Ο Αϊνστάιν τελικά θερμαίνεται στην κβαντική μηχανική; Η ερευνητική ομάδα επαναπροσδιορίζει την ενέργεια Εξηγήστε τις μαύρες τρύπες

Μια ερευνητική ομάδα με επικεφαλής τους φυσικούς στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, Berkeley, πρότεινε έναν νέο τρόπο κατανόησης των μαύρων τρύπες που θα μπορούσαν να επαναπροσδιορίσουν την ενέργεια. Η δουλειά της ομάδας, που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Physical Review Letters, προσφέρει έναν νέο τρόπο κατανόησης του τρόπου με τον οποίο χάνεται η ενέργεια σε μαύρες τρύπες και θα μπορούσε να οδηγήσει σε καλύτερη κατανόηση της κβαντικής βαρύτητας.

Οι μαύρες τρύπες είναι περιοχές του χώρου-χρόνου όπου η βαρύτητα είναι τόσο ισχυρή που τίποτα, ούτε καν ελαφρύ, μπορεί να ξεφύγει. Συχνά περιγράφονται ως έχουν μια ιδιαιτερότητα, ένα σημείο άπειρης πυκνότητας και μηδενικού όγκου. Οι νόμοι της φυσικής καταρρέουν σε μια ιδιαιτερότητα και δεν είναι σαφές πώς να το συμβιβάσουμε με τους νόμους της κβαντικής μηχανικής.

Μία από τις σημαντικότερες προκλήσεις στη φυσική είναι η ανάπτυξη μιας θεωρίας της κβαντικής βαρύτητας που μπορεί να περιγράψει τη συμπεριφορά της ύλης και της ενέργειας κοντά σε μια μαύρη τρύπα. Μια δημοφιλής προσέγγιση είναι η χρήση της θεωρίας των συμβολοσειρών, η οποία είναι ένα θεωρητικό πλαίσιο που επιχειρεί να ενοποιήσει τους νόμους της φυσικής περιγράφοντας τα πάντα όσον αφορά τις δονητικές χορδές.

Η θεωρία των συμβολοσειρών προβλέπει ότι οι μαύρες τρύπες έχουν μια πεπερασμένη εντροπία, η οποία είναι ένα μέτρο της διαταραχής σε ένα σύστημα. Ωστόσο, ήταν δύσκολο να υπολογιστεί η ακριβής τιμή της εντροπίας μιας μαύρης οπής.

Στη νέα μελέτη, η ομάδα του Berkeley χρησιμοποίησε μια τεχνική που ονομάζεται αλληλογραφία ADS/CFT για να υπολογίσει την εντροπία μιας μαύρης τρύπας. Η αλληλογραφία ADS/CFT είναι ένα μαθηματικό τέχνασμα που σχετίζεται με τη φυσική μιας έντονα συζευγμένης θεωρίας κβαντικού πεδίου με τη φυσική ενός διαστημικού χρόνου διαστολής (ADS) υψηλότερης διαστάσεων (ADS).

Χρησιμοποιώντας την αλληλογραφία ADS/CFT, η ομάδα ήταν σε θέση να υπολογίσει την εντροπία μιας μαύρης οπής όσον αφορά τον αριθμό των βαθμών ελευθερίας στη θεωρία του πεδίου. Αυτό τους επέτρεψε να δείξουν ότι η εντροπία μιας μαύρης τρύπας είναι ανάλογη προς την περιοχή του ορίζοντα της, που είναι το όριο πέρα ​​από το οποίο δεν μπορεί να ξεφύγει τίποτα.

Αυτό το αποτέλεσμα είναι σημαντικό επειδή παρέχει έναν νέο τρόπο κατανόησης του τρόπου με τον οποίο χάνεται η ενέργεια σε μια μαύρη τρύπα. Η εντροπία μιας μαύρης τρύπας είναι ένα μέτρο του αριθμού των τρόπων που μπορεί να διανεμηθεί η ενέργεια στη μαύρη τρύπα. Το γεγονός ότι η εντροπία μιας μαύρης οπής είναι ανάλογη προς την περιοχή του ορίζοντα της υποδηλώνει ότι η ενέργεια σε μια μαύρη τρύπα διανέμεται σε ολόκληρο τον ορίζοντα, αντί να συγκεντρωθεί σε μια ιδιαιτερότητα.

Αυτός ο νέος τρόπος κατανόησης των μαύρων οπών θα μπορούσε να οδηγήσει σε καλύτερη κατανόηση της κβαντικής βαρύτητας. Μελετώντας την εντροπία μαύρων οπών, οι φυσικοί μπορεί να είναι σε θέση να μάθουν περισσότερα για τη φύση του χωροχρόνου και τη συμπεριφορά της ύλης και της ενέργειας κοντά σε μια μαύρη τρύπα.