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我们不相信时间旅行，也不相信神秘主义。但如果我们可以给艾尔伯特·爱因斯坦写封信，用几段文字和他聊聊引力和黑洞呢？我们大概会这样写。
——Steven Gubser和Frans Pretorius
普林斯顿大学物理系
2017年7月
亲爱的艾尔伯特，
你是最出色的。E = mc的二次方（注释：公式是E等于M乘以C的二次方，但很悲催的是，排版显示不出右上角那个二次方）已是众人皆知的物理公式。
你被《时代》周刊评为“世纪人物”。关于你的趣事不再被频繁提起，因为大家早已耳熟能详。我们有了许许多多的核武器，但我们还没有把自己炸上天。被故意用来杀人的，只有二战尾声时投下的那两颗原子弹。
现在，我们对广义相对论和黑洞非常感兴趣，因为一个叫做LIGO的大型仪器探测到了10亿年前两个黑洞碰撞合并所产生的引力波。我们写了一本关于黑洞的书，我们知道你对“史瓦西解”很感兴趣，有时可能拿不准它的物理意义，因此我们觉得可以和你聊聊，在你去世后的这六十多年里，都发生了什么。
人们再次对广义相对论佩服得五体投地。
首先，在“史瓦西解”中，有一个叫做事件视界的东西。如果你进入视界内部，就无法再出来，除非你的速度超过光速。你还记得“史瓦西解”的构成吗？当半径等于牛顿耦合的一个因子时，就会出现一些奇异性，尤其是度规的时间部分会消失，我们现在称之为失效函数。
这就是事件视界的所在之处。当半径为零时，也会出现奇异性。我们的理解是，这些奇异性代表了一个时空奇点，几何规则在那里无效。如果你进入史瓦西黑洞，必然会遇到这个奇点，但我们不知道接下来会发生什么，甚至不知道“接下来”这个词究竟用得恰不恰当。
它们是真的：超大质量黑洞吞噬周围物质的艺术效果图
真希望你可以看到在你去世后的二十几年里，人们对广义相对论的所有研究。
约翰·惠勒（John Wheeler）
约翰·惠勒（John Wheeler）是其中的核心人物。（我们认识他！他2008年时去世，曾在普林斯顿大学和我们相处过一段时间。）他普及了“黑洞”一词，用它来描述“史瓦西解”和相关度规。
罗伊·克尔（Roy Kerr）
新西兰人罗伊·克尔（Roy Kerr）发现了史瓦西度规的一个泛化，并用它来描述一种旋转的黑洞。这是一个相当复杂的度规！它很重要，因为它描述了坍缩恒星的最终状态，它们总是具有某种非零的角动量。
现在，我们可以相当肯定，宇宙中有很多黑洞。正如钱德拉塞卡尔、托尔曼、奥本海默和沃尔科夫在20世纪30年代所说的那样，如果太多的质量聚集在一起，就无法维持。很难知道确切的数字，但如果一颗恒星耗尽其所有核燃料后剩下大约三个太阳的质量，那么它将塌缩成一个黑洞。
更令人吃惊的是，星系中央存在质量大得多的黑洞。银河系中央的一个黑洞相当于大约400万个太阳的质量。
我们不是在和你开玩笑！现在科学界一致认为，很多星系的中央存在质量超大的黑洞，可能相当于几十亿个太阳的质量。我们不知道这些黑洞是如何形成的，但就银河系中央的那个黑洞而言，通过追踪恒星的轨道、观察黑洞的引力效应，我们已经知道，它的确存在。
LIGO探测到引力波是一个了不起的发现。LIGO是一个大型的迈克尔逊干涉仪，有两个干涉臂，每个臂长4千米。LIGO是“激光干涉引力波天文台”的缩写。激光是神奇的单色光源，不仅方向性好、能量强大，能用来焊接金属，而且价格低廉，被用于现代唱片机，取代了唱针。我们还没有发明会飞的汽车，但激光已经相当好用了。
LIGO刚刚取得了一个重大科学成果，它几乎是偶然发现了这个完美的引力波形，并且与描绘两个黑洞合并的模型相符，每个黑洞的质量大约相当于30个太阳。
量子理论几乎就像是广义相对论的一个映射！
人们再次对广义相对论佩服得五体投地，因为它准确描述了黑洞的强场区域和远场区域。在靠近黑洞的强场区域，时空被撕裂成碎片；而在远场区域，引力波就像是滑过时空的最轻柔的细语。
直接证据：2015年9月14日，引力波经过华盛顿州汉福德时产生的应变时频图
你关于宇宙常数的想法也取得了很大进展。尽管你说这是你犯下的最大错误，但我们现在认为，这是对你的场方程的一个小修正。
实际上，宇宙常数在大体量环境下非常重要：天文学家无法解释不断膨胀的宇宙近期出现的变化，除非宇宙中70%的能量都来自宇宙常数或者与其非常相似的东西，我们称为“暗能量”。暗能量促使宇宙以指数方式加速膨胀，而不是像你最初提出宇宙常数时认为的那样，让宇宙保持静态（别难过）。
另一方面，为了追求一个统一的理论，人们对具有负宇宙常数的时空展开了深入研究。具有负宇宙常数的五维广义相对论和描述四维时空的量子理论可以很自然地联系在一起。量子理论几乎就像是广义相对论的一个映射！
史蒂芬·霍金（Stephen Hawking）
现在，我们确信量子理论是正确的（抱歉）。英国物理学家史蒂芬·霍金（Stephen Hawking）证实，量子理论表明，黑洞会散发辐射，尽管温度极低。黑洞也有巨大的熵，尽管这与你的场方程的解几乎大相径庭。你与波多尔斯基和罗森合写的那篇论文意义重大，这可能会让你感觉好些。如今，人们甚至利用与那篇论文有关的想法，来研制量子计算机。
现在，普林斯顿大学的许多教授都不再打领带上班了，但我们大多数人肯定会穿袜子。卡内基湖还像以前一样美丽。在湖上泛舟的人不多，湖边有一个鹰巢。我们还没有找到统一的场理论，但我们仍然在努力。好戏还在后头。
Steve和Frans
Steven S. Gubser和Frans Pretorius均为普林斯顿大学物理学教授，前者著有《弦理论》一书
翻译：于波
来源：Nautil
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