新黑洞理论解决了 50 年前的问题

科学家可能已经找到了一套更现实的黑洞热力学规则,并且永远不会停止变化。黑洞是宇宙中已知的最极端的物体之一。它们将大量的质量压缩到非常小的区域,产生如此强大的引力场,以至于任何东西,甚至光,一旦穿过[...]

来源:SciTech日报

科学家可能已经找到了一套更现实的黑洞热力学规则,并且永远不会停止变化。

黑洞是宇宙中已知的最极端的天体之一。它们将大量的质量压缩到非常小的区域中,产生如此强大的引力场,以至于一旦穿过边界,任何东西(甚至光)都无法逃脱。

物理学家使用爱因斯坦广义相对论中的方程以及量子力学的思想来描述黑洞。然而,在 20 世纪 70 年代初,斯蒂芬·霍金和其他研究人员认识到,黑洞似乎遵循类似于热力学定律的规则,热力学是物理学的一个分支,解释了热、能量和无序在普通系统(例如炉子上沸腾的水)中的行为。

霍金框架的主要局限性

“霍金的黑洞力学定律在极端物理学和普通物理学之间提供了令人满意的联系,并且已经成为 50 年来的范式,但它们有严重的局限性,”阿瑟顿大学教授、宾夕法尼亚州立大学埃伯利科学学院埃文·皮尤物理学荣誉教授、研究团队负责人阿拜·阿什特卡 (Abhay Ashtekar) 说。 “它们是为处于平衡状态的黑洞制定的——或者随着时间的推移不变的——但黑洞在不断变化;它们形成、合并,最终蒸发。我们希望找到一种方法来克服这一限制,并将定律扩展到不平衡的黑洞。”

真正的黑洞很少是静态的。它们可以积累物质,与其他黑洞碰撞,并通过量子过程逐渐失去能量。然而,传统的黑洞力学定律主要是为平衡状态的黑洞设计的,这意味着它们的特性不会随着时间的推移而改变。

黑洞如何进入热力学

为什么事件视界会产生问题

虽然这个框架对于稳定的黑洞效果很好,但当黑洞发生变化时,应用起来就变得更加困难。