物理学家首次证明,像我们这样具有三个空间维度的宇宙实际上可以容纳一个裸奇点- 如此剧烈的事件,物理定律将会崩溃。
到目前为止,研究人员只能放置裸奇点在五维宇宙中,但是通过证明它们在理论上可以存在于三个空间维度中,这些物理学家发现了一些可以挑战爱因斯坦理论的东西广义相对论。
如果你不熟悉裸奇点,把它们想象成黑洞这已经被翻了个底朝天——如果你能接受所有的陌生感的话黑洞里面,并将其作为一个赤裸裸的实体暴露给宇宙,这就是我们在这里讨论的。
没有人在我们的宇宙中发现过裸奇点,但这些假设的太空区域预计会在巨大恒星在其生命结束时坍塌时形成,从而导致字面上无限密度- 我们的物理定律无法处理的事情。
这意味着如果黑洞难以想象的暴力中心可能出现在开放空间中,那么就必须有人解释为什么广义相对论- 应该是普遍适用的东西 - 不再适用。
“裸奇点,如果存在的话,将是现实结构中的一个突然的洞——它不仅会扭曲时空,而且无论它走到哪里,都会对物理定律造成严重破坏,并导致灾难性的后果。失去可预测性”,来自《国际商业时报》的 Avaneesh Pandey解释说。
几十年来,物理学家认为黑洞由于所谓的“宇宙审查猜想”,它们神秘的内部奇点可能与爱因斯坦的广义相对论和谐共存。
基本思想是,每当宇宙中形成奇点时,它总是隐藏在黑洞的事件视界后面,这意味着黑洞周围的物理定律可以继续正常发挥作用。
“如果这是真的,宇宙审查意味着在黑洞之外,这些奇点对任何事物都没有可测量的影响,广义相对论的预测仍然有效,”莎拉·柯林斯 (Sarah Collins) 为 Phys.org 撰稿。
最近,五维宇宙的数学模拟预测了裸奇点的存在,这将把宇宙审查猜想的想法抛到九霄云外。
这还不错——我们甚至从未接近找到另一个宇宙,特别是具有五个维度的维度,因此广义相对论可以继续其快乐的道路。
除了现在英国剑桥大学的物理学家托比·克里斯福德和豪尔赫·桑托斯模拟了一个与我们的宇宙具有相同维数的宇宙,你瞧,它也可以容纳裸奇点。
需要明确的是,两人并不是说他们模拟了宇宙中的裸奇点本身- 他们模拟的宇宙与我们的宇宙一样具有三个空间维度和一个时间维度,但它的形状完全不同。
虽然我们的宇宙被认为是相当平坦,克里斯福德和桑托斯的宇宙是“马鞍形”的。
广义相对论允许许多存在不同形状的宇宙,两人研究了一种特殊类型的弯曲宇宙,称为反德西特空间,如下所示:
这个马鞍形宇宙的一个特殊特征是一个不归路点,光实际上会被反射回自身。
有点像放盒子里的时空,并且在这个盒子的壁上,物理学家能够迫使奇点的形成。
那么这对我们意味着什么呢?
好消息是,没有人能够证明我们的宇宙中存在裸奇点,这也没关系,因为黑洞是公司本身已经够糟糕的了- 盒子里的时空 - 想象那些灾难性的死亡陷阱没有事件视界。
但是,通过证明裸奇点在像我们这样的具有三个空间维度的宇宙中实际上是可能的,克里斯福德和桑托斯为我们找到了量子引力提供了一个有希望的新装置——有一天可能将广义相对论与量子力学合并为一种普遍的理论。“万物理论”。
“如果我们在模拟中包含带电粒子,我们看到的裸奇点可能会消失——这是我们目前正在研究的事情,”桑托斯告诉 Phys.org。
“如果属实,这可能意味着宇宙审查猜想和弱引力猜想之间存在联系,弱引力猜想认为任何一致的量子引力理论都必须包含足够带电的粒子。在反德西特空间中,宇宙审查猜想可能会被拯救弱引力猜想。”
这是令人兴奋的事情,但如果裸奇点的奇异性可以帮助我们最终填补了现代物理学的空白,我们很高兴它们的存在(理论上)。
该研究发表于物理评论快报。