by SciencePOD
一种新的解决奇点问题的量子方法可以回答这样一个问题，即在像M87星系中发现的黑洞中心会发生什么
荣誉:事件视界望远镜合作等
广义相对论区别于其他宇宙描述(如量子物理)的主要问题之一是奇点的存在
奇点是这样的点，当用数学方法描述时，它给出了一个无穷大的值，并暗示了宇宙中物理定律将不复存在的区域——I
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指向宇宙的起点和黑洞的中心
意大利博洛尼亚大学的罗伯托·卡萨迪奥、亚历山大·卡曼希克和伊贝尔·昆茨在《核物理B》上发表的一篇新论文表明，将经典物理学中对奇点的处理扩展到量子物理学中，有助于解决物理学分支之间的这种差异
“对自然的描述没有一个是完美和完整的
每一种理论都有它的适用范围，超过了这个范围，它就会崩溃，它的预测就不再有意义了，”卡萨迪奥说
作为一个例子，他引用了牛顿的理论，这些理论仍然足够强大，可以把火箭送上太空，但是当描述非常小的，或者巨大的物体时，这些理论就失效了
“这是一个严重的问题，因为广义相对论——目前最能描述引力相互作用的理论——相当笼统地预测了奇点的存在，”卡萨迪奥说
“这就像在太空中有一个洞，那里什么都不可能存在，但是观察者和其他一切都将落入其中
" 卡萨迪奥认为这可以想象成一张纸上有一个小洞
他说:“你可以在纸上移动你的笔尖，这代表了一个粒子的运动，但是如果你到达这个洞，你的笔突然停止绘图，粒子突然消失。”
“这说明了奇点是如何阻碍我们充分理解自然的理论障碍
" 卡萨迪奥补充说，物理不再存在于奇点的事实导致了一些没有答案的问题，比如:宇宙开始时到底发生了什么？一切都源于一个从未真正存在过的点吗？当粒子落入黑洞中心时会发生什么？ “这些公开的问题正是我们被好奇心驱使去从事这种调查的原因，”他说
“我们的方法在很大程度上依赖于量子场论(QFT)的方法:该框架结合了量子力学和狭义相对论，并产生了非常成功的粒子物理标准模型
" 作者利用QFT的工具构造了一个数学对象，它可以用实验上可测量的量来表示奇点的存在
这个物体，他们称之为“功能绕组数”，在存在奇点时非零，在不存在奇点时消失
这种方法揭示了理论上预测的某些奇点不会影响原则上可以通过实验测量的量，因此仍然是无害的数学结构
卡萨迪奥总结道:“如果我们的形式主义经受住了科学的审查，并被证明是正确的方法，这将表明存在一个非常深刻的物理原理，因此物理变量的选择相当不重要。”
“这可能会影响我们对物理的理解，甚至超越奇点的主题
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