ทีมนักวิทยาศาสตร์ได้พัฒนาสูตรสำหรับหลุมดำที่กำจัดหนึ่งในแง่มุมที่น่าเป็นห่วงมากที่สุดของฟิสิกส์: ความเป็นเอกเทศกลางจุดที่ทฤษฎีกฎหมายและนางแบบของเราทั้งหมด
หากคุณกำลังจะออกแบบวัตถุเพื่อรักษาความลึกลับในขณะที่เป็นปัญหาอย่างเต็มที่คุณไม่สามารถทำได้ดีไปกว่าก-
ก่อนอื่นขอบเขตด้านนอกของ Cosmic Titans เหล่านี้เป็นพื้นผิวการดักจับแสงทางเดียวที่เรียกว่าจุดที่แรงโน้มถ่วงของหลุมดำนั้นทรงพลังมากจนแม้แต่แสงก็สามารถหลบหนีได้ ซึ่งหมายความว่าไม่มีข้อมูลใดที่สามารถหลบหนีจากภายในหลุมดำได้ดังนั้นเราจึงไม่สามารถสังเกตเห็นหรือวัดสิ่งที่อยู่ในใจได้โดยตรง
การใช้คณิตศาสตร์ของทฤษฎีแรงโน้มถ่วงของไอน์สไตน์ในปี 1915 เรียกว่านักวิทยาศาสตร์สามารถจำลองการตกแต่งภายในของหลุมดำ ปัญหาคือเมื่อพวกเขาทำเช่นนี้สัมพัทธภาพทั่วไปบอกเราว่าค่าทางคณิตศาสตร์ทั้งหมดไปที่อินฟินิตี้ที่ "เอกพจน์" ที่เป็นหัวใจของหลุมดำ
การวิจัยใหม่นี้ชี้ให้เห็นว่า "หลุมดำธรรมดา" โดยไม่มีความเป็นเอกเทศกลาง - ฟิสิกส์เทียบเท่ากับการมีเค้กของคุณและกินมัน - อาจเป็นมากกว่าแค่ความฝันไข้ของนักฟิสิกส์ที่มีความหวัง
"ความเป็นเอกเทศเป็นส่วนที่ลึกลับและมีปัญหาที่สุดของหลุมดำมันเป็นที่ที่แนวคิดของเราพื้นที่และเวลาแท้จริงแล้วไม่สมเหตุสมผลอีกต่อไป "สมาชิกทีมศึกษา Robie Hennigar นักวิจัยที่ Durham University ในอังกฤษบอกกับ Space.com" ถ้า Black Holes ไม่มีความเป็นเอกเทศพวกเขาจะธรรมดามากขึ้น "
ที่เกี่ยวข้อง:
ความเป็นเอกเทศ: นักฟิสิกส์ต้องการสิ่งหนึ่ง
ทฤษฎีทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์ระบุว่าวัตถุที่มีเส้นโค้งมวลเป็นผ้าของอวกาศ-เวลา (สามมิติของอวกาศรวมกันด้วยมิติของเวลา) และแรงโน้มถ่วงเกิดขึ้นจากความโค้งนี้ ยิ่งมวลมากเท่าไหร่ความโค้งของอวกาศก็จะยิ่งมากขึ้นและยิ่งอิทธิพลของแรงโน้มถ่วงมากขึ้น ทั้งหมดนี้คำนวณด้วยสมการที่สนับสนุนสัมพัทธภาพทั่วไป:สมการภาคสนามของ Einstein
"วิธีที่เส้นโค้งเวลาอวกาศถูกกำหนดโดยสมการฟิลด์ไอน์สไตน์ซึ่งเป็นรากฐานที่สำคัญของสัมพัทธภาพทั่วไป" สมาชิกในทีม Pablo Antonio Cano Molina-Niñirolaของสถาบันวิทยาศาสตร์จักรวาลของมหาวิทยาลัยบาร์เซโลนา (ICCUB) ในสเปนบอกกับ Space.com
"สมการเหล่านี้ประสบความสำเร็จอย่างมากเนื่องจากพวกเขาทำนายปรากฏการณ์ที่สังเกตได้มากมายในจักรวาลจาก
การเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์เพื่อวิวัฒนาการของ
และการมีอยู่ของหลุมดำ "เขากล่าวเสริม" แต่พวกเขาก็ทำนายการมีอยู่ของเอกพจน์และนี่เป็นปัญหา "
Black Holes-ภูมิภาคของอวกาศ-เวลาที่มีความโค้งมาก-แรกเกิดขึ้นเป็นแนวคิดจากการแก้ปัญหาไปจนถึงสมการภาคสนามของ Einstein ที่นักฟิสิกส์และนักดาราศาสตร์ชาวเยอรมันแนะนำ
Karl Schwartzchildในขณะที่เขาทำหน้าที่ในแนวหน้าในช่วงสงครามโลกครั้งที่หนึ่งในปี 1915 โซลูชั่นเหล่านี้ไปที่อินฟินิตี้ที่ศูนย์กลางของภูมิภาคนั้น นักฟิสิกส์ไม่ชอบ Infinities เนื่องจากพวกเขาบ่งบอกถึงการพังทลายหรือความไม่สมบูรณ์ของแบบจำลองของพวกเขาหรือแนะนำสิ่งที่ไม่เป็นไปตามทางกายภาพทั้งหมด นั่นหมายถึงสิ่งที่น่าเป็นห่วงและไม่พึงปรารถนาสำหรับนักฟิสิกส์
“ โดยทั่วไปแล้วสัมพัทธภาพการตกแต่งภายในของหลุมดำเป็นเหมือนจักรวาลที่ทำสัญญาซึ่งความเป็นเอกเทศแสดงให้เห็นถึงช่วงเวลาที่อวกาศตัวเองยุบตัว” Molina-Niñirolaกล่าว
Molina-Niñirolaกล่าวเสริมว่านักฟิสิกส์หลายคนเชื่อว่าเมื่อแรงโน้มถ่วงมีความแข็งแกร่งเป็นพิเศษและเวลาอวกาศนั้นมีความแปรปรวนอย่างมากสัมพัทธภาพทั่วไปจะต้องถูกแทนที่ด้วยทฤษฎีพื้นฐานมากขึ้น สันนิษฐานว่านี่จะเป็นทฤษฎีของแรงโน้มถ่วงควอนตัม นำไปสู่ "ทฤษฎีของทุกสิ่ง" ที่จะรวมทฤษฎีที่ไม่เข้ากันของ SO-FAR ของสัมพัทธภาพทั่วไปและ
“ ความหวังก็คือในทฤษฎีที่สมบูรณ์นี้จะมีการลบล้างความเป็นเอกเทศของหลุมดำ” Molina-Niñirolaกล่าว "ตอนนี้สูตรของเราสำหรับหลุมดำปกติไปในทิศทางนี้อย่างแม่นยำ แต่แทนที่จะใช้ทฤษฎีที่สมบูรณ์ของแรงโน้มถ่วงควอนตัมเราใช้สิ่งที่เรียกว่า 'ทฤษฎีที่มีประสิทธิภาพ' นี่คือทฤษฎีคลาสสิกของแรงโน้มถ่วงที่ควรจะจับผลกระทบของทฤษฎีที่สันนิษฐานของแรงโน้มถ่วงควอนตัม "
จำนวนนี้ให้กับทีมที่ปรับเปลี่ยนสมการฟิลด์ Einstein เพื่อให้แรงโน้มถ่วงทำงานแตกต่างกันเมื่อเวลาอวกาศโค้งสูง ในที่สุดสิ่งนี้นำไปสู่การกำจัดเอกพจน์กลางของหลุมดำ
ที่เกี่ยวข้อง:
แรงโน้มถ่วงควอนตัมและปัญหาอื่น ๆ
ทฤษฎีที่ได้รับการดัดแปลงใหม่นี้แสดงให้เห็นว่าไม่มีความเป็นเอกเทศในหัวใจของหลุมดำ ดังนั้นสิ่งที่มีอยู่ในอาณาจักรที่แปลกใหม่และแปลกใหม่นี้?
“ ในแบบจำลองของเราการยุบเวลาอวกาศจะหยุดลงและความเป็นเอกเทศนั้นถูกแทนที่ด้วยภูมิภาคคงที่ที่มีการบิดเบี้ยวสูงซึ่งอยู่ที่แกนกลางของหลุมดำ” Molina-Niñirolaกล่าว "ภูมิภาคนี้คงที่เพราะมันไม่ได้ทำสัญญานั่นหมายความว่าผู้สังเกตการณ์สามารถอยู่ที่นั่นได้โดยสมมติว่าพวกเขาสามารถอยู่รอดได้ว่ากองกำลังแรงโน้มถ่วงขนาดใหญ่ แต่ จำกัด ในภูมิภาคนี้"
นอกเหนือจากเวลาอวกาศโค้งแล้วยังมีอะไรอยู่ที่หัวใจของหลุมดำถ้าทฤษฎีนี้ถูกต้อง? ตามที่ Hennigar พูดอย่างเคร่งครัดไม่มีอะไร
"หลุมดำเหล่านี้เป็นสุญญากาศบริสุทธิ์ทุกที่ไม่จำเป็นต้องมีเรื่องสำคัญ แต่ก็สามารถรวมไว้ได้อย่างง่ายดายหากต้องการ" นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยเดอร์แฮมกล่าวต่อ "มันอาจฟังดูแปลก ๆ ที่มีหลุมดำในกรณีที่ไม่มีสสาร แต่สิ่งเดียวกันสามารถเกิดขึ้นได้แม้ในสัมพัทธภาพทั่วไป"
แม้ว่าแนวคิดหลุมดำของทีมจะได้รับการตรวจสอบ แต่ก็ไม่น่าจะหยุดการค้นหาแบบจำลองแรงโน้มถ่วงควอนตัมที่ถูกต้องและทฤษฎีของทุกสิ่ง
"ในบางแง่นี่เป็นปัญหาที่ไม่สามารถหลีกเลี่ยงได้ดารากำลังพังทลายตลอดเวลาในจักรวาลของเรา มันเป็นกระบวนการทางกายภาพที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ แต่เหตุการณ์ธรรมดานี้เป็นสิ่งที่ผลักดันให้เราผ่านทุกสิ่งที่เรารู้ว่า "Hennigar ดำเนินต่อไป" ในขั้นตอนสุดท้ายของการล่มสลายก่อนที่ใครจะไปถึงความเป็นเอกเทศทั้งแรงโน้มถ่วงและควอนตัมจะมีความสำคัญ
"ดังนั้นเราจึงรู้อยู่แล้วว่าข้อสรุปที่เราจะดึงมาจากสัมพัทธภาพทั่วไปเพียงอย่างเดียวนั้นไม่เพียงพอที่จะอธิบายสถานที่/ช่วงเวลาที่รุนแรงเช่นนี้"
การสูญเสียความเป็นเอกเทศหมายถึงการสูญเสียความลึกลับหรือไม่? ไม่มาก ...
หากถูกต้องการวิจัยนี้อาจมีหลุมดำที่ค่อนข้าง demystified แต่มันเปิดคำถามมากมายที่จะต้องตอบ
“ งานของเราให้คำตอบสำหรับความลึกลับบางอย่าง แต่มันเปิดอื่น ๆ ” Molina-Niñirolaกล่าว "ตัวอย่างเช่นตามแบบจำลองของเรา - และข้อเสนออื่น ๆ ในวรรณคดีทางวิทยาศาสตร์ - เรื่องที่อยู่ในหลุมดำปกติในที่สุดจะออกจากหลุมดำผ่าน Aตั้งอยู่ในจักรวาลที่แตกต่างกันหรือในภูมิภาคที่ตัดการเชื่อมต่อของจักรวาลเดียวกัน
"สิ่งนี้ดูแปลกใหม่มาก แต่มันก็เป็นไปได้เพียงอย่างเดียวหากไม่มีความเป็นเอกเทศ: สิ่งที่เข้าไปในหลุมดำในที่สุดก็ต้องออกมาจากมัน"
นักวิจัยเสริมว่ากระบวนการนี้ก่อให้เกิดปัญหาของตนเองซึ่งจะต้องมีการตรวจสอบเพื่อประเมินความแข็งแกร่งของความคิดของทีม
คำถามใหญ่คือนักวิทยาศาสตร์สามารถหาหลักฐานสำหรับทฤษฎีนี้จากการสังเกตที่แท้จริงของหลุมดำหรือไม่ ท้ายที่สุดเรารู้ว่าเราไม่สามารถมองเข้าไปในการตกแต่งภายในได้
“ มันยากที่จะพูดเนื่องจากเอฟเฟกต์ที่นำไปสู่การแก้ไขปัญหาความเป็นเอกเทศอาจกลายเป็นสิ่งที่สังเกตได้ในระบอบแรงโน้มถ่วงที่แข็งแกร่งมากอาจจะแข็งแกร่งกว่าสิ่งที่เราหวังว่าจะสังเกตได้” Molina-Niñirolaกล่าว "อย่างไรก็ตามมีการทดลองบางอย่างที่สามารถให้ความเป็นไปได้บางอย่างแก่เรา"
Molina-Niñirolaอธิบายว่าการสังเกตระลอกคลื่นในอวกาศ-เวลาที่เรียกว่าคลื่นความโน้มถ่วงช่วยให้นักดาราศาสตร์สามารถสังเกตสนามแรงโน้มถ่วงที่แข็งแกร่งกว่าที่เคยเป็นมา สิ่งนี้ทำให้นักวิทยาศาสตร์มีโอกาสที่ไม่เหมือนใครในการพยายามมองเห็นเอฟเฟกต์เกินกว่าสัมพัทธภาพทั่วไปรวมถึงผู้ที่อาจนำไปสู่การแก้ไขปัญหาความเป็นเอกเทศ
นอกจากนี้หากทฤษฎีของทีมถูกต้องควรมีสำนักพิมพ์บอกเล่าเรื่องราวในจักรวาลยุคแรก ๆ ในช่วงยุคของอัตราเงินเฟ้อของจักรวาลหลังจาก
“ ในเรื่องนี้การตรวจจับพื้นหลังคลื่นความโน้มถ่วงดึกดำบรรพ์ซึ่งยังไม่ได้รับการตรวจพบ-สามารถให้คำแนะนำเกี่ยวกับการปรับเปลี่ยนแรงโน้มถ่วงที่เป็นไปได้” Molina-Niñirolaกล่าว "ในที่สุดผลที่ตามมาของการขาดความเป็นเอกเทศก็คือผลิตภัณฑ์สุดท้ายของการระเหยของหลุมดำผ่านการแผ่รังสีฮอว์คิงจะเป็นหลุมดำกล้องจุลทรรศน์
"หลุมดำกล้องจุลทรรศน์เหล่านี้ให้ผู้สมัครสสารมืดที่เป็นไปได้ดังนั้นหากสสารมืดกลายเป็นหลุมดำเล็ก ๆ นี่จะเป็นข้อพิสูจน์ทางอ้อมในความโปรดปรานของการขาดความเป็นเอกเทศ"
งานวิจัยของทีมถูกตีพิมพ์ในวารสารตัวอักษรฟิสิกส์ bในเดือนกุมภาพันธ์ 2568
โพสต์ครั้งแรกเมื่อSpace.com-
