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理論物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種被稱為"拓撲孤子"的新時空結(jié)構(gòu)。對于遠方的觀察者來說，這些結(jié)構(gòu)類似于黑洞，實際上是宇宙結(jié)構(gòu)中的缺陷，缺乏一個事件視界。這一發(fā)現(xiàn)有可能有助于驗證弦理論，盡管到目前為止它仍未得到證實。
一個理論物理學(xué)家小組在時空中發(fā)現(xiàn)了一種奇怪的結(jié)構(gòu)，在外部觀察者看來，這種結(jié)構(gòu)完全像一個黑洞，但仔細觀察卻又是另一回事：它們將是宇宙結(jié)構(gòu)中的缺陷。
愛因斯坦的廣義相對論預(yù)測了黑洞的存在，黑洞是在巨型恒星坍縮時形成的。但同樣的理論預(yù)測，它們的中心是奇點，是無限密度的點。由于我們知道無限密度不可能在宇宙中實際發(fā)生，我們認為這表明愛因斯坦的理論是不完整的。但經(jīng)過近一個世紀的尋找延伸，我們還沒有確認一個更好的引力理論。
藝術(shù)家眼中的雙胞胎黑洞系統(tǒng)。資料來源：LIGO/加州理工學(xué)院
但我們確實有一系列候選者，這其中包括弦理論。在弦理論中，宇宙的所有粒子實際上是弦的微觀振動環(huán)。為了支持我們在宇宙中觀察到的各種各樣的粒子和力量，這些弦不可能只是在我們的三個空間維度中振動。相反，必須有額外的空間維度，這些維度在自己身上蜷縮成流形，小到可以逃避日常的注意和實驗。
時空中的這種奇異結(jié)構(gòu)給了一個研究小組他們所需要的工具來識別一類新的物體，他們稱之為拓撲孤子。在他們的分析中，他們發(fā)現(xiàn)，這些拓撲孤子是時空本身的穩(wěn)定缺陷。它們的存在不需要物質(zhì)或其他力量--它們對時空結(jié)構(gòu)來說就像冰上的裂縫一樣自然。
研究人員通過檢查通過它們附近的光的行為來研究這些孤子。因為它們是極端時空的物體，所以它們會彎曲周圍的空間和時間，從而影響到光的路徑。對于一個遙遠的觀察者來說，這些孤子會像我們預(yù)測的黑洞那樣出現(xiàn)。它們會有陰影、光環(huán)，等等。從事件地平線望遠鏡得到的圖像和探測到的引力波特征都會表現(xiàn)得一樣。
只有當你靠近時，你才會意識到你看到的不是一個黑洞。黑洞的關(guān)鍵特征之一是它的事件視界，這是一個假想的表面，如果你穿過它，你會發(fā)現(xiàn)自己無法逃脫。因為拓撲孤子不是奇點，所以沒有事件視界的特征。因此，假設(shè)你能在這次相遇中幸存下來，原則上你可以走到一個孤子面前，把它握在手里。
這些拓撲孤子是令人難以置信的假設(shè)對象，基于我們對弦理論的理解，而弦理論尚未被證明是我們對物理學(xué)理解的一個可行的更新。然而，這些奇異的物體可以作為重要的測試研究。如果研究人員能夠發(fā)現(xiàn)拓撲孤子和傳統(tǒng)黑洞之間的重要觀測差異，這可能為找到測試弦理論本身的方法鋪平道路。
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