اثرهای مکانیک کوانتومی ممکن است برخی از ویژگی‌های غیر فیزیکی فضا-زمان را که توسط نسبیت عام کلاسیکی پیش‌بینی می‌شود، برطرف کند.

نسبیت عام اینشتین هم‌چنان پایه‌ی اصلی توصیف کیهان است. ولی این نظریه، پیش‌بینی می‌کند که سیاه‌چاله‌ها و دیگر تکینگی‌ها، دارای ویژگی‌هایی‌اند که می‌تواند از نظر فیزیکی پذیرفتنی نباشد. کار نظری گروهی از پژوهش‌گران در برزیل، ایتالیا و شیلی، نشان می‌دهد که وقتی اثرات مکانیک کوانتومی در توضیف تکینگی‌ها دخیل می‌شود، ممکن است فضا-زمان هموار شود و برخی ویژگی‌های مشکل‌دار ناشی از نسبیت عام برطرف شود.

این پژوهش‌گران روی دو مورد مهم تمرکز می‌کنند. اولی، سیاه‌چاله‌ی چرخان است (انتظار می رود بیش‌تر سیاه‌چاله‌ها چرخش داشته‌باشند، چون از ستاره‌های چرخان به وجود می‌آیند). بنا بر نسبیت عام، چنین سیستمی دو سطح پیرامون تکینگی‌اش دارد: افق خارجی و افق داخلی (افق «کوشی») که فرای آن، راهی برای پیش‌بینی آن‌چه رخ خواهد داد، نداریم. مورد دوم مربوط به «تگینگی‌های برهنه» است؛ یعنی ناحیه‌هایی با چگالی جرمی بی‌نهایت، که بر خلاف سیاه‌چاله‌ها افق رویداد ندارند. هر دوی این موارد، افق کوشی و تکینگی‌های برهنه، نامطلوب‌اند؛ چون منجر به از دست رفتن پیش‌بینی‌پذیری می‌شوند: مشاهده‌گری بین افق خارجی و افق داخلی یک سیاه‌چاله، یا کسی که درحال مشاهده‌ی یک تکینگی برهنه است، نمی‌تواند آینده‌ی فضا-زمان را بر اساس شرایط اولیه‌اش پیش‌بینی کند.

این پژوهش‌گران با در نظر گرفتن یک میدان کوانتومی در دو بعد فضایی، راه حلی تحلیلی برای معادلات اینشتین به دست آورده‌اند؛ البته انتظار نتایج مشابه در سه بعد را هم دارند. آنان نشان می‌دهند که سیاه‌چاله‌ی چرخان، افق کوشی خود را از دست می‌دهد و تکینگی‌های برهنه با افق‌های رویداد احاطه می‌شوند. به بیان دیگر، به سیاه‌چاله‌های پذیرفتنی‌تری تبدیل می‌شوند.

این پژوهش در Physical Review Letters انتشار یافته است.

منبع: Soothing Quantum Effects

مرجع: Quantum Backreaction on Three-Dimensional Black Holes and Naked Singularities

Marc Casals, Alessandro Fabbri, Cristián Martínez, and Jorge Zanelli

Phys. Rev. Lett. 118, 131102 (2017)

Published March 30, 2017