黑洞有很多值得注意的地方，尤其是它们的简单性。它们只是”洞”。是 "黑色的"。这种简单性使我们能够在黑洞和其他物理学分支之间得出惊人的相似之处。例如，一个研究小组已经表明，一种特殊的粒子可以存在于一对黑洞周围，其方式类似于电子可以存在于一对氢原子周围。这是 "引力分子 "的第一个例子。这种奇怪的物体可能会给我们暗示暗物质的身份和时空的最终性质。

耕作领域

为了理解9月份发表在预印本数据库arXiv上的新研究如何解释引力分子的存在，我们首先需要探索现代物理学中最基本的但可悲的是几乎从未谈论过的一个方面：场。

场是一种数学工具，它告诉你当你在宇宙中从一个地方到另一个地方时，你可能会发现什么。例如，如果你曾经看过电视上关于当地温度的天气报告，你看到的就是一个便于观看的场的代表。当你在你的城市或县里旅行时，你会知道你可能会发现什么样的温度，以及在哪里以及你是否需要带一件外套。

这种场被称为 "标量 "场，因为 "标量 "是 "只有一个数字 "的虚拟的数学表达方式。在物理学领域还有其他类型的场，如 "矢量 "场和 "张量 "场，它们为时空中的每个位置提供一个以上的数字。例如，如果你在屏幕上看到一张风速和风向的地图，你看到的就是一个矢量场。但就本研究论文而言，我们只需要了解标量场。

原子力夫妇

在20世纪中期的辉煌时期，物理学家们采用了场的概念。对数学家来讲，场的概念已经存在了几个世纪，这些数学家对其性质和领域进行了研究。

他们意识到，场不仅仅是方便的数学噱头。它们实际上描述了关于现实内部运作的一些超级基本的东西。他们发现，基本上，宇宙中的一切都真的是一个场。

以不起眼的电子为例。我们从量子力学中知道，要准确地确定一个电子在任何特定时刻的位置是相当困难的。当量子力学第一次出现时，这是一个相当讨厌的混乱机制，要理解和解开，直到"场"这一概念的出现。

在现代物理学中，我们将电子表示为一个场：一个数学对象，它告诉我们下次看时可能会发现电子的位置。这个场会对它周围的世界产生反应：比如说，由于附近原子核的电影响并修改自身以改变我们应该看到电子的位置。

最终的结果是，电子只能出现在原子核周围的某些区域，从而产生了整个化学领域的一些效应和变化。

而现在是黑洞部分，在黑洞的研究领域，场的概念开始普及。在原子物理学中，你可以用三个数字完全描述一个基本粒子（如电子）：其质量、自旋和电荷。而在引力物理学中，你可以用三个数字完全描述一个黑洞：它的质量、它的自旋和它的电子电荷。

这难道是个巧合吗？不是！这个问题还没有定论，但目前我们可以利用这种相似性来更好地理解黑洞。

在我们刚刚探索的粒子物理学的专业术语中，你可以把原子描述为一个被电子场包围的微小原子核。该电子场对原子核的存在做出反应，并允许电子只出现在某些区域。两个核周围的电子也是如此，例如在氢（H2）这样的双原子分子中。

你可以类似地描述黑洞的环境。想象一下，黑心的微小奇点有点类似于原子核，而周围的环境是一个通用的标量场，类似于描述亚原子粒子的环境。该标量场对黑洞的存在做出反应，并允许其相应的粒子只出现在某些区域。而且就像在双原子分子中一样，你也可以描述两个黑洞周围的标量场，就像在一个双子黑洞系统中。

该研究的作者发现，标量场确实可以存在于双子黑洞周围。更重要的是，它们可以自己形成某些模式，类似于电子场在分子中的排列方式。因此，标量场在这种情况下的行为模仿了电子在双原子分子中的行为，因此被称为 "引力分子"。

为什么对标量场感兴趣？嗯，首先，我们不了解暗物质或暗能量的性质，而且暗能量和暗物质都有可能是由一个或多个标量场组成的），就像电子是由电子场组成的一样。

如果暗物质确实由某种标量场组成，那么这个结果意味着暗物质将以一种非常奇怪的状态存在于双体黑洞周围。神秘的暗粒子必须存在于非常具体的轨道中，就像电子在原子中一样。但是双体黑洞不会永远存在；它们会发出引力辐射，最终碰撞并凝聚成一个黑洞。这些暗物质标量场会影响在这种碰撞中发出的任何引力波，因为它们会过滤、偏转和重塑通过暗物质密度增加区域的任何波。这意味着我们也许能够在现有的引力波探测器中以足够的灵敏度探测到这种暗物质。

简而言之：我们很快就能确认引力分子的存在，并通过它打开一扇通往我们宇宙中隐藏的暗部的窗口。