科技成果

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成果名称: 宇宙的量子演化以及黑洞信息丢失之谜的研究

成果登记号: 9612021J0228

第一完成单位: 咸阳师范学院

联 系 人: 邓昱凡

成果类型: 基础理论

应用行业: 科学研究和技术服务业

成果简介:

天文观测表明宇宙正在加速膨胀,这暗示了宇宙中还存在一种尚未被认知的能量,这种未知的推动宇宙加速膨胀的能量被称为暗能量。

暗能量的起源和性质一直神秘莫测,是物理学研究的热点问题之一。

另一方面,自四十多年前霍金发现黑洞存在霍金辐射以来黑洞信息丢失之谜成为了理论物理学家们的一个重要研究内容。

黑洞信息丢失之迷揭示了量子理论与引力理论(广义相对论)之间潜在的冲突,也正因为如此,它也成为了统一量子理论和广义相对论的重要线索。

(1)该研究成果从惠勒-德威特方程出发,使用德布罗意-玻姆量子轨道理论, 通过对广义相对论的量子化,给出了带有量子修正的弗里德曼方程,运用该方程依次 研究了宇宙从小到大过程中量子效应的变化,证明一旦假真空由于量子涨落产生一个 小真空泡,这个真空泡会自发指数加速膨胀,从而产生早期宇宙。

在早期宇宙中,量 子效应是早期宇宙暴胀的根源。

随着宇宙的长大,量子效应减弱,暴胀结束。

不同于 目前的众多暴胀模型,我们给出的暴胀机制中不需要额外的假设任何物质场或者宇宙 学常数,早期宇宙可以由其量子效应从无中产生,即宇宙可以自发产生——无中生有。

(2)从经典引力出发计算了存在引力相互作用的系统之间的关联熵,基于此提 出了黑洞辐射之间可能存在关联的物理机制。

证明了施瓦兹黑洞的熵来源于黑洞内部 物质之间的引力关联熵。

首先,我们推导出了经典引力系统中引力做功时系统熵变的 公式,根据此公式可以计算出引力关联携带的信息量。

其次,通过研究施瓦兹黑洞的 形成过程,证明了黑洞的熵来源于黑洞内部粒子之间的引力关联熵。

最后,证明了黑 洞辐射粒子之间以及辐射粒子与剩余黑洞之间的引力关联可携带出黑洞所有的信息, 使得黑洞辐射过程中信息守恒。

需要指出的是真正解决黑洞信息丢失问题可能需要完 全的量子引力理论,我们的工作对进一步解决黑洞信息丢失之谜提供了一个方向。