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? ?文章簡單介紹了黑洞的三個屬性——質量，它的電荷，它的旋轉或自旋。其中重點介紹了研究小組研究了這樣一個標量場是如何與黑洞自轉相連接的，并修正了原來的黑洞旋轉或自旋的理論。

廣義相對論是一個極其復雜的數學理論，但它可以輕松描述出黑洞。一個穩(wěn)定的黑洞可以用三個特性來描述:質量，電荷，旋轉或自旋。

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因為黑洞不太可能有很多電荷，所以另外兩個屬性更重要。如果知道了黑洞的質量和旋轉，也就知道了關于黑洞的一切。

這個性質通常用無毛定理來表示。具體來說，該定理斷言，一旦物質落入黑洞，就只剩質量一個性質。

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你可以用相當于太陽能量的氫氣、椅子，或者祖母閣樓上的那些國家地理雜志的舊副本，造出一個黑洞，這不會有什么區(qū)別。就廣義相對論而言，質量就是質量。在任何情況下，黑洞的視界都是完美光滑的，沒有額外的特征。

正如雅各布·貝肯斯坦所說，黑洞沒有毛發(fā)。

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但是，盡管廣義相對論具有如此強大的預測能力，它在量子理論方面卻存在一個問題。對于黑洞來說尤其如此。如果無毛定理是正確的，那么當一個物體越過視界時，它所持有的信息就會被破壞。

然而，量子理論認為信息永遠不會被摧毀。所以引力理論與量子理論相矛盾。這就導致了諸如“防火墻悖論”之類的問題，即不能決定一個視界應該是熱的還是冷的。

為了解決這一矛盾，人們提出了好幾種理論，通常涉及到相對論的延伸。但是標準相對論和這些修正后的理論之間的區(qū)別只能在極端的情況下才能看到，這使得它們很難通過觀察來證明。但《物理評論快報》上的一篇論文展示了如何通過黑洞旋轉來證明它們。

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許多修正的相對論都有一個標準理論中沒有的額外參數。它被稱為無質量標量場，它允許愛因斯坦的模型以一種不矛盾的方式與量子理論聯系起來。

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在這項工作中，該團隊研究了這樣一個標量場是如何與黑洞的旋轉相聯系的。他們發(fā)現，在低自旋時，修正后的黑洞與標準模型無法區(qū)分，但在高旋轉時，標量場允許黑洞具有額外的特征。

換句話說，在這些替代模型中，快速旋轉的黑洞可以有毛發(fā)。

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旋轉黑洞可怕的一面只能在視界附近看到，但它們也會影響黑洞的合并。

正如作者所指出的，未來的引力波觀測站應該能夠利用快速旋轉的黑洞來確定廣義相對論的替代理論是否有效。

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到目前為止，愛因斯坦的廣義相對論已經得到了所有觀測的證實，但它很可能會在宇宙中最極端的環(huán)境中失效。

這樣的研究表明，我們可能能夠發(fā)現新的理論。

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相關知識

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黑洞（英語：black hole）是時空展現出極端強的引力，以至于沒有粒子，甚至電磁輻射，像是光能逃逸的區(qū)域[6]。廣義相對論預測，足夠緊密的質量可以扭曲時空，形成黑洞[7][8]；不可能從該區(qū)域逃離的邊界稱為事件視界（英語：event horizon）。雖然，事件視界對穿越它的物體的命運和情況有巨大影響，但對該地區(qū)的觀測似乎未能探測到任何特征[9]。在許多方面，黑洞就像一個理想的黑體，它不反光[10][11]。

此外，彎曲時空中的量子場論預測，事件視界發(fā)出的霍金輻射，如同黑體的光譜一樣，可以用來測量與質量反比的溫度。在恒星質量的黑洞，這種溫度高達數十億K，因此基本上無法觀測。

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作者: BRIAN KOBERLEIN

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