如果你认为常规再想一想,因为物理学家第一次成功模拟了五维世界中黑洞会发生什么,它们的行为方式可能会威胁到我们对宇宙如何运作的基本理解。作品。
模拟表明,如果我们的宇宙是由五个或更多维度组成的——科学家们一直在努力证实或反驳这一点——爱因斯坦的现代物理学的基础是错误的。换句话说,五维黑洞的引力如此强烈,我们所知道的物理定律将会崩溃。
这里有很多东西需要你思考,所以让我们从黑洞本身开始。在五维宇宙中,物理学家假设黑洞更像是非常薄的环而不是孔,并且随着它们的演化,它们可以产生一系列“凸起”,随着时间的推移,这些凸起变得越来越薄,并最终破裂在其他地方形成迷你黑洞。
这些环形黑洞(或“黑环”)于2002年首次提出,但直到现在,还没有人能够成功模拟它们的进化。这要归功于英国剑桥大学的 COSMOS 超级计算机——欧洲最大的共享内存计算机,可以执行每秒 38.6 万亿次计算。
剑桥大学
五维黑洞的问题在于,它们被认为是由“超重力环”组成,其中的引力非常强烈,会产生一种称为“超重力环”的状态。裸奇点。裸奇点是一件非常奇怪的事件,没有人真正知道会发生什么,除了奇点定律将不再适用。
爱因斯坦的广义相对论基于我们认为引力如何控制宇宙的行为。我们知道宇宙中的物质会扭曲周围的时空结构,这种扭曲效应就是我们所说的引力。既然是100年前首次提出,广义相对论已经通过了每一项测试——我们在宇宙中观察到的一切都遵循它的规定,但奇点可能会带来一些问题。
在四维宇宙(其中第四维是时间)中,奇点被认为是一个点引力最强的地方——中心——被黑洞边缘的事件视界包围。
“只要奇点隐藏在事件视界后面,它们就不会造成麻烦,并且广义相对论成立 -“宇宙审查猜想”说情况总是如此,”理论物理学家马库斯·库内施说来自剑桥大学。 “只要宇宙审查猜想有效,我们就可以安全地预测黑洞之外的未来。”
但如果奇点可能存在于黑洞视界之外呢?当物理学家假设在五个或更多维度中,如果一个已经坍缩到无限密度(奇点)的物体不受事件视界的约束,它就会变成裸奇点,并且该物体内部和周围的事物会变得如此疯狂,我们我们需要彻底重新思考我们对物理原理的理解。整件事让我真的很紧张。
“如果存在裸奇点,广义相对论就会失效。”团队成员之一说道,萨兰·图尼亚苏乌纳库尔。 “如果广义相对论失效,一切都会颠倒过来,因为它不再具有任何预测能力——它不能再被视为解释宇宙的独立理论。”
如果我们的宇宙只有四个维度,一切都很酷,环形黑洞和裸奇点都不是东西。但物理学家提出我们的宇宙可能是由多达 11 个维度。问题是因为人类只能感知三种,我们能够确认更多维度存在的唯一方法是通过大型强子对撞机等高能实验。
库内什和他的团队表示,他们已经接近超级计算机模拟的极限,但他们想弄清楚四维宇宙中是什么使得裸奇点不可能出现,并且广义相对论是正确的。 “如果宇宙审查制度在更高维度中不成立,那么也许我们需要看看四维宇宙有何特别之处,这意味着它确实成立。”图尼亚苏瓦纳库尔说。
该研究发表于物理评论快报,有关这 11 个维度的更多信息,请听理论物理学家 Michio Kaku 的报道: