科學(xué)家從數(shù)學(xué)語(yǔ)言上找到了“窺視”黑洞內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一種方法，陶森大學(xué)和約翰·霍普金斯大學(xué)的科學(xué)家開(kāi)展了聯(lián)合研究，他們發(fā)現(xiàn)了“黑洞太神秘，我想去看看”的視覺(jué)手法。黑洞視界或黑洞的引力邊界筑起了一道“高墻大院”，人們似乎永無(wú)可能看到黑洞內(nèi)部的圖景。聯(lián)合團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一套“數(shù)字技術(shù)”，重新改寫了有關(guān)旋轉(zhuǎn)黑洞內(nèi)部結(jié)構(gòu)的常規(guī)概念。目前采用了特別坐標(biāo)系統(tǒng)的方法，黑洞結(jié)構(gòu)得到了相當(dāng)簡(jiǎn)單的呈現(xiàn)，但依賴于觀察者選擇的坐標(biāo)數(shù)量，以獲得扭曲時(shí)空的實(shí)際圖景。陶森大學(xué)的基蘭·威爾康博在全美第228屆年度天文學(xué)大會(huì)上報(bào)告了聯(lián)合團(tuán)隊(duì)數(shù)值算法的科研成果。

創(chuàng)新的方法僅著眼于不變量的數(shù)值計(jì)算，不變量在任何選定的坐標(biāo)下都保持不變的數(shù)值，以數(shù)量表述揭示了黑洞的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，這比通常使用的方法更能揭示黑洞的精妙和復(fù)雜結(jié)構(gòu)，從一個(gè)位置到另一個(gè)位置的黑洞時(shí)空出現(xiàn)了曲率的大幅度變化。為什么聯(lián)合團(tuán)隊(duì)的發(fā)現(xiàn)成果十分及時(shí)，陶森大學(xué)的基蘭·威爾康博士解釋了其中的兩個(gè)原因，一是2016年正直廣義相對(duì)論發(fā)表100周年，以廣義相對(duì)論為推理的前提，物理學(xué)家第一次預(yù)言了黑洞的存在，黑洞物理學(xué)的基礎(chǔ)是廣義相對(duì)論，二是黑洞天體的存在已不是理論的假設(shè)，而是基于天文觀測(cè)的大量事實(shí)。2015年年9月，引力波地面觀測(cè)臺(tái)（LIGO）的天文學(xué)家捕獲了第一個(gè)時(shí)空“漣漪”的信號(hào)，第一次發(fā)現(xiàn)了在遙遠(yuǎn)的星系中由兩個(gè)黑洞碰撞與合并所產(chǎn)生的引力波。

人們已知了黑洞存在的真實(shí)性，但人們幾乎不可能看到黑洞的內(nèi)部構(gòu)造，聯(lián)合團(tuán)隊(duì)的成員、陶森大學(xué)的詹姆斯·歐瓦杜英解釋說(shuō)，沒(méi)有任何信息從黑洞視界的范圍“逃逸”出去，從理論的概念上講，似乎只有使用數(shù)學(xué)的工具才能探測(cè)到黑洞的內(nèi)部世界，數(shù)學(xué)計(jì)算和模擬的方法顯示了獨(dú)特的重要性。研究人員通常是首先使用天文觀測(cè)的方法，在觀測(cè)的基礎(chǔ)上采用理論計(jì)算的手法，最后對(duì)觀測(cè)的結(jié)果進(jìn)行整理和歸類，這種常用的方法在黑洞的情形中卻失效了，似乎采用相反的方法才能有效。科學(xué)家積累了很多令人滿意的理論方法，他們?nèi)匀辉诿鞲玫睦碚撃Ｐ?，以采用最好的視覺(jué)手法展示黑洞的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

聯(lián)合團(tuán)隊(duì)的研究成果證實(shí)，在一個(gè)旋轉(zhuǎn)黑洞內(nèi)部的奇點(diǎn)附近出現(xiàn)了大幅度的曲率值波動(dòng)，甚至在某些時(shí)空區(qū)域產(chǎn)生了曲率負(fù)值，而曲率負(fù)值與所謂的“引力磁場(chǎng)”或以引力模擬的普通磁場(chǎng)存在物理的關(guān)聯(lián)，旋轉(zhuǎn)的能量為引力磁場(chǎng)提供了動(dòng)力機(jī)制，這種機(jī)制被認(rèn)為是產(chǎn)生巨大黑洞噴流的動(dòng)力之源，天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)，星系中心存在超大質(zhì)量的黑洞，從黑洞旋轉(zhuǎn)軸的兩端發(fā)出了巨大的噴流。一旦獲得了黑洞視界內(nèi)時(shí)空曲率分布的清晰圖譜，天文學(xué)家就能更好地解釋黑洞物理學(xué)的一些問(wèn)題，諸如：在一些星系中存在黑洞的噴發(fā)，在另一些星系中則不存在黑洞的噴發(fā)，我們的銀河系似乎停止了巨大的噴發(fā)。

（評(píng)述：科學(xué)研究遵循了兩種基本的方法：歸納法和演繹法，歸納法從個(gè)別到一般，從現(xiàn)象到本質(zhì)，從中找出事物的共性和規(guī)律性；演繹法從一般到個(gè)別，從本質(zhì)到現(xiàn)象，從一般性前提推導(dǎo)個(gè)別的結(jié)論。歸納法和演繹法存在相互補(bǔ)充、融合和滲透的通道，兩者在一定的條件下發(fā)生相互轉(zhuǎn)化。從一般到個(gè)別的演繹思維和從個(gè)別到一般的歸納思維僅存在形式上的邏輯矛盾，科學(xué)研究或者采用歸納法，或者采用演繹法，更多地采用兩者相結(jié)合的綜合方法。

陶森大學(xué)的聯(lián)合團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)用數(shù)學(xué)方法模擬黑洞的內(nèi)部構(gòu)造，他們使用了歸納和演繹相結(jié)合的綜合方法。人們看不到黑洞的內(nèi)部構(gòu)造，任何信息似乎都湮滅在黑洞的內(nèi)部。天文學(xué)家通過(guò)觀測(cè)獲得了個(gè)別、特殊的證據(jù)，。物理學(xué)家以觀測(cè)數(shù)據(jù)作為已知的條件，以物理數(shù)學(xué)的手段模擬黑洞的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，已知黑洞的引力、質(zhì)量和自旋的參數(shù)，以廣義相對(duì)論為理論基礎(chǔ)，以數(shù)學(xué)計(jì)算為工具，他們計(jì)算出黑洞視界內(nèi)曲率的大小，通過(guò)數(shù)字技術(shù)的整合方法得到了黑洞內(nèi)部結(jié)構(gòu)的視覺(jué)圖像，從中解釋了黑洞巨大噴發(fā)的形成機(jī)理。）

（編譯：2016-7-6）