研究人员展示了一个形状怪异的黑洞是如何使爱因斯坦的广义相对论——现代物理学的基础——崩溃的。然而，这样的物体只能存在于五维以上的宇宙中。
来自剑桥大学和伦敦玛丽女王大学的研究人员成功地模拟了一个黑洞，它的形状像一个非常薄的环，这个环会产生一系列由弦连接的“凸起”，随着时间的推移，弦会变薄。这些弦最终变得非常细，以至于它们被掐断，形成一系列微型黑洞，就像水龙头里的细水流变成水滴一样。
2002年，理论物理学家“发现”了环状黑洞，但这是首次用超级计算机成功模拟出它们的动力学。如果这种类型的黑洞形成，它将导致“裸奇点”的出现，这将导致广义相对论背后的方程崩溃。研究结果发表在该杂志上物理评论快报．
广义相对论支持了我们目前对引力的理解:从估计宇宙中恒星的年龄到我们导航所依赖的GPS信号，一切都是基于爱因斯坦的方程。在某种程度上，该理论告诉我们，物质会扭曲其周围的时空，而我们所说的引力就是这种扭曲的效应。在广义相对论发表后的100年里，它通过了所有的考验，但它的局限性之一是奇点的存在。
奇点是一个引力如此强烈的点，空间、时间和物理定律都被打破了。广义相对论预测，奇点存在于黑洞的中心，它们被一个事件视界(即“不返回点”)所包围，在那里，引力变得如此强大，以至于无法逃脱，这意味着它们无法从外部被观察到。
“只要奇点一直隐藏在视界后面，它们就不会引起麻烦，广义相对论也成立——‘宇宙审查猜想’说情况总是这样，”研究合著者Markus Kunesch说，他是剑桥大学应用数学和理论物理系(DAMTP)的博士生。“只要宇宙审查猜想是有效的，我们就可以安全地预测黑洞之外的未来。因为从根本上说，我们在物理学中所要做的就是预测未来已知的宇宙状态。”
但如果奇点存在于视界之外呢?如果是这样，它不仅可以从外面看到，而且还代表了一个坍缩到无限密度的物体，一种导致物理定律崩溃的状态。理论物理学家假设，这种被称为裸奇点的东西可能存在于更高的维度中。
“如果裸奇点存在，广义相对论就会崩溃，”合著者Saran Tunyasuvunakool说，他也是DAMTP的博士生。“如果广义相对论崩溃了，它将把一切都颠倒了，因为它将不再有任何预测能力——它将不再被视为一个独立的理论来解释宇宙。”
我们认为宇宙存在于三维空间中，再加上时间的第四维空间，它们一起被称为时空。但是，在理论物理学的分支，如弦理论，宇宙可能由多达11个维度组成。额外的维度可能是大而广阔的，也可能是卷曲的、微小的、难以探测的。由于人类只能直接感知三维空间，额外维度的存在只能通过高能量实验来推断，比如大型强子对撞机(Large Hadron Collider)的实验。
爱因斯坦的理论本身并没有说明宇宙有多少维度，所以理论物理学家一直在研究更高维度的广义相对论，以看看宇宙审查是否仍然有效。五维环状黑洞的发现使研究人员假设它们可以分裂并产生裸奇点。
剑桥大学的研究人员和来自伦敦玛丽女王大学的合著者保罗·菲格拉斯发现，如果环足够薄，就可以导致裸奇点的形成。
利用COSMOS超级计算机，研究人员能够在更高维度上对爱因斯坦的完整理论进行全面模拟，这使得他们不仅可以确认这些“黑环”是不稳定的，而且还可以确定它们的最终命运。大多数时候，一个黑环会缩回一个球体，这样奇点就会被控制在事件视界内。只有非常薄的黑环变得足够不稳定，以至于形成由越来越细的弦连接的凸起，最终断裂，形成裸奇点。需要新的模拟技术和计算机代码来处理这些极端的形状。
Tunyasuvunakool说:“我们在更高维度上模拟爱因斯坦的引力理论越好，我们就越容易帮助推进新的计算技术——当涉及到爱因斯坦的理论时，我们正在挑战计算机的极限。”“但如果宇宙审查在更高维度中不成立，那么也许我们需要看看四维宇宙有什么特别之处，意味着它可以成立。”
宇宙审查猜想在我们的四维宇宙中被广泛认为是正确的，但如果它被证明是错误的，那么就需要找到另一种解释宇宙的方法。一种可能性是量子引力，它近似于远离奇点的爱因斯坦方程，但也提供了接近奇点的新物理描述。
剑桥大学的COSMOS超级计算机是科学技术设施委员会(STFC) DiRAC高性能计算设施的一部分。
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