นักฟิสิกส์เชิงทฤษฎีได้เสนอวิธีแก้ปัญหาที่อาจเกิดขึ้นกับหนึ่งในปัญหาที่ทำให้งงที่สุดในฟิสิกส์สมัยใหม่:ความขัดแย้งที่เป็นเอกเทศ โดยการปรับเปลี่ยนทฤษฎีทั่วไปของ Einsteinศูนย์กลางของหลุมดำที่มีความโค้งที่ไม่มีที่สิ้นสุดสามารถถูกแทนที่ด้วยพื้นที่อวกาศที่โค้งงอสูง แต่ปกตินักวิจัยแนะนำในการศึกษาใหม่
"เอกพจน์เป็นภูมิภาคของจักรวาลที่พื้นที่เวลาและสสารถูกบดขยี้และยืดออกไปสู่การไม่มีอยู่"Robie Hennigarนักวิจัยหลังปริญญาเอกที่ Durham University ในสหราชอาณาจักรบอกกับ Live Science ทางอีเมล "นี่เป็นปัญหาที่ร้ายแรงมากราวกับว่ามีความเป็นเอกเทศในจักรวาลของเรามันจะเป็นหายนะสำหรับวิทยาศาสตร์
“ เราไม่สามารถใช้สมการของเพื่อทำนายอนาคตจากอดีตและปัจจุบัน "เขากล่าวต่อ" ด้วยเหตุผลเหล่านี้นักวิทยาศาสตร์ที่ฝึกหัดส่วนใหญ่คาดหวังว่าความเป็นเอกเทศนั้นไม่ใช่ทางกายภาพ แต่กำลังบอกเราว่าสัมพัทธภาพทั่วไปจะต้องถูกแทนที่ด้วยทฤษฎีที่สมบูรณ์ยิ่งขึ้นเพื่ออธิบายจักรวาลใกล้เอกพจน์ "
ที่เกี่ยวข้อง:
แก้ไข Einstein
นับตั้งแต่เปิดตัวในปี 1915 สัมพัทธภาพทั่วไปประสบความสำเร็จอย่างน่าทึ่งในการอธิบายปรากฏการณ์ทางดาราศาสตร์และดาราศาสตร์และดาราศาสตร์รวมถึงการก่อตัวของหลุมดำโครงสร้างของดาวนิวตรอนและและวิวัฒนาการของจักรวาล
อย่างไรก็ตามทฤษฎีมีข้อ จำกัด พื้นฐาน มันเข้ากันไม่ได้กับซึ่งควบคุมพฤติกรรมของอนุภาคในระดับที่เล็กที่สุดและทำนายความเป็นเอกเทศ - จุดของความหนาแน่นที่ไม่มีที่สิ้นสุด - ที่ศูนย์กลางของหลุมดำและที่-
เพื่อแก้ไขปัญหานี้นักวิจัยใช้แนวคิดที่เรียกว่าแรงโน้มถ่วงควอนตัมซึ่งมักใช้ในความพยายามที่จะรวมสัมพัทธภาพทั่วไปของ Einstein กับกลศาสตร์ควอนตัมซึ่งทำนายการสร้างอนุภาคอย่างต่อเนื่องและการทำลายล้างในพื้นที่ว่าง การศึกษาของพวกเขาตีพิมพ์ในเดือนกุมภาพันธ์ในวารสารตัวอักษรฟิสิกส์ bแสดงให้เห็นว่าในพลังงานที่สูงมากหรือระยะทางเล็ก ๆ อย่างไม่น่าเชื่อสัมพัทธภาพทั่วไปควรได้รับการแก้ไขโดยชุดคำศัพท์เพิ่มเติมที่ไม่มีที่สิ้นสุดในสมการของมัน
"ในหนึ่งพิจารณาการแก้ไขทั้งหมดกับสมการที่เกี่ยวข้องกับพลังงานและโมเมนตัมของระบบที่มีความโค้งของกาลอวกาศที่สอดคล้องกับหลักการทางกายภาพที่รู้จักกัน "Hennigar กล่าว" วิธีการที่แตกต่างกันของแรงโน้มถ่วงควอนตัมจะให้ความสำคัญที่แตกต่างกันในเงื่อนไขที่แตกต่างกันในสมการ
โดยการรวมการดัดแปลงเหล่านี้เข้ากับการคำนวณของพวกเขานักวิจัยตรวจสอบว่าหลุมดำจะทำงานอย่างไรภายใต้กรอบการแก้ไขนี้ ผลการศึกษาของพวกเขาแสดงให้เห็นว่าเมื่อมีการรวมคำศัพท์ใหม่จำนวน จำกัด แล้วความเป็นเอกเทศก็หายไป แทนที่จะเป็นจุดที่หนาแน่นอย่างไม่ จำกัด แกนกลางของหลุมดำกลายเป็นช่วงเวลาที่โค้งงอสูง แต่ปกติ
การทดสอบทฤษฎี
แม้ว่าโมเดลใหม่จะแก้ไขปัญหาความเป็นเอกเทศในทางคณิตศาสตร์ แต่ทฤษฎีทางวิทยาศาสตร์จะต้องทดสอบผ่านการสังเกตในที่สุด นักวิจัยยอมรับว่าการยืนยันความคิดของพวกเขาโดยตรงนำเสนอความท้าทายที่สำคัญ
“ การขาดความเป็นเอกเทศนั้นยากที่จะทดสอบการทดลองเพราะมันจะเกิดขึ้นภายในหลุมดำหรือที่จุดเริ่มต้นของจักรวาล”Pablo Canoนักวิจัยหลังปริญญาเอกที่มหาวิทยาลัยบาร์เซโลนาและผู้เขียนร่วมอีกคนหนึ่งของการศึกษาบอกกับวิทยาศาสตร์การแสดงสดทางอีเมล "อย่างไรก็ตามเราสามารถมองหาลายเซ็นของทฤษฎีที่นำไปสู่การแก้ไขความเป็นเอกเทศ
“ การปรับเปลี่ยนสัมพัทธภาพทั่วไปที่เราพิจารณาว่ามีขนาดใหญ่ขึ้นในสนามแรงโน้มถ่วงที่แข็งแกร่ง แต่มีขนาดเล็กมาก” คาโนกล่าวเสริม "นี่หมายความว่าตัวอย่างเช่นคลื่นความโน้มถ่วงที่มาจากการชนของหลุมดำ - ที่สนามแรงโน้มถ่วงแข็งแกร่งกว่าใน- ให้วิธีการค้นหาเอฟเฟกต์เหล่านี้ "
อีกถนนที่มีแนวโน้มคือการศึกษาจักรวาลยุคแรก หากผลกระทบของทฤษฎีแรงโน้มถ่วงที่ได้รับการดัดแปลงนี้มีอิทธิพลต่ออัตราเงินเฟ้อของจักรวาล - การขยายตัวอย่างรวดเร็วซึ่งตามบิ๊กแบง - หลักฐานของการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้อาจถูกตราตรึงอยู่ในคลื่นความโน้มถ่วงยุคแรก การทดลองในอนาคตที่กำหนดเป้าหมายสัญญาณเหล่านี้สามารถช่วยทดสอบความถูกต้องของทฤษฎี
ขั้นตอนต่อไป
นอกจากนี้ยังจำเป็นต้องมีการทำงานเชิงทฤษฎีเพิ่มเติมเพื่อตรวจสอบว่าหลุมดำที่ปราศจากเอกพจน์สามารถก่อตัวขึ้นตามธรรมชาติผ่านการล่มสลายของแรงโน้มถ่วงและวิธีการของทีมสามารถจัดการกับความแปลกประหลาดประเภทอื่น ๆ เช่นที่เกี่ยวข้องกับบิ๊กแบงหรือไม่
“ เมื่อเร็ว ๆ นี้เราได้แสดงให้เห็นว่าการล่มสลายของสสารบางประเภทก่อให้เกิดขึ้นภายในกรอบนี้เพื่อการก่อตัวของหลุมดำปกติเหล่านี้” กล่าวPablo Buenoนักวิจัยที่มหาวิทยาลัยบาร์เซโลนาและผู้เขียนร่วมของการศึกษา "เราต้องการทดสอบสิ่งนี้ภายใต้สมมติฐานทั่วไปมากขึ้นสิ่งนี้อาจก่อให้เกิดคุณสมบัติที่น่าสนใจในพื้นที่อื่น ๆ เช่นแบบจำลองที่ชัดเจนของซึ่งสถานการณ์ของบิ๊กแบงปกติจะถูกแทนที่ด้วยซีรีส์ที่ไม่มีวันสิ้นสุดของขั้นตอนที่กว้างขวางและการทำสัญญา "
