Một mô hình lý thuyết mới có thể giải được câu đố 50 năm tuổi về entropy của lỗ đen Được phát triển bởi các nhà vật lý ở Mỹ, Bỉ và Argentina, mô hình này sử dụng khái niệm lỗ sâu cơ học lượng tử để đếm số lượng vi mô lượng tử bên trong một lỗ đen. Số lượng kết quả phù hợp với các dự đoán được đưa ra bởi cái gọi là công thức entropy Bekenstein-Hawking và có thể dẫn đến sự hiểu biết sâu sắc hơn về các vật thể thiên văn cực đoan này.
Nhiệt động lực học lỗ đen
Các lỗ đen có tên như vậy vì lực hấp dẫn cực mạnh của chúng làm cong không-thời gian đến mức ngay cả ánh sáng cũng không thể thoát ra sau khi đi vào chúng. Điều này khiến chúng ta không thể quan sát trực tiếp những gì diễn ra bên trong chúng. Tuy nhiên, nhờ công trình lý thuyết do Jacob Bekenstein và Stephen Hawking thực hiện vào những năm 1970, chúng ta biết rằng lỗ đen có entropy, và lượng entropy được tính theo công thức mang tên chúng.
Trong nhiệt động lực học cổ điển, entropy phát sinh từ sự hỗn loạn và mất trật tự vi mô, và lượng entropy trong một hệ có liên quan đến số lượng trạng thái vi mô phù hợp với mô tả vĩ mô của hệ đó. Đối với các vật thể lượng tử, sự chồng chất lượng tử của các trạng thái vi mô cũng được tính là một trạng thái vi mô, và entropy có liên quan đến số cách mà tất cả các trạng thái vi mô lượng tử có thể được tạo ra từ những sự chồng chất đó.
Nguyên nhân của entropy của lỗ đen là một câu hỏi mở và cho đến nay, một mô tả cơ học lượng tử thuần túy vẫn khiến các nhà khoa học lảng tránh. Vào giữa những năm 1990, các nhà lý thuyết dây đã tìm ra cách đếm các trạng thái lượng tử vi mô của lỗ đen phù hợp với công thức Bekenstein-Hawking cho một số lỗ đen nhất định. Tuy nhiên, phương pháp của họ chỉ áp dụng cho một loại lỗ đen siêu đối xứng đặc biệt với điện tích và khối lượng được điều chỉnh tinh vi. Hầu hết các lỗ đen, kể cả những lỗ đen được tạo ra khi các ngôi sao co lại, đều không bị che phủ.
Ngoài tầm giới hạn
Trong nghiên cứu mới, các nhà nghiên cứu từ Đại học Pennsylvania, Đại học Brandeis và Viện Santa Fe, tất cả đều ở Mỹ, cùng với các đồng nghiệp tại Vrije Universiteit Brussel của Bỉ và Instituto Balseiro của Argentina, đã phát triển một phương pháp cho phép chúng ta nhìn vào bên trong lỗ đen. Nội địa. Viết bằng Physical Review Letters, họ lưu ý rằng có vô số trạng thái vi mô có thể tồn tại đằng sau chân trời sự kiện của lỗ đen – bề mặt ranh giới mà từ đó không ánh sáng nào có thể thoát ra được. Do hiệu ứng lượng tử, những trạng thái vi mô này có thể chồng lên nhau một chút thông qua các đường hầm trong không-thời gian được gọi là lỗ sâu đục. Những sự chồng chéo này giúp có thể mô tả các trạng thái vi mô vô hạn dưới dạng một tập hợp hữu hạn các chồng chất lượng tử đại diện. Ngược lại, những sự chồng chập lượng tử tiêu biểu này có thể được tính và liên hệ với entropy Bekenstein-Hawking.
Theo Vijay Balasubramanian, nhà vật lý tại Đại học Pennsylvania, người đứng đầu nghiên cứu, phương pháp tiếp cận của nhóm áp dụng cho các lỗ đen có khối lượng, điện tích và tốc độ quay bất kỳ. Do đó, nó có thể đưa ra lời giải thích đầy đủ về nguồn gốc vi mô của nhiệt động lực học lỗ đen. Theo quan điểm của ông, các trạng thái vi mô của lỗ đen là “ví dụ điển hình của các trạng thái lượng tử phức tạp với động lực học hỗn loạn”, và kết quả của nhóm thậm chí có thể mang lại những bài học về cách chúng ta nghĩ về những hệ thống như vậy nói chung. Một khả năng mở rộng có thể là tìm kiếm cách sử dụng các hiệu ứng lượng tử tinh tế để phát hiện các trạng thái vi mô của lỗ đen từ bên ngoài đường chân trời.
Sự phức tạp lượng tử có thể giải quyết một nghịch lý lỗ sâu
Juan Maldacena, một nhà lý thuyết tại Viện Nghiên cứu Cao cấp ở Princeton, Mỹ, người không tham gia vào nghiên cứu này, gọi nghiên cứu này là một góc nhìn thú vị về các trạng thái vi mô của lỗ đen. Ông lưu ý rằng nó dựa trên việc tính toán các đặc tính thống kê về sự chồng chéo của các trạng thái thuần túy của lỗ đen được chuẩn bị thông qua các quy trình khác nhau; trong khi người ta không thể tính tích bên trong giữa các trạng thái khác nhau này, lý thuyết hấp dẫn, thông qua sự đóng góp của lỗ sâu, giúp tính toán các đặc tính thống kê về sự chồng chéo của chúng. Ông nói, câu trả lời có bản chất thống kê và theo tinh thần tương tự như một tính toán khác về entropy của lỗ đen do Hawking và Gary Gibbons thực hiện vào năm 1977, nhưng nó cung cấp một bức tranh sống động hơn về các trạng thái vi mô có thể có.
- Phân phối nội dung và PR được hỗ trợ bởi SEO. Được khuếch đại ngay hôm nay.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Trao quyền cho chính mình. Truy cập Tại đây.
- PlatoAiStream. Thông minh Web3. Kiến thức khuếch đại. Truy cập Tại đây.
- Trung tâmESG. Than đá, công nghệ sạch, Năng lượng, Môi trường Hệ mặt trời, Quản lý chất thải. Truy cập Tại đây.
- PlatoSức khỏe. Tình báo thử nghiệm lâm sàng và công nghệ sinh học. Truy cập Tại đây.
- nguồn: https://physicsworld.com/a/quantum-mechanical-wormholes-fill-gaps-in-black-hole-entropy/