新的研究表明，被称为“kugelblitz”的极端物体——完全由光形成的黑洞——在我们的宇宙中是不可能存在的，这挑战了爱因斯坦的广义相对论。这一发现对宇宙学模型提出了重大限制，并证明了量子力学和广义相对论如何能够协调一致，以解决复杂的科学问题。

　　黑洞是宇宙中最有趣、最奇异的物体之一，它是一种巨大的物体，具有如此强大的引力，甚至连光都无法逃脱它的控制。通常，它们是由大质量恒星在生命周期结束时的坍缩形成的，此时内核热核反应产生的压力不再能够抵消重力。

　　然而，关于黑洞的形成，存在着更多奇特的假设。其中一个理论涉及到“kugelblitz”的产生，在德语中是“球状闪电”的意思。(复数形式是“kugelblitz”。)

　　“kugelblitz是一个假想的黑洞，它不是由‘普通物质’(其主要成分是质子、中子和电子)的坍缩形成的，而是由集中大量的电磁辐射(如光)形成的，”该研究的合著者、滑铁卢大学和加拿大圆周理论物理研究所的物理学家jos

　　Polo-Gómez在一封电子邮件中告诉Live Science。

　　“尽管光没有质量，但它确实携带能量，”Polo-Gómez说，并补充说，在爱因斯坦的广义相对论中，能量负责在时空中产生曲率，从而导致引力吸引。“正因为如此，原则上光形成黑洞是可能的——如果我们把足够多的光集中在一个足够小的体积里，”他说。

　　这些原理在经典广义相对论下是正确的，但它不能解释量子现象。为了探索量子效应对kugelblitz形成的潜在影响，Polo-Gómez和他的同事研究了Schwinger效应的影响。

　　马德里康普顿斯大学粒子与宇宙物理研究所(IPARCOS)的主要研究作者álvaro álvarez-Domínguez在一封电子邮件中告诉《生活科学》杂志:“当存在令人难以置信的强烈电磁能量时——例如，由于光的大量集中——部分能量会以电子-正电子对的形式转化为物质。”“这是一种叫做施温格效应的量子效应。它也被称为真空极化。”

　　他们的研究已被《物理评论快报》(Physical Review Letters)接受发表，但尚未发表。在这项研究中，研究小组计算了电磁场中产生的正电子对消耗能量的速率。如果这个速率超过给定区域内电磁场能量的补充速率，则无法形成库格尔闪电战。

　　研究小组发现，即使在最极端的情况下，纯光也永远无法达到形成黑洞所需的能量阈值。

　　“我们所证明的是，kugelblitze是不可能通过集中光线形成的，无论是在实验室人工还是在自然发生的天体物理场景中，”同样来自IPARCOS的研究合著者Luis J. Garay告诉《生活科学》。“例如，即使我们使用地球上最强烈的激光，我们仍然距离制造kugelblitz所需的强度有50多个数量级的距离。”

　　这一发现具有深远的理论意义，极大地限制了先前假设kugelblitz存在的天体物理学和宇宙学模型。它也粉碎了在实验室环境下通过电磁辐射产生黑洞来进行实验研究的任何希望。

　　尽管如此，这项研究的积极结果表明，量子效应可以有效地整合到涉及重力的问题中，从而为实际的科学问题提供明确的答案。

　　“从理论的角度来看，这项工作展示了量子效应如何在理解天体物理物体的形成机制和外观方面发挥重要作用，”Polo-Gómez说。

　　受他们发现的启发，研究人员计划继续探索量子效应对各种引力现象的影响，这既有现实意义，也有基础意义。

　　“我们中的一些人对继续研究量子物质的引力特性非常感兴趣，特别是在量子物质违反传统能量条件的情况下，”同样来自滑铁卢大学和圆周研究所的爱德华多Martín-Martínez说。“原则上，这种类型的量子物质可以产生奇异的时空，产生排斥性引力等效应，或者产生像阿尔库别雷曲速引擎或可穿越虫洞这样的奇异解决方案。”