黑洞內(nèi)部有什么?物理學(xué)家使用量子計(jì)算、機(jī)器學(xué)習(xí)來(lái)找出答案
據(jù)BGR報(bào)道,最近發(fā)表在《?PRX Quantum》雜志上的一項(xiàng)研究對(duì)黑洞內(nèi)部進(jìn)行了更深層次的觀察。它也是為了更好地理解“全息對(duì)偶性”(holographic duality)的想法?!叭?duì)偶性”是一個(gè)數(shù)學(xué)猜想,試圖將粒子及其相互作用的理論和引力理論聯(lián)系起來(lái)。??
從本質(zhì)上講,“全息對(duì)偶性”理論認(rèn)為,引力理論和粒子理論是等價(jià)的。至少,在數(shù)學(xué)上是如此。因此,引力理論中在數(shù)學(xué)上發(fā)生的事情也發(fā)生在粒子理論中。在大多數(shù)情況下,這些理論都描述了不同的維度。然而,引力描述了三個(gè)維度,而粒子理論只包括兩個(gè)維度。研究人員希望,探究這個(gè)想法可以幫助他們了解黑洞內(nèi)部的情況。
密歇根大學(xué)的研究科學(xué)家Enrico Rinaldi在新的研究中專注于這兩種理論。
“在愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論中,不存在粒子--只有時(shí)空。而在粒子物理學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)模型中,沒(méi)有引力,只有粒子,”他說(shuō)?!皩⑦@兩種不同的理論聯(lián)系起來(lái)是物理學(xué)中一個(gè)長(zhǎng)期存在的問(wèn)題--自上個(gè)世紀(jì)以來(lái)人們一直在嘗試這樣做?!?/p>
通過(guò)連接這兩種理論,并使用量子矩陣模型, Rinaldi和該研究的其他成員能夠探測(cè)全息對(duì)偶性。他們的想法是把我們對(duì)粒子理論的了解和對(duì)引力理論的了解結(jié)合起來(lái)。首先,他們使用了由數(shù)字塊組成的簡(jiǎn)單矩陣模型。這是一個(gè)用于量子計(jì)算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)框架,其中粒子理論由一維字符串表示。這些通常有助于研究人員找到基態(tài),Rinaldi說(shuō)這很重要,因?yàn)樗梢宰屇銖闹袆?chuàng)造出東西。
使用他們所做的模型,研究人員能夠描述黑洞內(nèi)的重力是什么樣子。
宇宙真的是一個(gè)全息圖嗎?是的,也不是。當(dāng)你想到全息圖時(shí),你可能會(huì)想到《星球大戰(zhàn)》等科幻電影中的全息通訊器。不過(guò)在這種情況下, Rinaldi和他的合著者所指的是黑洞內(nèi)部與外部相遇的方式。因?yàn)楹诙吹膬?nèi)部是根據(jù)引力理論工作的,它在三維空間中被表示為時(shí)空移動(dòng)通過(guò)它。
然而,在表面上,黑洞看起來(lái)是二維的。這給了它一個(gè)全息的外觀,因?yàn)槲覀儧](méi)有看到它是一個(gè)三維物體。這是因?yàn)榱W永碚撛谌S空間中不起作用。因此,有人認(rèn)為,宇宙的其他部分可能也是這樣工作的。然而,目前還沒(méi)有證據(jù)表明實(shí)際情況是這樣的。