如果有什么可以概括我们对宇宙的真正了解是多么的少,那就是。 我们看不到它们,因为即使是光也无法逃脱它们的引力,我们不知道它们是由什么构成的,也不知道里面的所有东西去了哪里一旦黑洞死亡?˙\_(?)_/˙
物理学家甚至无法就黑洞是巨大的三维庞然大物,还是只是以 3D 投影的二维表面达成一致。就像全息图一样。
但一项新的研究让全息黑洞的存在变得更加有力,对内部熵(或无序)的新计算支持了宇宙中这些巨大谜团只不过是一种视错觉的可能性。
首先,我们来谈谈全息假说。 它首先由物理学家 Leonard Susskind 在 20 世纪 90 年代提出,它预测,从数学上来说,宇宙只需要二维- 不是三个 - 让物理定律和万有引力定律发挥应有的作用。
然而,对我们来说,一切都表现为投射在巨大宇宙地平线上的二维过程的三维图像。
这可能听起来很疯狂,但它实际上可以解决一些大的矛盾爱因斯坦的相对论和量子力学之间——整个“没有什么可以逃脱,但物质永远不可能被完全毁灭”信息悖论,其一。
和,正如菲奥娜·麦克唐纳去年向我们解释的那样,物理学家仅使用两个空间维度就将引力现象的结果与量子粒子的行为进行了匹配,取得了巨大成功:“自 1997 年以来,已经发表了 10,000 多篇支持这一想法的论文。”
现在先把整个宇宙放在一边,让我们把这个想法应用到黑洞上。
物理学家提出,我们之所以无法弄清楚一旦物质落入黑洞边缘(或事件视界)并进入黑洞后会发生什么,是因为没有“内部”。 相反,所有穿过边缘的东西都会陷入表面的重力波动中。
德国马克斯·普朗克理论物理研究所的物理学家 Daniele Pranzetti 领导的团队现已对黑洞中存在的熵量提出了新的估计,他们的计算支持了这种情况。
“与过去所做的相比,我们能够使用更完整、更丰富的模型?并获得更现实、更可靠的结果,”普兰泽蒂说。 “这使我们能够解决影响之前计算的几个含糊之处。”
研究人员专注于熵 -物理属性它编码了某事物的有序或无序程度。过去曾提出黑洞的熵必须与它的面积成正比,而不是与它的体积成正比,这个想法就是激发了第一个想法关于全息黑洞的可能性。
“尽管科学界有一些共识,即黑洞必须具有熵,否则它们的存在将违反第二定律,关于这个熵的起源或如何计算它的值尚未达成一致,”乔安妮·肯内尔 (Joanne Kennel) 为《科学探索者》进行了解释。
为了以新的方式思考这个问题,Pranzetti 和他的同事使用了一种称为环量子引力 (LQG) 的理论方法来解释一个称为量子引力。
在理论物理学中,量子引力试图根据量子力学原理来描述引力,并预测时空结构是由称为量子的微小颗粒(时空的“原子”)组成。
这些量子的集合被称为凝聚体,研究小组发现,就像一个装满构成水分子的原子的壶一样,由凝聚体组成的黑洞将具有所有相同的属性,并且可以确定它们的集体行为和引力影响通过研究其中一个的属性。
这意味着,虽然我们实际上无法看到或测量黑洞事件视界之外的东西,因此也无法测量它的熵,但如果可以仅用一个原子来测量其所有“原子”的集体属性,那么这并不重要。
“[J]就像我们尺度上的流体一样,尽管它们由大量原子组成,但它们看起来却是连续的材料,类似地,在量子引力中,空间的基本组成原子形成了一种流体,即连续的时空,”该团队在新闻稿中解释道。 “连续且均匀的几何形状(如球对称黑洞的几何形状)可以被描述为凝聚体。”
那么这对我们的全息图假设意味着什么呢? 好吧,把黑洞想象成一个三维篮球筐——环是事件视界,网是所有物质落入并消失的洞。 将网推入环中,使其成为平坦的二维圈,然后想象所有金属和绳子都是由水制成的。 不我们您在环中测量的所有内容都可以应用于网络中的内容。
考虑到这一点,Pranzetti 和他的团队现在有了一个具体的模型来证明黑洞的 3D 性质可能只是一种幻觉——理论上黑洞的所有信息都可以包含在二维表面上,而不需要对于实际的“洞”或内部。 “因此熵和表面积之间存在联系,而不是体积,”《银河日报》说。
他们的模型已在物理评论快报,虽然要明确证明黑洞实际上是二维的几乎是不可能的,但理论物理学家无论如何都会尝试。 这项研究可能只是让他们走得更远的下一个重要步骤,这在我们的书中非常酷。