科学家们发现了一条了解黑洞的新路径

科学家们通过绘制黑洞的详细框架图来重新定义黑洞的概念，发现了一种新的方法。新的观点可能会使人们对理论物理中黑洞的微观结构有更深入的了解。最近在《高能物理》杂志上发表了相关研究成果。

这项研究阐述了一种新的理论结构，称为“超级迷宫”，它为理论物理学领域的黑洞提供了一个更常见的场景。基于弦理论的“超级迷宫”对于理解黑洞的微观结构尤为重要。

“广义相对论是描述黑洞的大尺度结构的强有力的理论，但它是描述黑洞微观结构的非常粗糙的工具。”Nicholas是南加州大学多恩西夫学院物理、天文和数学教授的共同作者“在超越爱因斯坦方程的理论框架中，‘超迷宫’为我们提供了一幅关于膜黑洞微观结构的具体肖像，”Warner说。

黑洞是一种强大的引力，足以捕捉光和星体，而传统的广义相对论中的黑洞则被事件视野所包围。从事件视野的角度来看，这与量子力学的基本原理是不一致的。黑洞必须在超越广义相对论的量子引力理论中显示出大量的微观结构。

弦理论可以通过用一个“毛球”的概念对象取代传统的黑洞来实现。warner展示了如何从高维时空物理对象的超级迷宫中实际构建毛球，从而创造出一个像黑洞一样的对象，但展示了它的所有结构。

Warner说：“假设你想得到米开朗基罗的《最后的审判》的肖像：包含视野的广义相对论就像使用只有一个像素的相机”。“你看到的只是一种颜色。我们早期的工作为我们提供了一幅可能有1000个像素的肖像：结构轮廓和一些阴影。超级迷宫就像拥有数十亿像素，这样我们就可以详细欣赏这部杰作。”

这项新研究的核心是物理学中的一个理论框架——M理论，它与弦理论密切相关。M理论认为，弦作为宇宙的一个基本组成部分，不是一维的，而是以“膜”的形式存在于更高的维度，这是一个延伸到多个空间维度的物理目标。膜的多维表层在弦理论和M理论中起着关键作用。

Warner说：“在这篇论文中，我们探索了二维M2膜和五维M5膜在超重力(M理论的低能量相似性)领域的交叉系统”。“我们可以把神秘宫殿视为‘基础’，所有关于黑洞形成或落入黑洞的信息都可以编码在上面。”

通过对这些膜交叉的神秘宫函数的分析控制，这项研究揭示了神秘宫是如何再现黑洞熵并描述黑洞的微观状态的。

膜交叉在弦理论中得到了广泛的研究，但这篇新论文重新设计了这些概念，以提供一种新的几何结构，可以描述黑洞。这项研究开发了一种新的数学结构，用于描述M2和M5膜交叉系统在超重力中的解。神秘宫函数必须符合一个非线性微分方程，类似于著名的蒙日安培方程，它掌握了M2和M5膜交叉的几何形状和动力学。

“神秘宫殿函数在连接膜配置和超重力解方面发挥着关键作用，这反过来又为我们探索黑洞的微观形态提供了一种新的方法。”“神秘宫殿函数是一个具有数十亿像素的相机，它可以为我们提供深入而详细的黑洞微观结构图像。”

Warner表示，这只是开发全面弦理论描述膜黑洞微观结构的第一步。