科学家们表示,他们已经解决了斯蒂芬·霍金教授首次提出的科学界最大的悖论之一。
他强调,黑洞的行为方式使两种基本理论相互矛盾。
黑洞是已经坍缩的死亡恒星,它的引力非常强,连光都无法逃脱。
一项新的研究声称,通过证明黑洞具有一种被他们称为“量子毛发”的特性,已经解决了这个悖论。
这个悖论的核心是一个威胁到物理学中两个最重要理论的问题。爱因斯坦的广义相对论认为,关于进入黑洞的信息是不可能出来的,但量子力学认为这是不可能的。
萨塞克斯大学的泽维尔·卡尔米特教授是发明数学技术的人之一,他和他的同事说,他们已经证明了恒星的成分在黑洞的引力场中留下了印记。
科学家们将其命名为“量子头发”,因为他们的理论取代了早前的“无头发定理”,该定理由新泽西州普林斯顿大学的约翰·阿奇博尔德·惠勒教授在20世纪60年代提出。
惠勒教授之所以想出这个名字,是因为它传达了对黑洞的数学描述:一种具有质量、旋转和电荷的实体,但除此之外没有其他物理特征,如果你喜欢光头的话。
卡尔梅特教授发表在《物理评论快报》(Physical Review Letters)上的“头发定理”是革命性的。自上世纪70年代霍金教授提出以来,霍金悖论一直困扰着物理学家们。
这个悖论提出了量子力学或广义相对论可能存在缺陷的可能性,这对理论物理学家来说是一个可怕的前景,因为它们是我们对宇宙的大多数理解所依赖的两根支柱。
“头发定理”声称通过弥合广义相对论和量子力学之间的鸿沟来解决这个悖论。量子头发的概念允许信息进入黑洞再次出来,而不违反任何一个理论的重要原则。这是一个简单而优雅的解决方案。
“但人们需要一段时间才能接受它,”卡尔米特教授表示。
这是因为它在理论物理领域是如此重要。
“霍金在我出生的那一年提出了这个悖论,”卡尔米特教授表示。
从那时起,世界上许多著名的物理学家一直在研究它,提出了非常戏剧化的事情来解释它,包括一些人认为量子力学的某些方面是错误的。
卡尔梅特教授表示,如果“yes hair定理”经得起检验,这可能是将相对论联系起来的第一步。相对论涉及重力和量子力学,而量子力学主要关注其他三种自然力,即电磁力和两种核力。
霍金悖论的结果之一是广义相对论和量子力学不相容。我们发现它们非常相容。”
该研究团队还包括博洛尼亚大学的Roberto Casadio教授和密歇根州立大学的Stephen Hsu教授,他们是在印度班加罗尔国际理论科学中心的Suvrat Raju教授的工作基础上建立起来的。拉朱教授认为,他们共同解决了霍金悖论。
他说:“在过去的几年里,人们已经认识到无发定理由于量子效应而失效,这解决了霍金的悖论。”
更新时间:2024-09-26
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