Einstein varmer endelig op til kvantemekanik? Forskerhold omdefinerer energi forklare sorte huller

Et forskerhold ledet af fysikere ved University of California, Berkeley, har foreslået en ny måde at forstå sorte huller på, som kan omdefinere energi. Holdets arbejde, offentliggjort i tidsskriftet Physical Review Letters, tilbyder en ny måde at forstå, hvordan energi går tabt i sorte huller, og kan føre til en bedre forståelse af kvantetyngdekraften.

Sorte huller er områder af rum-tid, hvor tyngdekraften er så stærk, at intet, ikke engang lys, kan undslippe. De beskrives ofte som havende en singularitet, et punkt med uendelig tæthed og nul volumen. Fysikkens love bryder sammen med en singularitet, og det er ikke klart, hvordan man kan forene dette med kvantemekanikkens love.

En af fysikkens vigtigste udfordringer er at udvikle en teori om kvantetyngdekraften, der kan beskrive stof- og energiens adfærd i nærheden af ​​et sort hul. En populær tilgang er at bruge strengteori, som er en teoretisk ramme, der forsøger at forene fysikkens love ved at beskrive alt i form af vibrerende strenge.

Strengteori forudsiger, at sorte huller har en begrænset mængde entropi, som er et mål for lidelsen i et system. Det har dog været svært at beregne den nøjagtige værdi af entropien i et sort hul.

I den nye undersøgelse brugte Berkeley-teamet en teknik kaldet AdS/CFT-korrespondance til at beregne entropien af ​​et sort hul. AdS/CFT-korrespondancen er et matematisk trick, der relaterer fysikken i en stærkt koblet kvantefeltteori til fysikken i en højere-dimensional anti-de Sitter (AdS) rum-tid.

Ved at bruge AdS/CFT-korrespondancen var holdet i stand til at beregne entropien af ​​et sort hul i forhold til antallet af frihedsgrader i feltteorien. Dette gjorde det muligt for dem at vise, at entropien af ​​et sort hul er proportional med området af dets horisont, som er den grænse, ud over hvilken intet kan undslippe.

Dette resultat er vigtigt, fordi det giver en ny måde at forstå, hvordan energi går tabt i et sort hul. Entropien af ​​et sort hul er et mål for antallet af måder, hvorpå energien i det sorte hul kan fordeles. Det faktum, at entropien af ​​et sort hul er proportional med arealet af dets horisont, antyder, at energien i et sort hul er fordelt over hele horisonten i stedet for at være koncentreret til en singularitet.

Denne nye måde at forstå sorte huller på kunne føre til en bedre forståelse af kvantetyngdekraften. Ved at studere sorte hullers entropi kan fysikere muligvis lære mere om rumtidens natur og stof og energis adfærd i nærheden af ​​et sort hul.