物理学家简化了爱因斯坦—洛夫洛克方程中关于黑洞的理论


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考虑到量子修正,爱因斯坦-洛夫洛克理论用一个包含无限项的方程来描述黑洞。但是,根据RUDN大学的物理学家的说法,该理论中黑洞的几何形状可以以一种紧凑的形式呈现,并且用数量有限的术语足以描述其观测值。这可以帮助科学家通过对爱因斯坦方程的量子修正,足以研究黑洞。这项研究发表在《物理快报B》杂志上。


爱因斯坦的广义相对论预言了黑洞的存在,黑洞是宇宙中吸引所有事物(包括光)的超大质量物体。黑洞被许多数学模型进行了描述,其中之一是爱因斯坦-洛夫洛克理论,该理论量子修正来阐述广义相对论。在这一理论中,黑洞由无数项的总和来描述。但是,来自RUDN大学的物理学家证实,有限的术语足以描述在黑洞附近观察到的效应。该方程式的其他组成部分的作用很小,可以忽略不计。这将大大简化计算,并帮助研究人员通过量子校正理论研究黑洞。


根据爱因斯坦的理论,重物会扭曲时空(一种具有三个空间维度和一个时间维度的四维构造)。1971年,洛夫洛克将这一理论推广到包括任何维度。爱因斯坦-洛夫洛克方程是一个无限大的和:方程中的前两项是爱因斯坦的表述,随后的每一项都详细说明了时空曲率。


爱因斯坦-洛夫洛克方程中的每个项都要乘以所谓的耦合常数。根据RUDN大学的物理学家的说法,如果坚持耦合常数的正值,则可以“截断”高曲率校正。这是由于每个耦合常数都有一个临界值:达到该临界值之后,黑洞将变得不稳定,即无法在现实中存在。从数学的观点来看,这样的表示仍然是可能的,但是没有物理意义。项越多,耦合常数的临界值越低。因此,黑洞的稳定性(即其物理存在的可能性)可以用作删除多余项的标准。


RUDN大学学术研究和宇宙学研究的研究人员,罗曼•科诺普利亚(Roman Konoplya)说:“随着每个新的洛夫洛克术语的出现,耦合常数的临界值变得更低。这是一个重要的观察结果:它证实,由新添加的洛夫洛克术语引起的黑洞几何形状,为了找到其中最大可能的校正,所有其他术语都可以忽略不计。”


根据科学家们他的团队所证明的观点,当拉夫洛克修正高于曲率的四阶,主要的可观测值(如黑洞阴影的半径)几乎保持不变。这些发现不仅对研究黑洞的形成过程有用,而且可用于证实与爱因斯坦理论的推广与预测。


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