黑洞内部有什么？物理学家使用量子计算、机器学习来找出答案

据BGR报道，最近发表在《PRX Quantum》杂志上的一项研究对黑洞内部进行了更深层次的观察。它也是为了更好地理解“全息对偶性”（holographic duality）的想法。“全息对偶性”是一个数学猜想，试图将粒子及其相互作用的理论和引力理论联系起来。

从本质上讲，“全息对偶性”理论认为，引力理论和粒子理论是等价的。至少，在数学上是如此。因此，引力理论中在数学上发生的事情也发生在粒子理论中。在大多数情况下，这些理论都描述了不同的维度。然而，引力描述了三个维度，而粒子理论只包括两个维度。研究人员希望，探究这个想法可以帮助他们了解黑洞内部的情况。

密歇根大学的研究科学家Enrico Rinaldi在新的研究中专注于这两种理论。

“在爱因斯坦的广义相对论中，不存在粒子--只有时空。而在粒子物理学的标准模型中，没有引力，只有粒子，”他说。“将这两种不同的理论联系起来是物理学中一个长期存在的问题--自上个世纪以来人们一直在尝试这样做。”

通过连接这两种理论，并使用量子矩阵模型， Rinaldi和该研究的其他成员能够探测全息对偶性。他们的想法是把我们对粒子理论的了解和对引力理论的了解结合起来。首先，他们使用了由数字块组成的简单矩阵模型。这是一个用于量子计算机的标准框架，其中粒子理论由一维字符串表示。这些通常有助于研究人员找到基态，Rinaldi说这很重要，因为它可以让你从中创造出东西。

使用他们所做的模型，研究人员能够描述黑洞内的重力是什么样子。

宇宙真的是一个全息图吗？是的，也不是。当你想到全息图时，你可能会想到《星球大战》等科幻电影中的全息通讯器。不过在这种情况下， Rinaldi和他的合著者所指的是黑洞内部与外部相遇的方式。因为黑洞的内部是根据引力理论工作的，它在三维空间中被表示为时空移动通过它。

然而，在表面上，黑洞看起来是二维的。这给了它一个全息的外观，因为我们没有看到它是一个三维物体。这是因为粒子理论在三维空间中不起作用。因此，有人认为，宇宙的其他部分可能也是这样工作的。然而，目前还没有证据表明实际情况是这样的。