黑洞有许多值得注意的东西，特别是它们的简单性。这种简单性使科学家能够在黑洞和物理学的其他分支之间找到惊人的相似之处。例如，一组研究人员已经证明，一种特殊的粒子可以以类似于电子围绕一对氢原子的方式存在于一对黑洞周围，这是“引力分子”的第一个例子。这个奇怪的物体可能会给我们暗示暗物质的身份和时空的终极本质。
场的概念
为了理解这项新的研究是如何解释引力分子的存在的，我们首先需要探索现代物理学最基本的一个方面——场。
场是一种数学工具，它告诉你当你在宇宙中从一个地方到另一个地方旅行时，你可能会发现什么。例如，如果你看过当地气温的电视天气预报，你看到的是一个适合观众观看的领域：当你在你的城镇或州旅行时，你会知道你可能会找到什么样的温度，以及在在那里你是否需要带一件夹克衫。
这种场被称为“标量”场，因为“标量”是表示“只有一个数”的奇特数学方式。在物理学界还有其他类型的场，如“矢量”场和“张量”场，它们为时空中的每个位置提供了不止一个数。例如，如果你在屏幕上看到一张风速和风向的地图，你看到的是一个矢量场。在20世纪中叶的鼎盛时期，物理学家们接受了场的概念，在那个时候，这个概念已经存在了几个世纪，对数学家来说它不是一个新鲜的东西。
科学家意识到，场不仅仅是一个数学噱头，它们实际上描述了一些关于现实内部运作的超基本的东西。他们发现，宇宙中的一切貌似都跟场有所牵连。
拿卑微的电子为例。我们从量子力学中知道，很难精确地确定电子在任何给定时刻的位置。当量子力学第一次出现时，这是一个很难理解和解决的混乱局面，直到场的出现。
在现代物理学中，我们把电子表示为一个场，一个数学模型，它告诉我们下一次我们可能会在哪里发现电子。这个场对周围的世界产生反应，比如说，由于附近原子核的电影响，使我们看到电子的地方发生变化。
黑洞和暗能量
在原子物理学中，你可以用三个数字来完全描述一个基本粒子（比如一个电子）：它的质量，它的自旋和它的电荷。在引力物理学中，你可以用三个数字来描述一个黑洞：它的质量，它的自旋和它的电子电荷。
巧合？目前还没有定论，但目前我们可以利用这种相似性来更好地理解黑洞。
在我们刚刚探索过的粒子物理学术语中，你可以把原子描述为一个被电子场包围的小原子核。电子场对原子核的存在作出反应，只允许电子出现在某些区域。对于两个原子核周围的电子也是如此，例如氢（H2）这样的双原子分子
你可以用类似的方法来描述黑洞的环境。想象一下，在一颗黑心上有点类似于原子核的微小奇点，而周围的环境是一个普通的标量场看，与描述亚原子粒子的环境相似。这个标量场对黑洞的存在作出反应，并允许其对应的粒子只出现在某些区域。就像双原子分子，你也可以描述两个黑洞周围的标量场，就像在一个二元黑洞系统。
这项研究的作者发现标量场确实可以存在于双星黑洞周围。更重要的是，它们可以形成某种模式，类似于电子场在分子中的排列方式。所以，在这种情况下，标量场的行为模拟了电子在双原子分子中的行为，因此被称为“引力分子”
为什么标量场引起了科学家的兴趣？首先，我们不了解暗物质或暗能量的性质，暗能量和暗物质可能都由一个或多个标量场组成，就像电子是由电子场组成一样。
如果暗物质确实是由某种标量场组成的，那么这个结果意味着暗物质将以一种非常奇怪的状态存在于双星黑洞周围，神秘的暗粒子必须存在于非常特定的轨道上，就像原子中的电子一样。但是双星黑洞不会永远存在；它们会发射引力辐射，最终碰撞并合并成单个黑洞。这些暗物质标量场会影响碰撞过程中发射的任何引力波，因为它们会过滤、偏转和重塑穿过暗物质密度增加区域的任何波。这意味着我们可能能够在现有的引力波探测器中以足够的灵敏度探测到这种暗物质。
研究人员说，他们很快就能证实引力分子的存在，并通过这一点打开一扇通往宇宙暗区的窗户。
热门跟贴