环量子引力理论可以回答黑洞的基本问题

2022-02-27 / 作者:猫咪资讯 / 来源:网络整理 / 阅读:749 /
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圈量子引力是一种利用量子力学将引力物理扩展到爱因斯坦广义相对论之外的理论。先前在环圈量子引力中的工作分析了大爆炸的量子本质,现在发表在《物理评论快报》和《物理评论D》杂志上的两项新工作将这些结果扩展到黑洞内部。一位艺术家对黑洞中环形量子引力效应的描绘。图像的下半部分描绘了黑洞,根......

圈量子引力是一种利用量子力学将引力物理扩展到爱因斯坦广义相对论之外的理论。先前在环圈量子引力中的工作分析了大爆炸的量子本质,现在发表在《物理评论快报》和《物理评论D》杂志上的两项新工作将这些结果扩展到黑洞内部。

An artist’s depiction of loop quantum gravity effects in a black hole. The bottom half of the image depicts the black hole which, according to general relativity, traps everything including light. Loop quantum gravity overcomes this tremendous pull and liberates everything shown in the top half of image, thus solving the fundamental problem of black hole singularity. Image credit: A. Corichi & J.P. Ruiz.

一位艺术家对黑洞中环形量子引力效应的描绘。图像的下半部分描绘了黑洞,根据广义相对论,黑洞捕捉包括光在内的一切。环形量子引力克服了这种巨大的拉力,解放了图像上半部分显示的一切,从而解决了黑洞奇点的根本问题。影像学分:a .科里奇& ampJ.P. Ruiz。

黑洞是一种神秘的物体,它的外缘被称为事件视界,捕捉包括光在内的一切。

爱因斯坦的广义相对论预言,一旦一个物体落在事件视界内,它最终会在被称为奇点的黑洞中心被完全粉碎。

在奇点的这一点上,引力是无限的,所有已知的物理定律都被打破了,包括爱因斯坦的理论。

在过去的几十年里,理论物理学家一直在通过复杂的数学方程质疑奇点是否真的存在,但直到现在都没有什么成功。

宾夕法尼亚州立大学引力和宇宙研究所所长阿沛·阿什塔卡尔教授说:“我们今天拥有的最好的引力理论是广义相对论,但它有局限性。

“例如,广义相对论预测宇宙中有一些地方引力变得无限大,时空简单结束。我们称这些地方为奇点。但就连爱因斯坦也认为,广义相对论的这种局限性是因为它忽略了量子力学。”

Ashtekar教授和他的同事,路易斯安那州立大学的Parampreet Singh教授和宾夕法尼亚州立大学的Javier Olmedo博士开发了新的数学方程,描述了环形量子引力中的黑洞,并表明黑洞奇点不存在。

“在爱因斯坦的理论中,时空是一个可以被分割成我们想要的小块的织物。这本质上是引力场变得无限的奇点的原因,”辛格教授说。

“在环圈量子引力中,时空的织物具有瓦片状的结构,这种结构不能被分割到最小的瓦片之外。我们已经表明,黑洞内部就是这种情况,因此不存在奇点。”

环量子引力预测的不是奇点,而是通向时空另一分支的漏斗。

“这些瓷砖般的几何单位& # 8212;叫做量子激发& # 8212;解决奇点问题的方法比我们用今天的技术能探测到的要小几个数量级,但我们有精确的数学方程来预测它们的行为,”Ashtekar教授说。

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Abhay Ashtekar等人,2018年。克鲁斯卡尔黑洞的量子变形。《列特物理学报》第121卷第24期;doi:10.1103/physrevlett . 121.241301

Abhay Ashtekar等人,2018年。克鲁斯卡尔时空的量子扩展。物理版本d98(12);doi: 10.1103/PhysRevD.98.126003


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