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50년 전 호킹이 제기한 추측이 뒤집혔다!

수학자들의 최근 증거는 다음과 같습니다.극단적인 블랙홀이 존재할 수도 있다。

이는 1973년 호킹 등이 제안한 블랙홀 열역학 제3법칙에 위배된다.

극단적인 블랙홀이는 블랙홀 표면이나 사건의 지평선의 중력이 0이라는 매우 특별한 상황입니다. 그 표면에는 아무것도 끌어당기지 않지만 입자가 블랙홀 중심으로 밀려나더라도 빠져나올 수 없습니다.

그리고 블랙홀의 온도는 표면 중력에 비례하기 때문에 표면 중력이 없다는 것은블랙홀에는 온도가 없다, 열 복사를 방출할 수 없습니다.

이는 결국 블랙홀이 완전히 "어두운" 것은 아니지만 특정 방식으로 외부로 천천히 에너지를 방출하여 점차 질량을 잃고 사라질 수 있다고 제안하는 호킹 복사 이론에 위배됩니다.

그러나 MIT의 Christoph Kehle과 Stanford University의 Ryan Unger는 이것이 사실일 수 있다는 것을 수학적으로 보여주었습니다.

그리고 그들은 또한 증명합니다.극단적인 블랙홀의 존재가 적나라한 특이점의 존재로 이어지지는 않습니다.。

노벨상 수상자인 펜로즈는 이전에 자연이 적나라한 특이점의 존재를 허용하지 않는다고 제안했습니다. 만약 그것이 존재한다면 우주의 인과성을 파괴할 것입니다. 특이점 근처의 공간 영역은 인과성을 위반하는 행위를 허용하여 시간과 공간을 생성할 수 있습니다. 로컬로 존재하지 않습니다.

컬럼비아 대학의 수학자 Elena Giorgi는 다음과 같이 말했습니다.

이것은 수학이 물리학으로 피드백되는 훌륭한 예입니다.

익스트림 블랙홀이란?

자연계에 존재하는 대부분의 블랙홀은 회전하고 있습니다.

전하를 띤 물질이 블랙홀에 떨어지면 각운동량 보존으로 인해 블랙홀의 회전 속도가 증가하고 블랙홀 자체도 전하를 띠게 됩니다.

이론적으로 블랙홀은 점점 더 많은 물질을 흡수할수록 전하량과 회전 속도가 무한해지며 극한의 블랙홀이 나타난다.

극단적인 블랙홀의 경우, 추가 전하가 추가되는 한 사건의 지평선은 사라지고 벌거벗은 특이점만 남습니다.

그리고 그 표면은 더 이상 아무것도 끌어당기지 않습니다.

1973년에 호킹, 존 바딘, 브랜든 카터는 극단적인 블랙홀이 형성될 수 없다고 제안했습니다.

이 법칙은 블랙홀의 표면 중력이 제한된 시간 내에 0으로 떨어질 수 없다고 명시하고 있습니다. 세 과학자는 블랙홀의 전하 또는 회전이 한계에 도달하도록 허용하는 모든 과정이 블랙홀의 사건 지평선을 완전히 초래할 수 있다고 믿습니다. 사라지다.

학계에서는 일반적으로 사건의 지평선이 없는 블랙홀(즉, 벌거벗은 특이점)은 존재할 수 없다고 생각합니다.

또한, 블랙홀의 온도는 표면 중력에 정비례하기 때문에 표면 중력이 없으면 블랙홀에는 온도가 없으므로 블랙홀은 열복사를 방출할 수 없습니다. 그러나 호킹은 방사선 방출이 블랙홀의 필수 속성이라고 제안했습니다.

1986년 물리학자 베르너 이스라엘은 일반 블랙홀을 이용해 극한 블랙홀의 구성을 시뮬레이션하고 더 빠르게 회전하고 더 많은 전하를 운반하게 하려고 했지만 최종 결론은 이렇게 하면 표면 중력을 줄일 수 없다는 사실이 드러났다. 제한된 시간 내에 블랙홀을 0으로 만듭니다.

본의 아니게 증명할 방법을 찾았어요

켈러와 웅거는 극단적인 블랙홀 자체를 연구하고 있는 것이 아닙니다.

그들은 생각하고 있다충전된 블랙홀형성되었을 때 극도로 높은 전하를 지닌 블랙홀이 생성될 수 있다는 사실이 예기치 않게 발견되었는데, 이는 극한 블랙홀의 중요한 신호입니다.

그들은 a에서 시작한다회전 없음, 요금 없음블랙홀부터 시작하여 스칼라 필드에 배치되면 어떤 일이 발생할지 시뮬레이션합니다.

그들은 자기장의 펄스를 사용하여 블랙홀에 충돌하여 전하를 추가했습니다. 이 펄스는 블랙홀에 전자기 에너지를 제공하고 질량도 증가시킵니다.

확산된 저주파 펄스를 방출함으로써 블랙홀의 질량(M)은 전하(q)보다 빠르게 증가할 수 있습니다.

분류에 따르면, |q|=M이면 극한 블랙홀의 형성을 나타내고, |q|M이면 비극단 블랙홀을 나타냅니다.

질량 증가율이 전하 증가율을 초과하면 블랙홀이 준극단 상태에서 극한 상태로 전환될 수 있음을 의미합니다.

본 논문은 새로운 특성 접착 방법을 제안할 뿐만 아니라 블랙홀의 내부 구조를 구성하는 방법을 제시하고, 정규 초기 데이터에서 시작하는 중력 붕괴와 외부의 기하학적 구조를 포함한 블랙홀 형성 및 진화 과정을 분석합니다. 블랙홀의.

그러나 극단적인 블랙홀 이론의 존재를 증명하기 위해 수학적 방법이 사용되었다고 해서 반드시 극단적인 블랙홀이 존재해야 한다는 의미는 아니라는 점에 유의해야 합니다.

이론적인 예는 최대 전하량을 갖고 있지만, 인간은 아직까지 확실한 전하를 지닌 블랙홀을 관찰한 적이 없습니다. 빠르게 회전하는 블랙홀을 발견할 가능성이 더 높기 때문에 Keller와 Unger도 블랙홀이 회전 속도의 한계에 도달할 수 있는 모델을 만들고 싶어합니다.

그러나 그러한 모델을 구축하는 것은 수학적으로 더 어렵습니다. 그들은 지금 막 작업을 시작하고 있습니다.

켈러와 웅거는 블랙홀의 비밀을 탐구하기 위해 수학적 방법을 사용하려고 노력해 왔습니다.

2023년 켈러와 그의 선생님 엘레나 등도 1,000페이지 분량의 연구를 통해 수학적 의미에서 천천히 회전하는 블랙홀이 안정적이라는 것을 증명했습니다. 이는 일반 상대성이론을 검증하는 데 중요합니다. 수학적 의미에서 불안정하다면 기본 이론에 문제가 있음을 의미할 수 있기 때문입니다.

△왼쪽이 켈러, 오른쪽이 웅거

올해 발표된 최신 연구는 호킹이 제안한 추측을 뒤집을 뿐만 아니라 일반상대성이론, 양자역학, 끈이론 등 첨단 분야 연구에 새로운 통찰력을 제공한다.