理論物理學家提出了一種潛在的解決方案，以解決現代物理學中最令人困惑的問題之一：奇異悖論。通過修改愛因斯坦的一般理論研究人員在一項新研究中建議，這是一個無限曲率的黑洞的中心，可以用高度彎曲但規則的時空區域取代。
“奇點是宇宙的區域，使空間，時間和物質被壓碎並延伸到不存在的區域，”研究合著者羅比·亨尼加爾（Robie Hennigar）英國達勒姆大學（Durham University）的博士後研究員通過電子郵件告訴Live Science。 “這是一個非常嚴重的問題，好像奇異性在我們的宇宙中確實存在，這對科學來說是災難性的。
“我們不能再使用他繼續說道，為了預測過去和現在的未來。由於這些原因，大多數實踐科學家都期望奇異性不是物理的，而是告訴我們，一般的相對性必須由更完整的理論代替，以描述近乎奇異的宇宙。”
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糾正愛因斯坦
自1915年引入以來，一般相對論在解釋天體物理和宇宙學現象方面取得了非常成功的成功，包括黑洞的形成，中子恆星的結構和和宇宙的進化。
但是，該理論具有根本的局限性。它與，它在最小的尺度下控制顆粒的行為，並在黑洞中心和在。
為了解決這個問題，研究人員使用了一種稱為量子重力的概念，該概念通常用於統一愛因斯坦與量子力學的一般相對論，該量子可以預測空白空間中的連續粒子創造和殲滅，以及包括重力在內的所有領域的永久波動。他們的研究於2月發表在《期刊》上物理字母b，這表明在極高的能量或令人難以置信的小距離下，應該通過其方程式中的一系列附加術語來修改一般相對論。
“在亨尼加爾說，人們認為，將系統的能量和動量與空間曲率相關的各個方程式與已知物理原理一致的方程式。
通過將這些修改納入其計算中，研究人員研究了黑洞在此修訂後的框架下如何行為。他們的結果表明，當包括無限數量的新術語時，奇異性就會消失。黑洞的核心變成了高度彎曲但規則的時空區域，而不是無限緻密的點。
測試理論
儘管新模型在數學上解決了奇異性問題，但必須通過觀察來測試科學理論。研究人員承認，直接確認他們的想法提出了重大挑戰。
“缺乏奇點本身很難在實驗上進行測試，因為它會發生在黑洞內或宇宙的開始時，”帕勃羅·卡諾（Pablo Cano）巴塞羅那大學的博士後研究員，另一位研究的合著者在一封電子郵件中告訴Live Science。 “但是，我們可以尋找導致奇異性解決的理論的簽名。
Cano補充說：“我們認為在更強的重力場中會變大的一般相對性的修改，但否則很小。” “這意味著，例如，來自黑洞碰撞的引力波 - 引力場比在- 提供一種尋找這些效果的方法。”
另一個有希望的途徑是對早期宇宙的研究。如果這種修飾的重力理論的影響影響了宇宙通脹 - 大爆炸之後的快速擴張 - 可能會印在原始引力波中這些變化的證據。針對這些信號的未來實驗可能有助於測試該理論的有效性。
下一步
此外，還需要進一步的理論工作來確定無奇異性黑洞是否可以通過重力崩潰自然形成，以及團隊的方法是否可以解決其他類型的奇點，例如與大爆炸相關的奇點。
“最近我們已經表明，在此框架內，某種類型的物質的崩潰引起了這些常規黑洞的形成。”巴勃羅·布宜諾，巴塞羅那大學的研究員和該研究的合著者。 “我們想根據更一般的假設進行測試。這可能會引起其他領域的有趣特徵，例如明確的模型通常，通常的大爆炸場景被一系列永無止境的廣闊階段所取代。”
