這是一個藝術家對位于早期宇宙中不斷增長的超級分類黑洞的印象，顯示了圍繞中央物體旋轉的氣體盤，產生大量輻射。這種氣體注定要被黑洞消耗。（NASA / CXC / A.Hobart）

來自周邊理論物理學研究所的新研究揭示了黑洞的動蕩性質，表明黑洞周圍的引力可能渦流和旋流。

系好安全帶 - 重力即將得到顛簸。

當然，如果你在一個黑洞附近飛行，那么你的額外額外困難是你最不擔心的。但它仍然令人驚訝。引力研究人員的已接受的智慧一直是時尚不能變得動蕩。但是，周長的新研究表明，接受的智慧可能是錯誤的。

研究人員遵循這一思路：重力，它認為，可以表現為流體。流體的特征行為之一是湍流 - 也就是說，在某些條件下，它們不會平穩地移動，而是渦流和旋流。可以引力這樣做嗎？

周邊教師Luis Lehner解釋為什么將重力作為流體可能有意義。“物理學中有一種猜想 - 全息猜想 - 這表示重力可以被描述為一個場地理論，”他說。“我們也知道，在高能量下，可以使用我們用于描述流體的數學工具來描述域理論。所以這是一個兩步的舞蹈：重力等于場理論，現場理論等于流體，因此引力等于弱者等于流體。這被稱為重力/液體二元性。“

重力/液體二元性不是新的工作 - 它在過去六年中已經發展起來。但隱藏在它的核心是一個緊張。如果重力可以被視為流體，那么湍流呢？

“多年來，物理學家中的民間傳說是，重力不能擾亂，”筆記萊赫納。信仰是，通過與流體動力學方程充分不同的一組方程描述了重力，使得在任何情況下都不會出現湍流。

Lehner突出了新興的悖論：“無論是對二元性的問題，都是通過流體描述完全捕獲的重力，或者在重力中存在新??的現象，真的可以存在新的現象。”研究人員團隊 - 利納，桓陽（量子計算研究所），和亞倫Zimmerman（加拿大理論天體物理學研究所） - 闡述了這一點。

他們有關于要去的方向的提示。以前的跨越式模擬，以及麻省理工學院的獨立工作，暗示了圍繞反de Satter空間中的黑洞的非現實情況存在湍流。“如果你在一個盒子里限制了重力，那么可能存在湍流，基本上是”Lehner說。“更深層次的問題是這是否可以在現實情況下發生。”

該團隊決定研究快速旋轉的黑洞，因為這種孔的流體動力學描述暗示它們周圍的時空比其他種類的黑洞周圍的空間粘稠不太粘稠。低粘度增加了湍流的機會 - 想想水比糖蜜更血腥的方式。

該團隊還決定研究黑洞的非線性擾動。隨著方程式的復雜性復雜，在這種細節中很少分析引力系統。但是，知道湍流是根本是非線性的，球隊決定了非線性擾動分析正是所謂的。

當他們的分析表明時尚確實變得洶涌澎湃時，它們被驚呆了。

“我很驚訝，”楊說，一直研究一般相對論（GR） - 愛因斯坦的重力論 - 自博士以來。“我從來沒有相信GR的動蕩行為，并且有充分的理由。沒有人在數值模擬中看到過它，即使是二進制黑洞等戲劇性的東西。“

“在過去的幾年里，我們已經發出了嚴重懷疑，因為對重力是否會出現動蕩，而且它可以很高的信心，”Lehner說。

直到現在，這個行為是如何隱藏的？“它是隱藏的，因為看到它必須去非線性訂單所需的分析，”楊說。“人們沒有足夠的動力來做非線性研究。但是，這次，我們知道我們正在尋找什么。它給了我們做出更深入的研究的動力。我們有一個目標，我們打了它。“

這是理論上的工作，但它可能不會那樣。上一代探測器即將上網，這可能很快能夠檢測到引力波浪 - 引力的“流體”中的漣漪，這是由兩個黑洞的碰撞等的大事件。如果引力可以湍流，那么這些漣漪可能比以前的模型所表達的比特。了解這些差異可能使引力波更容易發現。當然，實際上檢測這些差異將是引力湍流的直接證據。

“潛在的觀察結果，這一發現的后果，”Lehner說。“Ligo或Lisa或一些未來的引力實驗可能能夠檢測到它們。”

但該研究中最激動人心的后果之一涉及重力，而是對普通的地球湍流有關。從颶風到奶油攪拌成咖啡，從大黃蜂的不可能飛行飛往飛機翅膀的末端剪影的漩渦，湍流都在我們身邊。然而，我們并不完全理解它。它被認為是古典物理中最偉大的未解決問題之一。

這項研究強化了重力可以作為流體治療的想法 - 這也意味著流體可以重心處理。

“我們已經陷入了500多年的時間，實現了充分了解湍流，”Lehner說。“這種重力/流體對應告訴我們，有一種方法可以使用引力工具和引力直覺來清新湍流。我們可能最終被困如我們的標準方法，或者我們可能最終完全新的光線，幫助領域前進。這是非常令人興奮。”

研究報告的PDF副本：湍流的黑洞

圖像：NASA / CXC / A.Hobart