Исследование квантовой природы черных дыр
В исследовании, опубликованном в Physical Review Letters, физики продемонстрировали, что черные дыры удовлетворяют третьему закону термодинамики, который гласит, что энтропия остается положительной и исчезает при экстремально низких температурах, как и в обычных квантовых системах. Это открытие является убедительным доказательством того, что черные дыры обладают изолированными основными состояниями, что является отличительной чертой квантово-механического поведения.
Понимание квантового поведения гравитации является одним из самых больших открытых вопросов, стоящих перед современной физикой. Черные дыры используются в качестве лабораторий для исследования квантовой гравитации, особенно при низких температурах, когда квантовые эффекты становятся заметными.
Предыдущие расчеты показали, что энтропия черных дыр может становиться отрицательной при низких температурах, что казалось физически загадочным результатом. В этой работе исследователи рассмотрели этот парадокс, включив эффекты червоточин в двумерную гравитационную модель Джекива-Тейтельбойма (JT).
Phys.org поговорил с авторами исследования, Стефано Антонини, профессором Лукой Виктором Илиесиу, Пратиком Ратом и Патриком Дуй Траном, чтобы получить представление об их работе.
"Описывая черные дыры при экстремально низких температурах и понимая, имеют ли они изолированное основное состояние, как и большинство обычных квантовых систем, мы надеемся раскрыть квантовые свойства гравитации", - объясняют исследователи.
Проблема энтропии
В квантовых системах энтропия измеряет количество возможных микроскопических конфигураций. Если система имеет изолированное основное состояние — уникальную конфигурацию с наименьшей энергией, — ее энтропия должна исчезать по мере приближения температуры к абсолютному нулю.
Однако расчеты энтропии в гравитационных теориях всегда включают усреднение по множеству возможных конфигураций, что делает их сложными.
Две разные процедуры усреднения, называемые отожженной и подавленной энтропией, могут дать разные ответы. Сначала для отожженной энтропии вычисляется среднее значение, а затем энтропия, в то время как для подавленной энтропии сначала вычисляется энтропия для каждой конфигурации, а затем усредняется.
"Необходимость сводится к вопросу о порядке выполнения операций", - объясняют исследователи. "Предположим, вам предоставлен набор квантовых систем и поставлена задача рассчитать среднюю энтропию. В идеале вы должны рассчитать энтропию каждой системы, а затем усреднить по этим энтропиям. Это называется подавленной энтропией."
"Вместо этого физикам часто проще рассчитать энтропию отжига, для чего сначала берутся средние значения, а затем вычисляется энтропия — неправильный порядок действий".
При высоких температурах эти два метода согласуются. Но при низких температурах они резко различаются: энтропия при закалке приближается к нулю, отражая изолированное основное состояние, в то время как энтропия при отжиге становится отрицательной. Этот результат бессмыслен, поскольку третий закон термодинамики гласит, что энтропия должна быть неотрицательной и исчезать при приближении температуры к абсолютному нулю.
Ввод нового количества
В то время как подавленная энтропия предлагает правильный концептуальный способ вычисления энтропии, часто бывает очень сложно выполнить точные вычисления в гравитационных системах. Эта трудность возникает из-за того, что для этого требуется детальное знание полного распределения квантовых состояний и флуктуаций внутри ансамбля, что является сложной математической и численной задачей.
Чтобы решить эту проблему, исследователи ввели новую промежуточную величину, называемую полувлажненной энтропией.
"Нам пришлось ввести полупространственную энтропию, которую вычислить проще, чем обычную энтропию", - сказали в команде. "Тем не менее, эта величина по-прежнему обладает свойствами, сходными с подавленной энтропией: например, доказательство того, что любая из этих величин положительна при низких температурах, подразумевает, что все основные состояния множества квантовых систем изолированы".
Ключевое преимущество заключается в том, что доказательства того, что полупространственная энтропия остается положительной при любых температурах, достаточно, чтобы показать, что черные дыры имеют изолированные основные состояния — и, как следствие, что затухающая энтропия также остается положительной.
Это связано с тем, что полупространственная энтропия, несмотря на то, что ее легче вычислить, похожа на затухающую энтропию в том смысле, что она имеет то же качественное поведение и исследует те же физические свойства основного состояния. Таким образом, положительная величина и исчезновение полупространственной энтропии при нулевой температуре подтверждают, что черные дыры ведут себя как обычные квантовые системы с уникальными состояниями с наименьшей энергией.
Хвост Эйри и червоточины
Граница Эйри - это математическая концепция из теории случайных матриц, описывающая универсальную закономерность распределения собственных значений вблизи границы их спектра. Эта закономерность проявляется во многих сложных системах физики и математики.
В контексте теории гравитационного поля JT энергетический спектр черной дыры математически эквивалентен спектру собственных значений ансамбля случайных матриц. Эта эквивалентность позволяет физикам применять статистику Эйри для понимания тонкого квантового поведения черных дыр при очень низких температурах.
"Переходя к низким температурам, мы начинаем исследовать краевую статистику в спектре черных дыр и видим, что она имеет ту же универсальную статистику, что и в матричных интегралах", - объясняют исследователи.
Команда выполнила свои расчеты, используя два взаимодополняющих подхода. Первый включал суммирование вкладов червоточин — геометрических структур, соединяющих различные области пространства—времени, - в интеграл гравитационной траектории.
Во втором использовались методы теории случайных матриц, чтобы показать, что в интеграле с двойной матрицей доминирует новая конфигурация, инстантон с одним собственным значением. Примечательно, что оба подхода согласуются с общим режимом проверки достоверности, обеспечивая мощную проверку согласованности.
"Это совпадение, по-видимому, говорит нам о странном и удивительном результате: эти инстантоны с одним собственным значением соответствуют не просто одной червоточине, а совокупности бесконечного числа червоточин", - отметила команда.
"Если бы мы вместо этого просуммировали конечное число поправок к червоточинам, мы бы не увидели, что полученная энтропия положительна. Это означает, что учет всех червоточин имеет решающее значение для понимания квантовой природы черных дыр и получения результатов, согласующихся с обычной квантовой системой".
Выводы и дальнейшие шаги
Демонстрация того, что черные дыры имеют изолированные основные состояния, имеет значение для нашего понимания квантовой гравитации.
"Доказав изолированное основное состояние, мы показываем, что черные дыры в гравитационном поле ведут себя как квантово-механические системы. Другими словами, их низкоэнергетические состояния квантованы", - объясняют исследователи.
"Это дает доказательства в пользу микрогосударственной интерпретации энтропии черных дыр и продвигает теоретические исследования квантовой природы гравитации".
Результаты также подчеркивают роль червоточин в гравитационной физике. Без суммирования по всему бесконечному ряду вкладов червоточин расчеты не дали бы физически ощутимой положительной энтропии.
Забегая вперед, исследователи выявляют интригующие открытые вопросы: Какова гравитационная интерпретация инстантонов с одним собственным значением? Могут ли эти методы быть применимы к черным дырам с большим числом измерений? Полезна ли полуразрушенная энтропия помимо гравитации, например, в конденсированных средах или квантовых вычислениях?
Команда ученых уже предприняла шаги для получения ответов на эти вопросы. В следующей статье, опубликованной на сервере препринтов arXiv, они обобщают свои результаты на более широкий класс черных дыр с возбуждениями материи, подтверждая тем самым, что черные дыры ведут себя как обычные хаотические квантовые системы.
Источник
При использовании материалов с сайта активная ссылка на него обязательна
Отправить донат на поддержку проекта "Аномальные новости"
Меню
Архив материалов
Проекты наших читателей
Контакты исследователей
Подписка на новости
Проекты
Новости криптозоологии
Хроники природных катастроф
Новости
26.02.2002 - 05.07.2002
05.08.2002 - 23.10.2002 (562)
24.10.2002 - 17.01.2003 (585)
20.01.2003 - 07.04.2003 (709)
08.04.2003 - 01.08.2003 (709)
04.08.2003 - 18.11.2003 (763)
19.11.2003 - 31.03.2004 (721)
01.04.2004 - 13.08.2004 (825)
16.08.2004 - 22.11.2004 (782)
23.11.2004 - 28.03.2005 (756)
29.03.2005 - 29.07.2005 (807)
30.08.2005 - 02.12.2005 (927)
05.12.2005 - 21.04.2006 (912)
24.04.2006 - 23.10.2006 (999)
24.10.2006 - 03.05.2007 (999)
04.05.2007 - 28.01.2008 (999)
29.01.2008 - 12.01.2009 (999)
13.01.2009 - 07.07.2009 (966)
22.08.2009 - 21.01.2010 (996)
22.01.2010 - 22.06.2010 (1000)
23.06.2010 - 14.01.2011 (1042)
17.01.2011 - 31.05.2011 (1008)
01.06.2011 - 03.11.2011 (1003)
07.11.2011 - 16.03.2012 (996)
19.03.2012 - 09.06.2012 (1009)
13.06.2012 - 07.09.2012 (988)
10.09.2012 - 19.11.2012 (1004)
20.11.2012 - 14.01.2013 (1015)
15.01.2013 - 22.02.2013 (1000)
23.02.2013 - 08.04.2013 (991)
09.04.2013 - 31.05.2013 (1015)
01.06.2013 - 18.07.2013 (992)
19.07.2013 - 03.09.2013 (1014)
04.09.2013 - 20.10.2013 (1001)
21.10.2013 - 02.12.2013 (1001)
03.12.2013 - 18.01.2014 (997)
19.01.2014 - 07.03.2014 (994)
08.03.2014 - 24.04.2014 (1000)
25.04.2014 - 18.06.2014 (1005)
19.06.2014 - 15.08.2014 (1019)
16.08.2014 - 07.10.2014 (1006)
08.10.2014 - 16.11.2014 (995)
17.11.2014 - 25.12.2014 (1004)
26.12.2014 - 09.02.2015 (989)
10.02.2015 - 20.03.2015 (998)
21.03.2015 - 22.04.2015 (1001)
23.04.2015 - 29.05.2015 (997)
29.05.2015 - 30.06.2015 (995)
30.06.2015 - 29.07.2015 (990)
29.07.2015 - 26.08.2015 (998)
27.08.2015 - 24.09.2015 (988)
25.09.2015 - 22.10.2015 (991)
23.10.2015 - 18.11.2015 (1000)
18.11.2015 - 16.12.2015 (990)
17.12.2015 - 23.01.2016 (1000)
24.01.2016 - 25.02.2016 (1000)
26.02.2016 - 24.03.2016 (1000)
24.03.2016 - 16.04.2016 (990)
17.04.2016 - 19.05.2016 (999)
20.05.2016 - 22.06.2016 (993)
23.06.2016 - 01.08.2016 (995)
02.08.2016 - 12.09.2016 (990)
13.09.2016 - 25.10.2016 (989)
26.10.2016 - 05.12.2016 (995)
06.12.2016 - 15.01.2017 (995)
16.01.2017 - 23.02.2017 (990)
24.02.2017 - 03.04.2017 (994)
04.04.2017 - 18.05.2017 (1000)
19.05.2017 - 05.07.2017 (1000)
06.07.2017 - 24.08.2017 (1000)
25.08.2017 - 06.10.2017 (991)
07.10.2017 - 15.11.2017 (990)
16.11.2017 - 24.12.2017 (1000)
25.12.2017 - 04.02.2018 (990)
05.02.2018 - 17.03.2018 (1000)
18.03.2018 - 02.05.2018 (990)
03.05.2018 - 11.06.2018 (1000)
12.06.2018 - 18.07.2018 (990)
19.07.2018 - 24.08.2018 (1000)
25.08.2018 - 02.10.2018 (1000)
03.10.2018 - 07.11.2018 (990)
08.11.2018 - 13.12.2018 (990)
14.12.2018 - 23.01.2019 (1000)
24.01.2019 - 02.03.2019 (1000)
03.03.2019 - 12.04.2019 (1010)
13.04.2019 - 23.05.2019 (990)
24.05.2019 - 03.07.2019 (1000)
04.07.2019 - 11.08.2019 (1000)
12.08.2019 - 16.09.2019 (990)
17.09.2019 - 26.10.2019 (1000)
27.10.2019 - 12.12.2019 (1000)
13.12.2019 - 25.01.2020 (1000)
26.01.2020 - 06.03.2020 (990)
07.03.2020 - 16.04.2020 (1010)
17.04.2020 - 19.05.2020 (1000)
20.05.2020 - 25.06.2020 (990)
26.06.2020 - 04.08.2020 (995)
05.08.2020 - 16.09.2020 (1005)
17.09.2020 - 26.10.2020 (990)
27.10.2020 - 27.11.2020 (990)
28.11.2020 - 07.01.2021 (990)
08.01.2021 - 15.02.2021 (1000)
16.02.2021 - 31.03.2021 (1000)
01.04.2021 - 12.05.2021 (1000)
13.05.2021 - 14.06.2021 (990)
15.06.2021 - 26.07.2021 (980)
27.07.2021 - 31.08.2021 (990)
01.09.2021 - 07.10.2021 (1000)
08.09.2021 - 07.11.2021 (1000)
08.11.2021 - 10.12.2021 (1000)
11.12.2021 - 24.01.2022 (990)
25.01.2022 - 04.03.2022 (1000)
05.03.2022 - 10.04.2022 (990)
11.04.2022 - 17.05.2022 (1000)
18.05.2022 - 23.06.2022 (980)
24.06.2022 - 31.07.2022 (990)
01.08.2022 - 13.09.2022 (990)
14.09.2022 - 21.10.2022 (990)
22.10.2022 - 29.11.2022 (1000)
30.11.2022 - 22.01.2023 (1000)
23.01.2023 - 02.03.2023 (990)
03.03.2023 - 21.04.2023 (1000)
22.04.2023 - 13.06.2023 (990)
14.06.2023 - 02.08.2023 (1000)
03.08.2023 - 21.09.2023 (1000)
22.09.2023 - 06.11.2023 (990)
07.11.2023 - 24.12.2023 (990)
25.12.2023 - 18.02.2024 (1000)
19.02.2024 - 05.04.2024 (990)
06.04.2024 - 25.05.2024 (1000)
26.05.2024 - 26.07.2024 (1000)
26.07.2024 - 25.08.2024 (990)
26.08.2024 - 28.09.2024 (980)
29.09.2024 - 01.11.2024 (1000)
02.11.2024 - 02.12.2024 (980)
03.12.2024 - 08.01.2025 (990)
09.01.2025 - 09.02.2025 (1000)
10.02.2025 - 20.03.2025 (1000)
21.03.2025 - 03.05.2025 (990)
04.05.2025 - ...
Статьи
Статьи: раздел 1 (1024)
Статьи: раздел 2 (1006)
Статьи: раздел 3 (1000)
Статьи: раздел 4 (1044)
Статьи: раздел 5 (1001)
Статьи: раздел 6 (1000)
Статьи: раздел 7 (1000)
Статьи: раздел 8 (1013)
Статьи: раздел 9 (1000)
Статьи: раздел 10 (1000)
Статьи: раздел 11 (329)
Статьи: раздел 12 (1000)
Статьи: раздел 13 (730)
Лента новостей

Австралия является рассадником НЛО

Аммониты пережили падение астероида-убийцы

В базах данных зарегистрировано 260 000 НЛО

Инцидент с НЛО в Варгинье

Как образуются суперземли и субнептуны

Ключи к пониманию обитаемости экзопланет

Кто такой Боб Лазар

Лох-Несское чудовище под угрозой

Луноходы могут скрыть следы происхождения жизни

Масштабные исследования обьекта 3I-ATLAS

Обнаружили новое состояние материи

Пескоструйная обработка поверхности Марса

Российские архивы об НЛО свидетельствуют о НЛО

Свидетели описывают встречу с НЛО в Бразилии

Секретная миссия по спасению инопланетян

Темная материя и нейтрино могут взаимодействовать

Теория струн и кровеносные сосуды Вселенной

Флотилия НЛО над Солт-Лейк-Сити

Черная дыра Млечного Пути скрывает свое прошлое

Эксперты обнаружили секретный ангар с НЛО

Внедрение ИИ не приносит пользы бизнесу

Встреча с НЛО в Бразилии в 1996 году

Гравитация может возникать из Энтропии

Инопланетяне верят в религию так же, как и мы

История строительства Великой пирамиды в Египте

Как заставить ИИ Google лгать

Молния может порождать плазмоиды, похожие на НЛО

Молодые сотрудники обеспокоены конкуренцией с ИИ

На Марсе бушевал огромный океан

Необычные облака в Патагонии

Неожиданный признак долголетия человека

Обнаружили невозможное состояние материи

Первый свободно летающий световой парус

Поиски легендарного города Мадинат аз-Захира

Почти все верят в существование инопланетян

Происхождение органических веществ в гейзерах Энцелада

Самый точный в истории обзор края черной дыры

Телепортация очков попала на камеру наблюдения

Туннели неизвестной древней формы жизни

Туэ-Туэ - загадочная птица смерти из чилийских мифов

Как превратить дистанционную практику для студентов в полноценный проект для портфолио. Пошаговая инструкция от выбора темы до презентации

Невидимый фронт. Почему спокойствие бизнеса - это результат работы юриста, а не счастливая случайность

В США есть свой Бермудский треугольник

Европе не хватает активности для поддержания жизни

Звезды и планеты связаны друг с другом

Звезды-монстры расскажут о рождении черных дыр

Земля - ферма, где инопланетяне собирают урожай

Зомби-грибы и кровавые орхидеи

Инопланетяне общались с Европой веками

Как понять, обитаемы ли экзопланеты

Наилучшая недвижимость недалеко от Земли

Новый взгляд на поиск темной материи

Понимание квантовой гравитации в пяти измерениях

Потенциал образования планет-гигантов

Пробелы в теории Дарвина

Пугающее предупреждение инопланетян

Следует ли разрешить ИИ воскрешать мертвых

Таинственный аппарат, спрятанный на базе ВМС США

Теория заговора о потере на Земле гравитации на 7 секунд

Уфологи взламывают космический код

Черная дыра разрывает на части далекое солнце

Штат Вермонт продвигает законопроект об НЛО

Поставка некачественного товара и скрытые дефекты. Как бизнесу не платить за чужие ошибки

Банк Англии готовится к кризису из-за НЛО

Брошен вызов космологическим моделям

Два ветерана превратили феномен НЛО из шутки в политику

Деятельность осведомителей приведет к раскрытию НЛО

Измерили массу и расстояние до планеты-изгоя

Крупнейшее в Ирландии доисторическое городище

Межзвездная комета раскрывает свои секреты

Могут ли семь миров TRAPPIST-1 иметь луны

Не все научные открытия переживают шумиху

Не выявили никаких техносигналов от 3I-ATLAS

Неуловимая звезда-компаньон Бетельгейзе

НЛО передал зашифрованные сообщения

Облака необходимы для жизни

План по обнаружению пригодных для жизни экзолун

Поиск аксионов темной материи

Рост быстро вращающейся черной дыры

Сверхмассивные черные дыры и их галактики

Тонкий лед защищал озерную воду Марса

Убегающие звезды и карта темной материи

Что такое - рождественская звезда

Почему стоит доверить издание биографической книги профессионалам

Вифлеемская звезда на самом деле была кометой

Жизнь на Земле зародилась на Красной планете

Изучая экономику Звездного пути

Исследование венерианских облаков

Как ездить на работу на Луну

НЛО. Феномен, эксперименты и существа

Новая аномалия на космическом госте

Процесс поиска НЛО. Тела, корабли и молчание

Секретная российская уфологическая программа

Секретный клуб, занимающийся сокрытием НЛО

В Висконсине было зарегистрировано более 70 НЛО

Выявили характерный след столкновений черных дыр

Как пережить ядерную атаку

Крушения китайских НЛО

Леденящие душу российские архивы об НЛО

Марс был голубым

НЛО перемещается по небу Южной Каролины

Первый закон термодинамики был переписан

Планета, покрытая сверхгорячей лавой

Планы по поиску Лох-Несского чудовища

Планы по созданию лунного курорта

Про НЛО в Розуэлле снимут фильм

Российские файлы об НЛО свидетельствуют

Скотт Купер станет режиссером нового фильма об НЛО

Снимут захватывающий триллер о НЛО в Розуэлле

Сто сигналов, представляющих интерес для SETI

Тайна инопланетного звездолета будет раскрыта

Триллер о легендарном НЛО в Розуэлле

Черная дыра порождает сверхбыстрые ветры

Черные дыры замечены во время слияния галактик

Всегда ли демократия основана на правде

Вселенная может быть однобокой

Дым от падающих экзокомет у ближайшей звезды

ИИ помогают раскрыть природу темной материи

Как атомы жизни распространяются в космосе

Крупнейшее место рождения планет

Ландшафты Марса, созданные ветром

Межзвездный обьект в ультрафиолетовом свете

Наша Вселенная может быть искусственной конструкцией

Первая молекула жизни

Первые многоразовые стартовые площадки на Луне

Признаки планет в звездных системах-зародышах

Пять новых планет и борьба за их атмосферы

Развитые цивилизации общаются подобно светлячкам

Редкое столкновение в близлежащей планетной системе

Сверхновые объяснят появление землеподобных планет

Составление карт сложной планетарной архитектуры

Таинственные участки у основания земной мантии

Черные дыры демонстрируют избирательное питание

Энцелад - привлекательная цель для поиска жизни

Британское разведуправление расследовало НЛО

Вермонт создает уфо-центр

Если у вас есть уфо-коллекция не выбрасывайте её

Женщина ежедневно сталкивается с Кри

Женщину убили из-за обвинений в колдовстве

Звуковой удар слышали над Норфолком и Саффолком

Инопланетяне готовятся к вторжению на Землю

Как объяснить темную материю

Катастрофа НЛО в Розуэлле снова в центре внимания

Маск хочет создать Академию звездного флота

Научились управлять восприятием человеком своего тела

Некоторые из наших клеток сопротивляются смерти

Первый отчет об НЛО в Миссури в 2026 году

По событиям в Розуэлле снимут триллер

Призрак приставал к любителю пива

Скотт Купер станет режиссером триллера 'НЛО в Розуэлле'

Теории всемирного тяготения не верны

Фигуру короля джиннов нашли в отдаленной Патагонии

ЦРУ не расскажет правду о межзвездном корабле

Шахтеры остались в полном недоумении из-за НЛО

Очистные станции для гидроабразивной резки. Обзор установки

Ритуальный транспорт и его роль в организации похорон

Австралийский шахтер снял треугольный НЛО

Высокоразвитые цивилизации общаются друг с другом

Германия попала во внеземной маршрут

Глава Nvidia не верит в появление божественного ИИ

Жизнь в океане Европы сочли почти невозможной

Загадочный объект несовместим с теорией темной материи

Законодатель Вермонта предлагает изучать НЛО

Звуковое оружие армии США

ИИ научился создавать вирусы с нуля

Инопланетяне замерзают на спутнике Юпитера

Контроль разума и информация об НЛО

Криптозоолог поделился снимком Лох-Несского чудовища

Лунный туризм приближается к реальности

Облако, напоминающее пылающий НЛО

Певец видел свою смерть во сне

Почему образованные люди увлекаются конспирологией

Прорыв в области ДНК разоблачает Джека Потрошителя

Разоблачение НЛО и демонические доктрины

ЦРУ отслеживало загадочный межзвездный обьект

Через пять лет ИИ захватит власть

Археологи среди руин нашли совершенно новый язык

Небо Бирмингема стало розовым

Самая драматичная встреча с НЛО в США

Скончался уфолог Эрих фон Дэникен

Умер автор гипотезы о палеоконтакте - Эрих фон Дэникен

Универсальный язык для общения с инопланетянами

Человечество получает таинственный сигнал

Черноглазые дети и фантомные звонки

Шахтеры заметили странный объект в небе

Штат Мэн входит в топ по количеству НЛО

Наверх
Яндекс.Метрика