uutiset

한어Русский языкEnglishFrançaisIndonesianSanskrit日本語DeutschPortuguêsΕλληνικάespañolItalianoSuomalainenLatina

Hawkingin 50 vuotta sitten esittämä olettamus on kumottu!

Matemaatikkojen viimeisin todiste on tämäÄärimmäisiä mustia aukkoja saattaa olla olemassa。

Tämä on vastoin Hawkingin ja muiden vuonna 1973 ehdottamaa mustien aukkojen termodynamiikan kolmatta pääsääntöä.

äärimmäinen musta aukkoSe on hyvin erityinen tilanne, mikä tarkoittaa, että painovoima mustan aukon pinnalla tai tapahtumahorisontissa on nolla Sen pinta ei houkuttele mitään, mutta jos hiukkaset työnnetään mustan aukon keskelle, ne eivät silti pääse pakoon.

Ja koska mustan aukon lämpötila on verrannollinen pintapainovoimaan, pintapainovoiman puuttuminen tarkoittaaMustilla aukoilla ei ole lämpötilaa, ei pysty lähettämään lämpösäteilyä.

Tämä puolestaan ​​on vastoin Hawkingin säteilyteoriaa, jonka mukaan mustat aukot eivät ole täysin "tummia", vaan voivat hitaasti säteillä energiaa ulospäin tietyllä tavalla, menettäen asteittain massaa ja mahdollisesti kadota.

Mutta Christoph Kehle MIT:stä ja Ryan Unger Stanfordin yliopistosta ovat osoittaneet matemaattisesti, että näin voi olla.

Ja he myös todistavat,Äärimmäisten mustien aukkojen olemassaolo ei johda paljaiden singulariteettien olemassaoloon。

Nobel-palkittu Penrose ehdotti aiemmin, että luonto ei salli alaston singulaarisuuden olemassaoloa. - olemassa.

Columbian yliopiston matemaatikko Elena Giorgi kommentoi:

Tämä on loistava esimerkki matematiikan syöttämisestä fysiikkaan.

Mikä on äärimmäinen musta aukko?

Suurin osa luonnon mustista aukoista pyörii.

Kun varautunut aine putoaa mustaan ​​aukkoon, mustan aukon pyörimisnopeus kasvaa liikemäärän säilymisen vuoksi ja myös itse musta aukko varautuu.

Teoreettisesti, kun musta aukko absorboi yhä enemmän ainetta, sen varaus ja pyörimisnopeus muuttuvat äärettömäksi ja äärimmäisiä mustia aukkoja ilmestyy.

Äärimmäisen mustan aukon tapahtumahorisontti katoaa, niin kauan kuin siihen lisätään ylimääräistä varausta, jättäen alaston singulaarisuuden.

Ja sen pinta ei enää houkuttele mitään.

Vuonna 1973 Hawking, John Bardeen ja Brandon Carter ehdottivat, että äärimmäisiä mustia aukkoja on mahdotonta muodostaa.

Tämä laki sanoo, että mustan aukon pintapainovoima ei voi pudota nollaan rajoitetussa ajassa. Kolme tutkijaa uskovat, että mikä tahansa prosessi, joka sallii mustan aukon varauksen tai pyörimisen saavuttaa rajan, voi aiheuttaa mustan aukon tapahtumahorisontin kokonaan. kadota.

Akateemiset piirit uskovat yleensä, että mustaa aukkoa ilman tapahtumahorisonttia (eli alastonta singulaarisuutta) ei voi olla olemassa.

Lisäksi, koska mustan aukon lämpötila on suoraan verrannollinen pintapainovoimaan, jos pintapainovoimaa ei ole, mustalla aukolla ei ole lämpötilaa, joten musta aukko ei pysty lähettämään lämpösäteilyä. Mutta Hawking ehdotti, että säteilyn lähettäminen on mustien aukkojen välttämätön ominaisuus.

Vuonna 1986 fyysikko Werner Israel yritti simuloida äärimmäisen mustan aukon rakentamista käyttämällä tavallista mustaa aukkoa ja yritti saada sen pyörimään nopeammin ja kantamaan enemmän varausta, mutta lopullinen johtopäätös osoitti, että tämä ei voi vähentää äärimmäisen mustan aukon painovoimaa. musta aukko nollaan rajoitetun ajan sisällä.

Keksi vahingossa tapa todistaa se

Keller ja Unger eivät itse tutki äärimmäisiä mustia aukkoja.

He ajattelevatladattu musta aukkoMuodostettaessa havaittiin yllättäen, että voidaan rakentaa erittäin korkealla sähkövarauksella varustettu musta aukko, mikä on tärkeä merkki äärimmäisistä mustista aukoista.

ne alkavat a:staEi pyöritystä, ei maksuaAloita mustasta aukosta, simuloi mitä tapahtuisi, jos se sijoitettaisiin skalaarikenttään.

He käyttivät magneettikenttien pulsseja osuakseen mustaan ​​aukkoon ja lisäten siihen sähkövarauksen. Nämä pulssit antavat sähkömagneettista energiaa mustalle aukolle ja lisäävät myös sen massaa.

Lähettämällä diffuuseja matalataajuisia pulsseja, mustan aukon massa (M) voi kasvaa nopeammin kuin sen varaus (q).

Luokituksen mukaan, kun |q|=M, se edustaa äärimmäisen mustan aukon muodostumista, kun |q|M, se edustaa ei-äärimmäistä mustaa aukkoa.

Jos massan kasvunopeus ylittää varauksen kasvunopeuden, se tarkoittaa, että musta aukko voi siirtyä sub-äärimmäisestä tilasta ääritilaan.

Paperi ei ainoastaan ​​ehdota uutta tunnusomaista adheesiomenetelmää, vaan näyttää myös kuinka rakentaa mustan aukon sisäinen rakenne ja analysoi mustan aukon muodostumis- ja evoluutioprosessia, mukaan lukien painovoiman romahtaminen alkaen säännöllisistä lähtötiedoista ja ulkopuolen geometrisesta rakenteesta. mustasta aukosta.

On kuitenkin huomattava, että vaikka äärimmäisen mustien aukkojen teorian olemassaolon todistamiseen on käytetty matemaattisia menetelmiä, se ei tarkoita, että äärimmäisiä mustia aukkoja on oltava olemassa.

Teoreettisessa esimerkissä on maksimivaraus, mutta ihmiset eivät ole vielä havainneet mustaa aukkoa, jossa on ilmeinen varaus. Nopeasti pyörivän mustan aukon löytäminen on todennäköisempää, joten Keller ja Unger haluavat myös rakentaa mallin, joka sallii mustien reikien saavuttaa pyörimisnopeuden rajan.

Mutta tällaisen mallin rakentaminen on matemaattisesti haastavampaa. He vasta alkavat työstää sitä nyt.

Keller ja Unger ovat yrittäneet käyttää matemaattisia menetelmiä tutkiakseen mustien aukkojen salaisuuksia.

Vuonna 2023 Keller, hänen opettajansa Elena ja muut osoittivat myös 1000-sivuisella tutkimuksella, että hitaasti pyörivät mustat aukot ovat matemaattisessa mielessä vakaita. Tämä on tärkeää yleisen suhteellisuusteorian validoimiseksi, koska jos se on epävakaa matemaattisessa mielessä, se voi tarkoittaa, että taustalla olevassa teoriassa on ongelma.

△Vasemmalla Keller, oikealla Unger

Viimeisin tänä vuonna julkaistu tutkimus ei ainoastaan ​​kumoa Hawkingin ehdottamaa olettamusta, vaan tarjoaa myös uusia oivalluksia tutkimukseen huippuluokan aloilla, kuten yleinen suhteellisuusteoria, kvanttimekaniikka ja merkkijonoteoria.