弦理论的惊人转折：黑洞可能是时空的缺陷

一个理论物理学家小组在时空中发现了一种奇怪的结构，在外部观察者看来，这种结构完全像一个黑洞，但仔细观察却又是另一回事：它们将是宇宙结构中的缺陷。

爱因斯坦的广义相对论预测了黑洞的存在，黑洞是在巨型恒星坍缩时形成的。但同样的理论预测，它们的中心是奇点，是无限密度的点。由于我们知道无限密度不可能在宇宙中实际发生，我们认为这表明爱因斯坦的理论是不完整的。但经过近一个世纪的寻找延伸，我们还没有确认一个更好的引力理论。

艺术家眼中的双胞胎黑洞系统。资料来源：LIGO/加州理工学院

但我们确实有一系列候选者，这其中包括弦理论。在弦理论中，宇宙的所有粒子实际上是弦的微观振动环。为了支持我们在宇宙中观察到的各种各样的粒子和力量，这些弦不可能只是在我们的三个空间维度中振动。相反，必须有额外的空间维度，这些维度在自己身上蜷缩成流形，小到可以逃避日常的注意和实验。

时空中的这种奇异结构给了一个研究小组他们所需要的工具来识别一类新的物体，他们称之为拓扑孤子。在他们的分析中，他们发现，这些拓扑孤子是时空本身的稳定缺陷。它们的存在不需要物质或其他力量--它们对时空结构来说就像冰上的裂缝一样自然。

研究人员通过检查通过它们附近的光的行为来研究这些孤子。因为它们是极端时空的物体，所以它们会弯曲周围的空间和时间，从而影响到光的路径。对于一个遥远的观察者来说，这些孤子会像我们预测的黑洞那样出现。它们会有阴影、光环，等等。从事件地平线望远镜得到的图像和探测到的引力波特征都会表现得一样。

只有当你靠近时，你才会意识到你看到的不是一个黑洞。黑洞的关键特征之一是它的事件视界，这是一个假想的表面，如果你穿过它，你会发现自己无法逃脱。因为拓扑孤子不是奇点，所以没有事件视界的特征。因此，假设你能在这次相遇中幸存下来，原则上你可以走到一个孤子面前，把它握在手里。

这些拓扑孤子是令人难以置信的假设对象，基于我们对弦理论的理解，而弦理论尚未被证明是我们对物理学理解的一个可行的更新。然而，这些奇异的物体可以作为重要的测试研究。如果研究人员能够发现拓扑孤子和传统黑洞之间的重要观测差异，这可能为找到测试弦理论本身的方法铺平道路。