黑洞

黑洞现在现已成为了解的天体物理天体,星系中心的巨大空泛拉动螺旋状物质盘和黑洞对合并在引力波的喷射中。一切这一切都被爱因斯坦的百年广义相对论理论所描绘。可是,另一方面,黑洞依然十分奥秘。咱们看到物质落入它们中,可是当它抵达孔的中心时,咱们处于漆黑状况。古典广义相对论预言黑洞永久存在,其间心是空间和时刻完毕的“奇点”。

大学公园宾夕法尼亚州立大学的Abhay Ashtekar和Javier Olmedo以及巴吞鲁日路易斯安那州立大学的Parampreet Singh现已证明了环量子引力,一种用于供给重力的量子力学描绘的候选理论 ,猜想时空持续穿过孔的中心进入未来存在的新区域而且具有白色内部的几许形状洞。白洞是黑洞的时刻回转图画:在其间,物质只能向外移动。

在曩昔几年中,许多研讨小组现已使用循环理论来探究黑洞的演化。这些尽力正在树立一个根据黑洞到白洞过渡场景(图 )的有目共睹的图片,可归纳如下[ ]。在黑洞的中心,空间和时刻不会以奇点完毕,而是持续穿过一个短的过渡区域,在那里爱因斯坦方程被量子效应所腐蚀。从这个区域,空间和时刻呈现了白洞内部的结构,物理学家John Lighton Synge在20世纪30年代主张的可能性[ ]。当孔的中心开展时,它的外外表或“地平线”由于辐射的发射而渐渐缩短 - 这是斯蒂芬霍金首要描绘的一种现象。这种缩短持续进行,直到在地平线抵达普朗克巨细(量子引力的特征标准)或更早[ , ],在该点处的量子跃迁(“量子隧穿”)发生在地平线上,把它变成的地平线白洞(图 )。由于独特的歪曲相对论几许学,出生在中心的白洞内部与白色地平线相连,完成了白洞的构成。

标明经过量子跃迁将黑洞演化为白洞的时空演化图

这是一个有目共睹的画面,由于它消除了黑洞中心的奇点,并处理了能量和信息显着消失在黑洞中的悖论。到现在为止,这种黑到白洞的画面并非来自实践的重力量子理论; 它仅仅猜想 - 并经过对爱因斯坦广义相对论方程的特别修改来完成。阿什特卡尔,奥尔梅多和辛格现已证明,这种情形的一个关键因素,即中心的过渡,源于真实的量子引力理论,即循环理论。

经历调查能够支撑这种状况并非不可信。模型标明,一些观测到的天体物理现象可能与黑洞到白洞的过渡有关[ ]。其间包含快速无线电突发(FRB)和某些高能世界射线。两者都能够经过物质和光子发生,这些物质和光子被困在前期世界中发生的黑洞中,并被黑洞到白洞的过渡所开释。可是,就现在而言,天体物理数据不足以确认观测到的FRB和世界射线的计算特性是否证明了这一假定[ ]。另一个风趣的可能性是由黑到白洞过渡发生的小孔可能是安稳的:在这种状况下,这些“残余物”可能是暗物质的一个组成部分[ ]。

咱们才刚刚开始了解黑洞的量子物理学,但在这个仍在考虑的范畴,Ashtekar-Olmedo-Singh成果给了咱们一个值得欢迎的固定点:环形引力猜想黑洞的内部会持续进入白洞。在这一范畴获得发展的重要性不仅仅是了解黑洞。黑洞的中心是咱们现在的爱因斯坦广义相对论给出的时空理论失利的当地。了解这个区域的物理意味着了解量子空间和量子时刻。