黑洞稳定性怎么样?

黑洞可以用数学模型描述,但这并不意味着它真实存在。部分黑洞理论模型是不稳定的:尽管它们可以用于数学计算,但从物理学的角度来看,这类模型毫无意义。

eurekalert.org网站当地时间11月5日报道,俄罗斯鲁恩大学(RUDN)的物理学家开发了一种计算黑洞理论模型不稳定区域的方法。相关研究成果发表在《暗宇宙物理学》杂志中。

爱因斯坦的广义相对论最早预测了黑洞的存在。任何物质,甚至包括光,都无法脱离它们强大的引力。

高密度、高质量的黑洞使时空(一种具有三个空间和一个时间维度的物理结构)产生形变。许多用于描述黑洞的数学模型都包含了对时空曲率的修正,而黑洞模型存在的前提是其在微小时空变化情况下的稳定性。

数学上不稳定的黑洞不具有物理意义,因为它们描述的对象不可能在现实中存在。

RUDN研究人员Roman Konoplya提出了一种识别四维时空中黑洞不稳定性参数的方法。他说:“可行的黑洞模型所描述的黑洞必须在时空轻微波动的情况下保持稳定。而发展替代性引力理论最可行办法之一包括:修正爱因斯坦的引力理论方程(四阶Gauss-Bonnet校正和Lovelock校正)。”

Konoplya研究了Einstein-Gauss-Bonnet理论下模型的稳定性。在相关理论中,黑洞是由爱因斯坦方程加上第四个附加分量描述的。而在此之前,Konoplya主要专注于Lovelock理论对黑洞的描述研究——Lovelock理论将黑洞描述为无穷多个分部的总和。

Konoplya发现,不稳定区域与耦合常数(修正系数)密切相关。在他看来,Einstein-Gauss-Bonnet模型并没有指示小型黑洞的存在——如果耦合常数与其他参数(如黑洞半径)相比相对较大,这一模型几乎不可能具有稳定性。而当耦合常数为负值时,稳定性区域就大得多了。

在此基础上,Konoplya团队开发了一款可基于任何参数计算黑洞稳定性的程序。Konoplya补充说:“我们选择公开程序代码,这样其他研究人员也能充分利用该程序测算黑洞模型稳定性。”

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