最新兩份物理界前沿論文都表示,利用迴圈量子力學理論(Loop Quantum Theory)終於能夠解釋數十年來相對論無法解釋的黑洞的引力奇點的問題——黑洞中心應該不是一個具有無限引力的「點」,而是一個像漏斗細頸一樣的、通往另一個時空的「秘密通道」。

愛因斯坦著名的相對論在解釋了這個物理世界幾乎一切後,在黑洞中心定律的解釋上遭遇了難題。黑洞是科學家們探測到的宇宙中存在的一種物體,科學家把它的邊界叫做「事件視界」(event horizon),發現任何進入這個地帶的物體都被黑洞吸進去,無法逃逸,包括光線。

科學家把黑洞的中心稱為「引力奇點」(singularity),把它描繪成是一個體積無限小、密度無限大、引力無限大的「點」,能把一切物質「壓縮」成無限小。在這個奇點,所有理論的公式都不再適用,因此科學家們知道這個認知不夠全面。

近年來,一些科學家利用迴圈量子力學終於有了一些突破。首先解釋了「宇宙大爆炸」生成論的特性。最近兩篇發表在《物理評論快報》(Physical Review Letters)和《物理評論D》(Physical Review D)上的論文,又解釋了上述的黑洞難題。

賓夕法尼亞州萬有引力和宇宙學研究所(Penn State Institute for Gravitation and the Cosmos)負責人Abhay Ashtekar說:「相對論認為宇宙中有這樣的地方,那裏引力無限大,時空不存在了。我們把這些地方稱為引力奇點。但是即使愛因斯坦本人也認為,相對論的這一侷限性是因為沒有把量子學考慮進去。」

Ashtekar和同事利用迴圈量子學進行的研究認為——黑洞的引力奇點並不存在。

合作研究者、路易斯安那州立大學(Louisiana State University)的Parampreet Singh解釋說,愛因斯坦的理論把時空看成是可以切割成無限小的物質,這就是推論出其內部引力無限大的理論基點。

「按照迴圈量子理論,時空由小方塊結構的基礎物質構成,不能分割得再小了。我們的研究顯示,這是黑洞內部的情況,因此引力奇點不存在。」

他們用迴圈量子理論推測出,黑洞中心是一個漏斗狀的、通向另一個時空的通道。

Ashtekar說:「這些方塊狀的幾何單元體,比我們目前知識手段能探測到的物體還要小上好幾個數量級,但是我們有精確的數學公式來推導它們的行為規律。它們能夠解釋奇點難題。」◇