當恒星崩潰時，它們會產(chǎn)生黑洞，這些黑洞遍布整個宇宙，因此需要研究。黑洞是一種神秘的物體，其外部邊緣被稱為事件視界，它能捕捉一切事物，包括光。愛因斯坦的廣義相對論預測，一旦一個物體落在一個事件視界內(nèi)，它就會落在黑洞叫做奇點，它被完全壓碎了。在這個奇異點上，引力是無限的，所有已知的物理定律都會分解，包括愛因斯坦的理論。在過去的幾十年里，理論物理學家一直在質(zhì)疑奇點是否真的存在于復雜的數(shù)學方程中，到目前為止幾乎沒有成功。LSU物理和天文學系副教授帕拉普瑞特·辛格和合作者LSU博士后研究員哈維爾奧爾梅多和阿貝·阿希提卡，賓夕法尼亞州立大學的埃伯利物理學教授開發(fā)了新的數(shù)學方程式，超越了愛因斯坦的廣義相對論，克服了它的關(guān)鍵局限性-黑洞的中心奇異性。這項研究最近發(fā)表在“物理評論快報”和“物理評論D”上，并被美國物理學會的編輯所強調(diào)。
20世紀90年代，理論物理學家發(fā)展出了一種稱為環(huán)形量子引力的理論，它將微觀物理定律或量子力學定律與引力結(jié)合起來，解釋了時空的動力學。，奧爾梅多和辛格的新方程描述了量子引力回路中的黑洞，并證明了黑洞的奇異性不存在。
“在愛因斯坦的理論中，時空是一種結(jié)構(gòu)，我們可以把它分割得很小。這本質(zhì)上是引力場變得無限的奇異性的原因。在環(huán)形量子引力中，時空結(jié)構(gòu)有一個類似瓷磚的結(jié)構(gòu)，它不能在最小的瓦片之外被分割。我和我的同事已經(jīng)證明了黑洞內(nèi)部是這樣的，因此沒有奇點?！靶粮裾f。
環(huán)量子引力不是奇點，而是向時空的另一個分支預測一個漏斗。
“這些像瓷磚一樣的幾何單位-被稱為‘量子激發(fā)’-解決了奇異性問題，比我們用今天的技術(shù)所能探測到的要小數(shù)量級，但我們有精確的數(shù)學方程來預測它們的行為，”阿什泰卡說。他是環(huán)量子引力的創(chuàng)始人之一。
物理結(jié)果，使我們更接近于可靠地測試量子引力?！?>辛格說：“在LSU，我們一直在開發(fā)最先進的計算技術(shù)，利用超級計算機提取這些物理方程的物理結(jié)果，使我們更接近于可靠地測試量子引力。”
愛因斯坦的理論不僅無法解釋黑洞的中心，而且也無法解釋宇宙是如何從大爆炸奇點。因此，十年前，辛格和合作者開始將物理學擴展到大爆炸之外，并使用環(huán)量子引力進行新的預測。利用循環(huán)量子引力的數(shù)學方程和計算技術(shù)，他們發(fā)現(xiàn)大爆炸被“大反彈”所取代。但是，克服黑洞奇異性的問題非常復雜。
“在我看來，黑洞在引力量子理論中的命運是理論物理學中最重要的問題，”LSU霍拉斯·赫恩(Horace Hearne)理論物理學教授豪爾赫·普林(Jorge Pullin)說，他不是這項研究的一部分。
這項研究得到了美國國家科學基金會、匹茲堡基金會的烏蘭尼亞斯托特基金、賓州伊利科學學院以及西班牙經(jīng)濟和競爭力部的支持。
