新理論有望通過桌面實驗模擬黑洞

創新連線⋅日本

大阪大學、日本大學和中央大學組成的研究小組提出了一個新穎的理論框架，可通過桌面實驗理解黑洞的物理性質。該理論將能夠從極小尺度以及超大尺度兩方面來闡明宇宙運轉的基本定律。

科學家對黑洞的理解仍然不夠完整，因為廣義相對論（用於描述恆星和星系尺度的自然定律）目前與量子力學（用於描述宇宙在甚小尺度上如何運行的最佳理論）並不兼容。根據定義，黑洞將巨大質量壓縮在了相當小的範圍內，因此有必要將上述兩種理論調和到一起，來理解黑洞。

有希望解決這個難題的方法之一是弦論，弦論認為所有物質都由很小的振動弦構成。該理論的一個版本預測了我們在所熟悉的四維（空間的三個維度加上時間）中認知到的物理定律與五維內的弦之間的對應關係。這種對應有時也被稱為“全息對偶性”，因為它讓人聯想到能夠存儲三維目標所有信息的二維全息圖。

研究小組運用這一概念説明了如何使用只有兩個維度的球體表面進行桌面實驗以在三個維度上對黑洞進行模擬。通過該實驗裝置，他們對從球形表面某個點的光源發出的光在另一點上進行了測量，如果該球形材料可以進行全息照相，則應能夠用來對黑洞進行成像。