在物理学界引发轰动的最新研究中，数学家们成功颠覆了霍金50年前的一项著名猜想，证明了极端黑洞的存在可能性。这一突破性发现由麻省理工学院的克里斯托夫・凯勒（Christoph Kehle）和斯坦福大学的瑞安・昂格尔（Ryan Unger）共同完成，他们通过数学方法证明了这种特殊黑洞的潜在存在，这一成果与霍金等人在1973年提出的黑洞热力学第三定律相悖。
极端黑洞是一种极为特殊的天体，其表面或事件视界的引力为零，意味着其表面不吸引任何物质。然而，如果将粒子推向黑洞中心，这些粒子仍然无法逃逸。由于黑洞的温度与其表面重力成正比，表面重力不存在即意味着黑洞没有温度，因此无法发射热辐射。这与霍金的霍金辐射理论相矛盾，后者认为黑洞并非完全“黑暗”，而是能以特定方式缓慢向外辐射能量，逐渐失去质量并最终可能消失。
据天脉网了解，凯勒和昂格尔的研究不仅证明了极端黑洞的存在可能性，还表明这种情况并不会导致裸奇点的存在。诺贝尔奖得主彭罗斯曾提出，自然界不允许裸奇点存在，因为其存在将破坏宇宙的因果性，奇点附近的空间区域可能会允许违反因果关系的行为，导致时间和空间在局部变得不再有序。哥伦比亚大学数学家艾琳娜・乔治（Elena Giorgi）评价道：“这是数学回馈物理学的一个很棒的例子。”
极端黑洞的形成与黑洞的电荷和自旋速度密切相关。当带电荷的物质掉入黑洞后，由于角动量守恒，黑洞的自旋速度会增加，同时黑洞本身也会带上电荷。理论上，随着黑洞吸入越来越多物质，其电荷量和转速将会无限增大，从而形成极端黑洞。对于极端黑洞，只要再加上任何一点电荷，其视界就会消失，留下一个裸奇点，且其表面不再吸引任何东西。
1973年，霍金、约翰・巴丁、布兰登・卡特提出，极端黑洞不可能形成，指出黑洞的表面引力不可能在有限时间内降至零。三位科学家认为，任何允许黑洞的电荷或自旋达到极限的过程都有可能导致黑洞视界完全消失。学界普遍认为，没有视界的黑洞（即裸奇点）是不可能存在的。此外，由于黑洞的温度和表面重力呈正比，如果没有表面重力，黑洞也不会有温度，这样黑洞就无法发射热辐射。然而，霍金提出，向外发出辐射是黑洞的必备属性。
凯勒和昂格尔的研究始于对带电黑洞形成的探索，他们意外发现了一种构建具有极高电荷量的黑洞的方法，这是极端黑洞的一个重要标志。他们从一个不旋转、没有电荷的黑洞开始，模拟其被放置到标量场中可能发生的情况。通过利用磁场脉冲冲击黑洞，为其增加电荷，这些脉冲为黑洞提供了电磁能量，也增加了黑洞的质量。通过发射漫射的低频脉冲，他们发现黑洞质量的增速可以大于电荷的增速，这意味着黑洞能从亚极端状态向极端状态转变。
尽管凯勒和昂格尔利用数学方法证明了极端黑洞理论的存在，但这并不意味着极端黑洞一定存在。理论中的例子具有最大电荷量，但目前人类还没有观测到明显带有电荷的黑洞。找到一个快速自旋的黑洞更有可能，因此凯勒和昂格尔还想构建一个模型，让黑洞能够在自旋速度上达到极限。然而，构建这样一个模型在数学上的挑战更大，他们目前才刚刚开始着手研究。
凯勒和昂格尔一直在尝试利用数学方法探索黑洞的秘密。2023年，凯勒和他的老师艾琳娜等还通过一项长达1000页的研究证明，在数学意义上，缓慢自旋的黑洞是稳定的。这对于验证广义相对论很重要，因为如果在数学意义上不稳定，那么可能意味着基础理论存在问题。而今年最新发表的研究，不仅颠覆了霍金的猜想，也为广义相对论、量子力学、弦理论等前沿领域的研究提供了新见解。
