천체 물리학 적 블랙홀이 있고 수학적 블랙홀이 있습니다. 천체 물리적 블랙홀은 은하 중심에 앉아, 뜨거운 플라즈마의 제트기를 방출하며 때로는 별을 삼키는 별입니다. 당신은 그것에 대해 들었습니다. 반면에 수학적 블랙홀은 물리학 자의 생각 실험의 초점 역할을합니다. 그들은 붕괴 된 별들로부터 형성되지 않았으며, 영원히 존재했으며, 빈 우주에 앉아 있습니다. 그것들은 무한히 클 수 있고, 주위에 완벽한 거울을 가지고 있거나, 6 차원의 공간으로 확장 될 수 있습니다. 당신도 그것들에 대해 들었지만 아마도 당신은 눈치 채지 못했을 것입니다.
블랙홀에 대한 이야기는 1916 년에 Karl Schwarzschild가 아인슈타인의 일반적인 상대성 방정식에 대한 해결책을 발견했을 때 시작되었습니다. Schwarzschild의 블랙홀과 나중에 발견 된 모든 블랙홀의 특징적인 속성은 아무것도 탈출 할 수없는 영역의 표면 인 "이벤트 수평선"의 존재입니다. 이벤트 지평을 건너면 영원히 갇혀 있습니다.
처음에 물리학 자들은 Schwarzschild의 발견을 이론적 호기심으로 생각했으며, 자연에서는 일어나지 않을 순수한 수학적 가능성입니다. 그러나 1935 년 Subrahmanyan Chandrasekhar는 큰 별이 핵연료를 벗어 났을 때 중력 풀에 대항하기에 압력이 충분하지 않다는 것을 보여주었습니다. 이 경우 별이 블랙홀로 붕괴되는 것을 막을 수있는 것은 없습니다. Chandrasekhar와 함께 블랙홀은 과학적 가능성이되었습니다.
그럼에도 불구하고 물리학 자들은 블랙홀을 크게 무시했으며, 신중하게 조정 된 설정이 필요할 것이라고 믿고 현실적인 상황이 막을 수없는 중력 붕괴로 이어지지 않을 것이라고 믿었습니다. 그러나 그 반대의 경우는 그 경우로 밝혀졌습니다. 1960 년대에 Stephen Hawking과 Roger Penrose는 상당한 일반적인 상황에서 스텔라 붕괴로 블랙홀이 만들어 질 수 있음을 증명했습니다. 거대한 불에 타는 별이 블랙홀을 형성한다는 것은 계산에 보여준 표준이 아니라 예외가 아니라 표준입니다.
실제로, 1990 년대 중반, 우리 은하수의 중심에서의 관찰은 블랙홀 이외의 다른 설명이 그럴듯 해 보이는 물체 (sagittarius A)를 드러냈다. 그리고 지난 20 년 동안 블랙홀에 대한 증거가 압도적이었습니다. 천체 물리학 자들은 우리 자신의 은하뿐만 아니라 대부분의 은하들이 그들을 보유한다는 것을 발견했습니다. 블랙홀은 가스와 별을 먹고 중력 렌즈 역할을하는 것으로 보입니다. 그들의 존재는 더 이상 논란의 여지가 없습니다.
한편, 블랙홀은 세 번째 삶을 발전시켰다. 1972 년 Jakob Bekenstein은 블랙홀의 표면적이 일반적으로 가스와 관련된 양인 엔트로피에 해당한다는 것을 발견했습니다. 1974 년 스티븐 호킹 (Stephen Hawking)이 블랙홀에 온도가 있고 증발 된 것으로 유래했을 때 열역학과 중력 사이 의이 놀라운 연결이 강화되었습니다.
Hawking은 블랙홀이 증발한다는 사실을 발견하여 이론적 물리학 자들이 두통을 일으켰습니다. 블랙홀이 방출하는 방사선에는 정보가 포함되어 있지 않기 때문입니다. 따라서 블랙홀이 무너져 완전히 증발하면 포함 된 정보가 파괴 된 것처럼 보입니다. 그러나 이것은 어떤 정보를 보존 해야하는지에 따라 양자 이론과 호환되지 않을 것입니다.
이 "블랙홀 정보 문제"는 현재 순수한 수학적 수수께끼입니다. 왜냐하면 천체 물리적 블랙홀의 온도는 너무 작아서 관찰 할 수 없기 때문입니다. 실제 블랙홀은 미래에 수백억 년까지 증발하지 않을 것입니다. 그러나 이론적 물리학 자들은 정보 문제를 해결하면 공간과 시간의 양자 특성을 이해하는 데 도움이 될 것이라고 생각합니다. 따라서 그들은“양자 중력”이론을 찾을 수 있다고 생각합니다. 블랙홀 정보 문제 해결은 양자 중력 이론이 통과 해야하는 벤치 마크 중 하나입니다.
우리는 실험실에서 블랙홀을 연구 할 수 없기 때문에 이론가들은 생각 실험을 사용하여 수평선을 가로 지르는 입자의 운명을 이해했습니다. 이러한 사고 실험은 매우 추상적입니다. 관찰자에게는 질량이 없습니다. 감지기는 교정이 필요하지 않습니다. 블랙홀에는 주위에 가스 소용돌이가 없습니다. 이러한 이상적인 상황에서 이론가들은 블랙홀에 해당하는 단일 양자 정보에 어떤 일이 발생하는지 계산하려고 노력했습니다. 이것으로부터 그들은 블랙홀이 적절한 정보 저글러라는 것을 알게되어 다른 알려진 시스템보다 더 효율적으로 비트를 배포하고 스크램블 할 수 있음을 알게되었습니다.
수학은 풍부하고 놀라운 통찰력을 제공했습니다. 예를 들어, 아인슈타인의 일반 상대성 이론은 수많은 차원의 공간에서 사용될 수 있습니다. 그리고 이론가들은 차원 수가 높을수록 더 많은 유형의 블랙홀이 있음을 발견했습니다. 공간의 3 차원에서 우리는 구형 블랙홀 만 있습니다. 그러나 4 차원 이상의 공간에서 링 모양의 블랙홀을 가질 수 있습니다. 우리는 또한 검은 색 막대 또는 여러 고리와 같은 여러 개의 연결이 끊어진 지평을 가질 수 있습니다.
String Theorists는 또한 부정적인 우주 상수 (소위 안티 데트 시터 공간)를 가진 우주에서 블랙홀을 연구하는 것을 좋아합니다. 우리의 실제 우주는 긍정적 인 우주 상수를 가지고 있습니다. 그러나 우주 상수가 음수이라면 블랙홀 지평은 무한히 확장 된 평면 일 수 있습니다. 이론가들은 더 높은 차원과 부정적인 우주론 상수 외에도 영원히 존재했던 블랙홀을 선호하며, 같은 양의 물질이 떨어지고 있다고 가정함으로써 방사선과의 균형을 잡습니다.
.이것들은 우리가 실제 우주에서 결코 관찰하지 못할 매우 추상적 인 상황입니다. 그러나 이론적 물리학 자들은 부정적인 우주론 상수를 가진 공간에서 수학적 블랙홀을 보는 것이 천체 물리학 이외의 영역에서 이점을 가질 수 있다고 생각합니다. 1997 년 Juan Maldacena가 제시 한 추측의 결과로, 그러한 공간에서 블랙홀의 수학은 강하게 상호 작용하는 입자 수집을 설명 할 수 있습니다.
이것은 수학적 블랙홀에 대해 들어 보았을 수 있습니다. Quark-Gluon Plasmas 또는 "Strange"금속의 행동을 모델링하는 현 이론가 (일반적인 수학적 치료법으로 이해하기 어렵 기 때문에). 보다 최근의 발전에서, 수학적 블랙홀은 특정 양자 시스템에서 혼란과 복잡성을 연구하기 위해 사용되었습니다. 이러한 계산이 유용한 예측을 초래하는지 여부는 여전히 남아 있습니다. 그러나 그들은 의심 할 여지없이 수학적 도구 키트에 새로운 도구를 추가했으며, 누가 아는 사람, 어쩌면 우리는 망치에 대한 못을 찾을 것입니다.
.수학적 블랙홀은 이론적 물리학 자들이 열역학, 중력, 양자 정보 및 응축 된 물질 물리학 (열역학, 중력, 양자 정보)과 같은 징계 영역 사이의 연결을 찾을 수있게 해주었다. 이러한 통찰력은 양자 중력 이론을 개발하거나 특정 유체의 거동을 예측하는 새로운 방법을 야기하는 데 도움이 될 수 있습니다. 그러나이 연구는 블랙홀에 대한 천체 물리학 연구, 즉 형성, 분포, 제트기 및 합병 방법에 대한 질문과 크게 연결되었습니다. 다시 말해, 관찰을 설명하는 방법에 대한 질문.
