الوفا سبورت

عالم الأخبار الكامل

نهج كمي لمشكلة التفرد

يمكن لمقاربة كمومية جديدة لمشكلة التفرد أن تجيب على سؤال عما يحدث في مركز الثقب الأسود مثل ذلك الموجود في المجرة M87. الائتمان: Event Horizon Telescope et al.

أحد المشاكل الرئيسية في النسبية العامة التي تفصلها عن الأوصاف الأخرى للكون ، مثل فيزياء الكم ، هو وجود التفردات. التفردات هي نقاط ، عند وصفها رياضيًا ، تعطي قيمة لا نهائية وتقترح مناطق من الكون تتوقف فيها قوانين الفيزياء عن الوجود ، أي نقاط في بداية الكون وفي مركز الثقوب السوداء.


ورقة جديدة في الفيزياء النووية ب، الذي نشره روبرتو كاساديو وألكسندر كامينشيك وإيبيري كونتز من قسم الفيزياء وعلم الفلك ، جامعة بولونيا بإيطاليا ، يقترح توسيع نطاق معالجة التفردات في الفيزياء في فيزياء الكم يمكن أن يساعد في حل هذا التفاوت بين فروع الفيزياء.

يقول كاساديو: “لا يوجد وصف مثالي وكامل للطبيعة. كل نظرية لها مجالها للتطبيق ، وبعد ذلك تنهار وتنبؤاتها لم تعد منطقية”. كمثال ، يستشهد بنظريات نيوتن ، التي لا تزال قوية بما يكفي لإرسال صواريخ إلى الفضاء ، لكنها تفشل عند وصفها صغيرة جدًا أو ضخمة للغاية.

“إنها مشكلة خطيرة لأن النسبية العامة – النظرية التي تصف تفاعل الجاذبية في الوقت الحاضر على أفضل وجه – تتنبأ بوجود التفردات بطريقة عامة إلى حد ما “، كما يقول كاساديو. “الأمر يشبه وجود ثقب في الفضاء ، حيث لا يمكن أن يوجد شيء ، ولكن مع ذلك سيسقط فيه المراقبون وكل شيء آخر. “

يقترح Casadio أنه يمكن اعتبارها قطعة ورق بها ثقب صغير. يقول: “يمكنك تحريك رأس قلمك عبر الورقة ، وهو ما يمثل حركة الجسيم ، ولكن إذا اصطدمت بالفتحة ، يتوقف قلمك فجأة عن الرسم وتختفي الجسيمات فجأة”. “يوضح هذا كيف أن التفردات هي عقبات نظرية تمنعنا من فهم الطبيعة بشكل كامل.”

يضيف Casadio أن حقيقة أن الفيزياء لم تعد موجودة في التفردات تؤدي إلى أسئلة بلا إجابة مثل: ما الذي حدث بالفعل في بداية الكون؟ هل نشأ كل شيء من نقطة لم تكن موجودة في الواقع؟ ماذا يحدث لجسيم عندما يسقط في مركز الثقب الأسود؟

يقول: “هذه الأسئلة المفتوحة هي السبب الأساسي الذي يدفعنا فضولنا لمتابعة هذا الطريق من التحقيق”. “يعتمد نهجنا بشكل كبير على طرق نظرية المجال الكمومي (QFT): الإطار الذي يجمع بين ميكانيكا الكم والنسبية الخاصة ويؤدي إلى نموذج قياسي ناجح للغاية لفيزياء الجسيمات.”

استخدم المؤلفون أدوات QFT لبناء ملف كائن رياضييمكن أن تشير إلى وجود المتفردات بكميات قابلة للقياس تجريبياً. هذا الكائن ، الذي أطلقوا عليه اسم “رقم إعادة التجميع الوظيفي” ، هو غير صفري في وجود التفردات ويختفي في غيابها.

كشف هذا النهج أن بعض التفردات المتوقعة نظريًا لا تؤثر على الكميات التي يمكن قياسها تجريبيًا ، وبالتالي تظل بنيات رياضية غير ضارة.

يستنتج كاساديو أنه “إذا نجت شكليتنا من التدقيق العلمي واتضح أنها النهج الصحيح ، فإنها تشير إلى وجود مبدأ فيزيائي عميق جدًا ، وبالتالي فإن اختيارات المتغيرات المادية غير مهمة إلى حد ما”. “يمكن أن يكون لها عواقب على فهمنا للفيزياء ، حتى خارج موضوع التفردات.”


تحل نظرية الأوتار لغز كيفية تصرف الجسيمات خارج مجال فوتونات الثقب الأسود


مزيد من المعلومات:
روبرتو كاساديو وآخرون ، المتغيرات المشتركة في نظرية المجال الكمي والجاذبية الكمية ، الفيزياء النووية ب (2021). DOI: 10.1016 / j.nuclphysb.2021.115496

مقدمة من SciencePOD

اقتبس: نهج كمي لمشكلة التفرد (2021 ، 10 ديسمبر) تم استرداده في 10 ديسمبر 2021 من https://phys.org/news/2021-12-quantum-approach-singularity-problem.html

هذا المستند عرضة للحقوق التأليف والنشر. بخلاف الاستخدام العادل لأغراض الدراسة الخاصة أو البحث ، لا يجوز إعادة إنتاج أي جزء دون إذن كتابي. يتم توفير المحتوى للمعلومات فقط.

READ  الاندماج ، التقلبات والخماسيات: بنية أقراص العسل