人费解的预测之一，即 10 个相互关联的非线性微分方程，处理起来极具挑战性。一般来说，它们只能在高度对称且因而简化的情况下明确求解。

　　2002 年，即霍金的结果发表三年后，现在分别在巴塞罗那大学和剑桥大学的物理学家 Roberto Emparan 和 Harvey Reall 发现了爱因斯坦方程在五个维度（四个空间维度加一个时间维度）的高度对称黑洞解。Emparan 和 Reall 称这个物体为「黑环」，它是一个具有甜甜圈一般轮廓的三维表面。

　　很难在五维空间中描绘一个三维表面，所以请大家现在脑海中想象一个普通的圆。对于那个圆上的每个点，我们都可以用一个二维球体代替。这种圆形和球体组合的结果是一个三维物体，可以被认为是一个实心的、块状的甜甜圈。

（编辑：应用网_阳江站长网）

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