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新研究将时空也量子化 黑洞“奇点”悖论有解

按照回圈量子理论,时空由小方块结构的基础物质构成,不能分割得再小了,因此引力奇点不存在。(ShutterStock)

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【大纪元2019年01月04日讯】(大纪元记者张妮编译报导)最新两份物理界前沿论文都表示,利用回圈量子力学理论(Loop Quantum Theory)终于能够解释数十年来相对论无法解释的黑洞的引力奇点的问题——黑洞中心应该不是一个具有无限引力的“点”,而是一个像漏斗细颈一样的、通往另一个时空的“秘密通道”。

爱因斯坦著名的相对论在解释了这个物理世界几乎一切后,在黑洞中心定律的解释上遭遇了难题。黑洞是科学家们探测到的宇宙中存在的一种物体,科学家把它的边界叫做“事件视界”(event horizon),发现任何进入这个地带的物体都被黑洞吸进去,无法逃逸,包括光线。

科学家把黑洞的中心称为“引力奇点”(singularity),把它描绘成是一个体积无限小、密度无限大、引力无限大的“点”,能把一切物质“压缩”成无限小。在这个奇点,所有理论的公式都不再适用,因此科学家们知道这个认知不够全面。

近年来,一些科学家利用回圈量子力学终于有了一些突破。首先解释了“宇宙大爆炸”生成论的特性。最近两篇发表在《物理评论快报》(Physical Review Letters)和《物理评论D》(Physical Review D)上的论文,又解释了上述的黑洞难题。

宾夕法尼亚州万有引力和宇宙学研究所(Penn State Institute for Gravitation and the Cosmos)负责人Abhay Ashtekar说:“相对论认为宇宙中有这样的地方,那里引力无限大,时空不存在了。我们把这些地方称为引力奇点。但是即便爱因斯坦本人也认为,相对论的这一局限性是因为没有把量子学考虑进去。”

Ashtekar和同事利用回圈量子学进行的研究认为——黑洞的引力奇点并不存在。

合作研究者、路易斯安那州立大学(Louisiana State University)的Parampreet Singh解释说,爱因斯坦的理论把时空看成是可以切割成无限小的物质,这就是推论出其内部引力无限大的理论基点。

“按照回圈量子理论,时空由小方块结构的基础物质构成,不能分割得再小了。我们的研究显示,这是黑洞内部的情况,因此引力奇点不存在。”

他们用回圈量子理论推测出,黑洞中心是一个漏斗状的、通向另一个时空的通道。

Ashtekar说:“这些方块状的几何单元体,比我们目前知识手段能探测到的物体还要小上好几个数量级,但是我们有精确的数学公式来推导它们的行为规律。它们能够解释奇点难题。”◇

责任编辑:朱涵儒

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2019-01-04 5:41 PM
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