Matter Sucked in by Black Holes May Travel into the Future, Get Spit Back Out
Matter Sucked in by Black Holes May Travel into the Future, Get Spit Back Out
、ドン・リンカーン、上級研究員、フェルミ国立加速器研究所
ブラックホールは宇宙で最も神秘的な場所の一つです。空間と時間の非常に生地がひどくないにも光はそこから逃れることができるということに反っている場所。アインシュタインの一般相対性理論によると、その中心に特異点、多くの星の質量が正確にゼロサイズのボリュームに粉砕された場所に位置しています。しかし、最近の二つの物理学の論文雑誌フィジカルレビューレターズとフィジカルレビューDにDec.10に掲載さは、それぞれ、科学者たちは、我々はブラックホールについて知っていると思うものを見直すことがあります。Bの不足穴は永遠には続かないかもしれないが、それは我々が完全に彼らの自然と彼らが論文によると、中央のように見えるを誤解したことが可能です。[ブラックホールについてスティーブン・ホーキングのほとんどのファーアウトアイデア ]
アインシュタインの物理学のエッジ
天文学者や物理学者は長い特異点のアイデアは単に間違っているでなければならないと判示しています。質量を持つオブジェクトがサイズを持っていない場合、それは無限の密度を有します。そして、研究者は単語の周りに投げる限り「無限大」という種類の無限大は、自然界には存在しません。あなたは、実際の物理学の状況で無限大に遭遇したときにその代わりに、何が本当に意味することは、彼らが適用領域を超え、あなたの数学をプッシュしたということです。あなたは、新しい数学を必要とします。
これは、本の身近な例を与えることは簡単です。ニュートンの法則重力のは、引力の強さは、2つのオブジェクト間の二乗距離分の1として変化と言います。あなたは地球から遠くにボールを取ったのであれば、それは一定の重さを経験するでしょう。あなたが近い地球にそれをもたらしたとして、その後、重量が増加するであろう。あなたは地球の中心に近いオブジェクトをもたらしたとして、極端にその方程式を考えると、それは無限の力を経験するでしょう。しかし、それはしていません。
あなたが近い地球の表面にオブジェクトを持って来るよう代わりに、重力のニュートンのシンプルな法則が適用されなくなりました。あなたのアカウントに地球の質量の実際の分布を取らなければならない、これはあなたが別の行動を予測異なる、より複雑な数式を使用する必要があることを意味します。しながら同様に、一般相対性理論のアインシュタインの理論は無限密度の特異性は、ブラックホールの中心に存在すると予測し、これは本当のことはできません。非常に小さなサイズでは、重力の新しい理論が遊びに来なければなりません。私たちは、この新しい理論の総称を持っている：それは、量子重力と呼ばれています。[ 8つの方法あなたは、実際の生活の中でアインシュタインの相対性理論を参照してくださいことができます ]
名前量子重力が単に「最小スケールの重力」を意味しますが、フレーズは、特定の理論を意味するものではありません。しかし、特定の理論的な提案は、それが縮図であるように重力を記述するであろうとされました。一つの提案が呼び出され、ループ量子重力。
ループ量子重力理論は数学的に明確に定義され、それは時間をかけて進化スピンネットワークの格子として時空の生地を表現しています。スピンネットワークは、粒子とフィールドがどのように相互作用するかを説明し、単に数学的製剤です。ビューのより実用的な観点から、ループ量子重力は、空間 - 時間が時空をさらに細分化することができない越えて可能な最小単位又は空間と時間の片と、量子化されることを予測します。
ループ量子重力がブラックホール内部の検証可能な予測の作りに抵抗した困難な数学的理論です。しかし、アブヘイ・アッシュテッカーとハビエル・オルメドペンシルバニア州立大学とのParampreetシンルイジアナ州立大学では、ブラックホールの中央にループ量子重力を適用しています。彼らは結果が特異点ではないと主張しています。
彼らの計算は、時空がブラックホールの中央付近に非常に強く湾曲していると予測しています。結果は、時空はホワイトホールの構造を有し、将来の領域に続くことです。ホワイトホールは問題で引っ張るブラックホールとは異なり、ホワイトホールの芽が出てかまいことを意味し、逆にブラックホールのようなものです。
There is perhaps another way to imagine what they are predicting. It is well-known that in strong gravitational fields, time slows down. And black holes contain the strongest gravitational fields in the universe. Because of this, one possible interpretation of this new work is that matter falls into a black hole and then "bounces," shooting the mass back across the cosmos. Because time is so slow near the center of a black hole, that process simply is taking an enormous amount of time. If the researchers are correct, in the very distant future, where there are now black holes, matter will be erupting, spreading matter throughout the cosmos.
As always in theoretical science, there are many interesting and provocative ideas that just aren’t true, and this may be one of them. So it's important to see if there is experimental support for theoretical ideas like these.
There are a few possibilities. Scientists have observed very high energy phenomena in space that have not been completely explained. One is the existence of very high energy cosmic rays that hit Earth’s atmosphere. Another is what are called "fast radio bursts," which is when a large amount of radio energy is observed in a very short amount of time. Both of those phenomena could, at least in principle, be the signature of a black hole transitioning to a white hole.
It is certainly premature to accept this interesting new idea. Instead, it would be prudent to see how ongoing calculations using loop quantum gravity unfold. If predictions improve and begin to look more like some of the unexplained observed astronomical phenomena, it could be that this new result will both explain how quantum gravity works and reshape our understanding of both the past and the future of our universe.
Originally published on Live Science.
Don Lincoln is a physics researcher at Fermilab. He is the author of "The Large Hadron Collider: The Extraordinary Story of the Higgs Boson and Other Stuff That Will Blow Your Mind" (Johns Hopkins University Press, 2014), and he produces a series of science education videos. Follow him on Facebook. The opinions expressed in this commentary are his.
Don Lincoln contributed this article to Live Science's Expert Voices: Op-Ed & Insights.
