科学首页 > 科学动态 > 新闻列表 > 正文

探究循环量子理论 或有助揭开黑洞现象之谜(图)

http://www.kexue.com 2013-07-17 11:00:28 凤凰网  发表评论


广义相对论无法完整的描述黑洞,但物理学家希望通过利用循环量子引力论

  北京时间7月17日消息,美国太空网报道,物理学目前并不能描述黑洞内部发生的具体情况,目前的理论停留在广义相对论与量子力学发生碰撞,产生了所谓的奇点,也就是一切等式变为无穷的点。但仍有些高级物理理论试图搭建广义相对论和量子力学之间的桥梁,试图理解宇宙最密集的天体里究竟发生了什么。近期,科学家们将一项名为循环量子引力论的理论应用于黑洞问题,并发现在黑洞内部,空间和时间高度弯曲,但其中的引力并非无限的,这与广义相对论预测的相符。这是科学家首次将循环量子引力论应用于黑洞问题上,取得的结果也非常鼓舞人心,研究人员这样说道。

  “他们进行的工作是非常重要的,因为利用循环量子引力论科学家能够提供有关黑洞奇点附近发生的具体情况的完整描述。” 美国宾夕法尼亚州立大学研究循环量子引力论的物理学家阿贝·阿西提卡(Abhay Ashtekar)这样说道,他并没有参与这项最新研究。“对于究竟发生了什么,我们尚未获得细节的数据。但这项研究开启了一扇大门,方便之后的研究由此继续进行。”

  当巨大恒星耗尽核聚变所需的燃料,并在自身引力作用下坍塌时就会形成黑洞。恒星的外层被驱逐,而内部核心自我坍塌,引力作用变得越来越强,直到核心的质量被凝聚形成非常小的区域。根据广义相对论,这一区域是时空的单一点,而这一点的密度是无穷大——也就是奇点。

  但是大多数科学家都不相信奇点的存在,认为它们仅仅是等式不再成立且无法精确描述现实的标志。在描述黑洞问题上,循环量子引力论似乎是对广义相对论的提高,因为它并不会产生一个奇点。这一观点是建立在“量子化”的概念上,后者将一个实体分离成独立的部件。量子力学认为原子是以量子化、独立的状态存在时,循环量子引力论则提出时空本身就是由量子化、独立的部分构成,以微小、一维的循环存在。

  “这个循环是指,从本质上来说时空本身是一维的。”美国路易斯安那州立大学的物理学家久治·普林(Jorge Pullin)这样说道,他与乌拉圭蒙得维的亚共和国大学的鲁道夫·甘比尼(Rodolfo Gambini)共同进行了这项最新研究。“基本的建构单元是一个循环,或者循环网络。从视觉影像来说,你可以把它想象为网眼织物。”

  这种描绘时空的方式改变了基本的物理学,尤其是在黑洞或者宇宙大爆炸这样的极端背景里。诞生了宇宙的宇宙大爆炸和黑洞一样,利用广义相对论无法对其进行描述,只能被理解为是一个奇点。

  “2005年科学家意识到循环量子引力论可以解决宇宙大爆炸奇点问题,量子时空也比爱因斯坦预测的要更加广阔,” 阿西提卡这样说道。普林和甘比尼表示他们的研究仅仅是预备步骤,距离完整描述黑洞真实的复杂性还有相当长的一段距离。

  “我们完成的模型其实非常简单,” 普林说道。在他们的简化模型里,“黑洞永远存在且不会进化。因此我无法告知你们黑洞内部究竟发生了些什么。很有可能奇点被一个高度弯曲但非无限弯曲的区域所替代。或者是另一个让人无法理解的现象——一片与经典时空理论完全不相符的区域。它与粒子之间的相互作用可能与我们预料的迥然不同。”

  已经完成了预备步骤,研究人员希望将模型里的黑洞变得更具动态性和多变性,从而完善自己的研究。“我们研究的黑洞位于虚空的空间里——里面完全没有任何物质。它们只是纯粹的时空。” 普林说道。“我们试图向模型里面添加物质,因为这样里面就增加了动态性。我们正在朝这一步努力。”这项研究被发表在5月23日的期刊《物理评论快报》上。(严炎刘星)

  相关阅读
  蜘蛛星云存怪物恒星 质量300倍于太阳或变黑洞
  奇点存在与否成疑 神秘理论有望揭黑洞内部事件
  捕捉黑洞影子有望实现 宇宙神秘"怪兽"将现真容
  组图-扭曲超新星遗迹孕生黑洞 绚丽多彩难得一见
  仙女座发现26个疑似黑洞 质量均数倍于太阳(图)

网友评论以下评论只代表网友个人观点,不代表科学网观点 已有条评论