科学家首次发现黑洞有压力 为何黑洞也有压力？

在过去2年当中，已有多项研究对霍金的该项假说进行了探讨。例如2019年以色列理工学院的科学家利用“玻色—爱因斯坦凝聚”状态的极冷气体来模拟黑洞的事件视界(即黑洞的一个看不见的时空边界，任何东西都无法从事件视界内部逃脱)。在这次实验当中，科学家观测到了“霍金辐射”。

而在此次最新研究中，2位来自英国苏塞克斯大学的物理学家泽维尔·卡尔梅以及福克特·凯普斯教授所领导的研究团队在对史瓦西黑洞(一种最常见的黑洞模型)的熵进行量子引力校正时发现了一个“奇怪”的数字。随后，研究人员意识到他们所看到的数字代表的物理行为正是一种压力——黑洞也会对其周围的空间施加压强。

研究者基于量子引力的有效场论方法，利用沃尔德熵公式计算黑洞熵的量子引力修正，结果发现黑洞除了有温度外，对外界还会有压强。这种压力的效应极微弱，以太阳大小的黑洞来说，产生的压强只有地球大气压强的10—46倍。不过，研究者也表示，目前还不清楚造成这种压力更深层次的原因。

“发现黑洞压力”研究也有不足

对于此次最新研究，张宏宝解读说，从科学研究的角度来看，刚刚发表的这篇研究论文属于一个中规中矩的工作，并没有什么重大突破，而且还存在两个较大的问题。其一是我们还没有一个完备的量子引力理论。如前文所述，该计算是在有效场论下的计算结果，当熵获得了量子修正，也许它的质量也获得了量子修正，这样那个所谓的黑洞压力就不存在了，但热力学第一定律依然正确;其二，即使最终可以把这个量子修正解释为黑洞压力的存在，其具备可观测的效应很小，因而缺乏观测价值。在该成果同其他理论的对话当中，这两点不足会有较大影响。

张宏宝表示，在天文物理学、宇宙学研究当中，物理学和数学之间、可观测和不可观测现象之间的各种对话和碰撞普遍存在。科学研究需要建立在严谨的方法论基础之上，人类认知的拓展也是个循序渐进的过程，单个研究很难具备决定性的意义。“在数学公式中发现黑洞压力”是一个有趣的发现，但也只是一个小小尝试。正是在这些不间断的探索当中，黑洞的形象逐渐走向“丰满”，其轮廓也愈加清晰。对于真正的科学家来说，“发现黑洞”是一项长期持续的，而非一次性的工作。

延伸阅读

史瓦西黑洞：“寻常”的黑洞模型

此次的最新研究发现是建立在史瓦西黑洞假说的基础之上。

1916年，德国天文学家、物理学家史瓦西提出了史瓦西黑洞假说，将史瓦西黑洞设定为一个不带电、不自旋的黑洞，黑洞中心为奇点，黑洞的外圈为事件视界，又称史瓦西半径。史瓦西黑洞又被称为“寻常黑洞”，其本身只是一种假说模型，并不能代表现实当中黑洞的真实面貌。

在史瓦西黑洞假说当中，还有一个等同概念叫做史瓦西度规，即史瓦西于1915年针对广义相对论的核心方程——爱因斯坦场方程——关于球状物质分布的解。史瓦西度规是爱因斯坦场方程最一般的真空解，这个解就是史瓦西黑洞。换言之，史瓦西黑洞和史瓦西度规，就是同一事物在物理和数学领域的不同模型形式。正如史瓦西本人在1913年当选德国科学院院士时说的“数学、物理学、化学、天文学是同向前行的，无所谓谁落在后面，也无所谓谁在前头并施以援手……数学、物理学、天文学构成了一个‘知识’，只能作为一个完美的整体而被理解。”

当然，除史瓦西以外，其他科学家也提出了一些黑洞模型。例如一种同时带有角动量和电荷的黑洞假说，叫做克尔—纽曼黑洞，相比于静态的史瓦西黑洞，克尔—纽曼黑洞更接近于实际的黑洞。(科技日报实习记者 孙明源)

免责声明：本文不构成任何商业建议，投资有风险，选择需谨慎！本站发布的图文一切为分享交流，传播正能量，此文不保证数据的准确性，内容仅供参考

关键词： 黑洞 压力 热力学系统 温度