2019-08-20 22:45:01
一种新的全息方法用桌面实验模拟黑洞

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来自大阪大学,日本大学和中央大学的研究小组提出了一个新的理论框架,其实验可以在实验室进行,以更好地了解黑洞的物理特性。该项目可以揭示在无法想象的小规模和大规模规模上管理宇宙的基本规律。

最近,当事件地平线望远镜发布了第一个黑洞图像时,世界变得黯然失色。或者,更确切地说,这些照片显示了一个明亮的圆圈,称为爱因斯坦环,由光线制成,几乎没有抓住黑洞巨大的引力。这种光环是由于根据广义相对论的理论,时空结构本身因黑洞的质量而变得如此扭曲,以至于它就像一个巨大的镜头。

遗憾的是,我们对黑洞的理解仍然不完整,因为广义相对论 - 用于描述恒星和星系尺度的自然规律 - 目前还不能与量子力学相容,这是我们关于宇宙如何运作的最佳理论在很小的范围内。因为根据定义,黑洞将巨大的质量压缩到一个微小的空间中,因此需要协调这些非常成功但却相互冲突的理论才能理解它们。

解决这个难题的一种可能方法是弦理论,它认为所有物质都是由非常微小的振动弦组成的。该理论的一个版本预测了我们在熟悉的四个维度(空间加时间的三个维度)和具有额外维度的空间中的字符串中感知的物理定律之间的对应关系。这有时被称为“全息二元性”,因为它让人联想到一个二维全息板,它保存着三维物体的所有信息。

在新发表的研究中,作者桥本浩司(大阪大学),Keiju Murata(日本大学)和Shunichiro Kinoshita(中央大学)应用这一概念来展示如何将具有两个维度的球体表面用于桌面实验,用于模拟三维黑洞。在这种设置中,在球体的一个点处从光源发出的光在另一个点测量,如果球形材料允许全息术,则应该显示黑洞。

“通过这个桌面实验观察到的模拟黑洞的全息图像可以作为量子引力世界的入口”,作者Hashimoto说。研究人员还计算了如果这个理论是正确的,将会观察到的爱因斯坦环的半径。

作者Keiju Murata说:“我们希望这个项目能够更好地理解我们的宇宙如何在基础层面上真正运作。”

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