新发现挑战爱因斯坦

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（文/Lisa Grossman）光在脱离旋转黑洞的引力场时会留下曲折的痕迹。一个物理学家小组告诉我们，如果这种螺旋形的光可以从地球上探测， 那么天文学家能就得到探测黑洞和验证爱因斯坦广义相对论的新方法。
/ K' n* I' B7 o* F3 v# }* [“这对相对论来说非常重要，”宾夕法尼亚大学的物理学家Martin Bojowald 如是说，“现在的相对论经典验证法极少，但这项研究看起来已经非常接近应用了。”
黑洞是贪婪的野兽，它们不仅对物质的吸引力非常强烈，连光都无法摆脱巨大引力的捕获，而且它们还能扭曲附近的时空结构。尽管没有观测到黑洞的自旋，但天文学家们一直认为，当黑洞旋转时，它周围的时空会形成漩涡，就像水在排水口形成的漩涡一样。
* ]9 `6 j( K. G( J" V1 R7 Q此现象称作惯性拖拽，科学家已经证明即使在地球这样小质量的天体周围也会发生。在过去的几十年内，两个地球轨道卫星的观测器发现卫星每年都被拖拽了几英尺，这正是由于地球自转扭曲了周围的时空结构所造成的。
, X: j: K, g3 T& w8 |# ]“地球的质量与黑洞相差甚远，如果这微小的现象在地球都可以观测，那么在黑洞周围观测又该何其容易呢？”瑞典空间物理研究所的空间物理学家 Bo Thidé，“这就是我们工作的开始。”
5 m2 b, G# {9 e) n从其他研究者应用激光和镜头的实验中Thidé和同事们得知，如果光通过一种特定的镜头，它的直线运行轨迹可以被强行转换为螺旋形，射出的扭曲光束很像螺丝型的Fusilli意面。
物理学家认为受到惯性拖拽的时空可以通过同样的方式产生扭曲的光。光子逃离黑洞视界附近的扭曲区域时会产生扭动，而这种扭动可以通过地球上的望远镜观测。
“如果我们发现空旷的时空，但它的表象却很奇怪，就不需要镜头了。” Thidé说，“空间本身已经被扭曲了。”
/ A0 ~9 l; c: P; m9 B这种扭曲会在一种叫做轨道角动量的性质中表现出来，它描述了光粒子如何围绕一个固定的点旋转，类似地球围绕太阳运转的方式。轨道角动量不能通过肉眼观测，但Thidé说它像颜色一样基础。原则上，望远镜阵列是能够观测光线扭曲的。
  O- F3 q: }/ F( B“光是有颜色的，光可以极化而且光也可以扭曲。”他说，“因为我们的眼睛很愚笨，所以光的很多特质我们还不熟悉。”
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Thidé和同事给出了描述银河系中心黑洞附近射出光的模拟数据。他们把计算黑洞附近光波轨迹的传统算法同检测扭曲的新方法结合了起来。
2 d* e& W$ j# S他们发现扭曲的程度和黑洞旋转的速度有关，这是允许天文学家直接测量黑洞旋转速度的第一种方法。以前估算黑洞自转速度的方法基于黑洞附近恒星的运动，它并不精确。
  o  B9 ^& G3 J+ W9 }0 Z) M“如果我们能观测到这种扭曲，就可以更精确的检测和对比黑洞旋转。” Bojowald说，“它能达到的精确度令我十分惊讶。”
" j7 Q: r" n5 o# V- q4 D$ [0 _检测大多数的黑洞自转可以找出黑洞形成的线索。扭曲光的特征能够帮助科学家探测黑洞在蒸发的过程中的霍金辐射，霍金在1974就预言，但至今仍没有在空间中探测到。
" x2 G5 {7 |$ N  y2 D7 e7 y但是Thidé最兴奋的是挑战爱因斯坦的可能性。他的计算机实验是基于爱因斯坦的广义相对论，也就是重力是如何扭曲空间和时间的。从1915年爱因斯坦发表论文描述这项理论以来，后人只完成了5项实际检测实验。
/ _8 K& s( Q" `+ Q. U4 \2 E. X如果Thidé和同事预言的可以探测螺旋形光的望远镜存在，这将是爱因斯坦相对论的又一成就。但如果不存在，时空就可能比爱因斯坦设想的更加扭曲。
“发现理论和现实间的矛盾是很欢乐的事情，所有人都期待这种时刻。” Thidé说
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科技名博微博
博主介绍：Lisa Grossman 2009年毕业于加州大学Santa Cruz分校，科技交流专业。毕业后，她一直从事科技写作工作，从硕士期间便在Science News等地方做编辑，现在在Wired上开博。她的博客内容涉及面相当广，涵盖各个学科。

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黑洞会自旋是肯定的啦，只是没有观测到

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第一张图让我想起了银河系旋臂