SU3-IBM分享 http://blog.sciencenet.cn/u/qiaoqiao1980 努力揭开更多原子核的秘密

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每个原子核中都有一个黑洞

已有 997 次阅读 2024-10-1 15:34 |个人分类:我思故我在|系统分类:观点评述

    萨斯坎德写了一本特别有意思的科普书《黑洞战争》,写的是他、特霍夫特和霍金由于黑洞信息是否丢失而展开的学术争论。在五十年前,霍金写出了一篇不可思议的文章,就是黑洞,居然会发生光,这个被称为霍金辐射。这篇文章开启了物理学研究的第三个时代,它的重要影响还远远没有出现。霍金研究这个问题,是为了回应贝肯斯坦关于黑洞有熵的深刻洞见。这个工作把理论物理的研究推上了最高峰。

    霍金辐射的存在,虽然没有被实验证实,但是在理论上基本都是认为正确的。于是这个工作就给出了一个直接的推论,就是黑洞通过不断地霍金辐射,慢慢的消失了。由于霍金辐射就是热辐射,所以当黑洞消失以后,进入黑洞中的那些物质携带的信息,也消失了。霍金认为这就是真实的情况,这让萨斯坎德和特霍夫特极为恼怒。因为这意味着量子力学在黑洞中不成立了。

    否定量子力学,即使在黑洞这种奇特的物质存在中也是不可以的。

    在这本书中,萨斯坎德写了这个争论的故事,结局肯定是他们胜利了,霍金弄错了。但是究竟是什么原因,到今天我们依然不清楚。我关心的不是这个争论,而是里边有一章,说的是这些奇怪的想法是可以检验的。

    这可能更让人恼怒,因为黑洞虽然已经被发现,但是要仔细的研究它,根本就不现实。但是萨斯坎德的书中提出了一个非常不同反响的结论,说在核物理中可以发现黑洞,并且研究它。这个发现不是萨斯坎德给出的,是别人得到的结果。

    为什么呢?这里边的关键就是全息理论的出现。有人认为这是一种数学技巧,有人认为这是一种物理现实。不管怎么说,这看起来都有意思。那么什么核物理中有黑洞呢?他们说是夸克胶子等离子体。当两个金原子核高速撞击以后,就会出现这种奇特的物态。为什么说它和黑洞很像呢?因为两者的粘度都非常低,这种巧合看起来需要一个理由。

    但是这种夸克胶子等离子体很显然不是很稳定,然后就消失了。这让我很惊奇。这看起来不像是平常的黑洞,而是最后要爆发的黑洞。霍金在写他的文章的题目就是《黑洞会爆炸么?》当黑洞小到一定的程度的时候,霍金辐射会非常激烈,像一个太阳一样,然后爆炸开,消失了。

    于是我就很好奇,稳定的黑洞在哪里?我就在平常的原子核中寻找,找了半天没找到。为什么我认为真实的黑洞在原子核中,因为黑洞中的物质出不来,和核子中的色荷出不来很像,所以这两者之间应该有关系。黑洞可以变得很大,但是核子中的夸克就那么多了。但是当核子组成原子核的时候,也会有一些变化。当然,夸克胶子等离子体中也有色禁闭。

    而最近的一些新的发现,让我重新的看待了这个问题。

    在2019年,我提出了SU3-IBM,猜测这个理论可以解释Cd疑难,是一个描述核结构更准确的理论。现在这个猜测基本上已经完全被证实。对于Cd核和Hg核的精细结果的描述,使得我相信这个理论是正确的。这就意味着以前的核结构理论都错误了,以前的理论是根据实验结果提出来的,但是不够准确,形成的一般观念是不准确的,其实就是错误的。很难想象,核结构理论真的存在两个理论,就好像地心说和日心说,我们没有一开始就得到正确的观念。不过这几乎是必然的,因为原子核太复杂了,似乎也不应该一下子就得到正确的理论。

    当然这个结论,对于今天搞核结构的研究者来说,肯定是不喜欢的。

    由于SU3-IBM的SU(3)对称性,2023年,我猜测这个理论可能和量子色动力学中的色对称性有关。今年的一系列思考,是我相信,这似乎的确如此。原子核的形变,是由原子核中核子核子的短距离的夸克胶子作用决定的。我对此已经有八九成的把握。但是最终被实验验证,还需要很长时间。

    于是,这就出现了一个奇迹的东西。核子之间的短距离的夸克胶子作用,实际上就是黑洞。这个黑洞,并不是类比的东西,而是真实的存在。这里可能让人非常奇怪,因为很显然,这个黑洞和我们理解的天体物理中的黑洞差别太大了。

    这需要我们对于黑洞能有一些更深刻的了解。黑洞的内部是什么,对于我们来说似乎没有意义。因为黑洞的熵,分布在黑洞的表面上。黑洞的里边和外边是完全不一样的,因为里边的时空和我们平常理解的时空不一样。所以黑洞的视界处,是时空的相变,而不是我们平常所说的物质的相变。

    所以,我们也有理由说,在现实中我们不可能发现和黑洞类似的东西。你可以模拟它,但是两者不是一个东西。理论物理学的一个大问题就是我们对于时空究竟是什么,不是很理解。

    而全息的发现,使得我们有了新的可能。对于全息究竟意味着什么,只能说每个人都有自己的想法了。而在全息下,引力和规范理论可以说是一个东西,当然这还没有严格的证明。从黑洞熵来说,全息是一定存在的。超弦理论能够一直发展,一个很重要的事情,就是它证明了一些极端情况下的黑洞熵,并且给出了全息原理的一些证据。

    但是这个理论中的引力和现实中的不一样。这似乎意味着,超弦理论似乎是现实的真实的一种近似数学描述,就好像地心说一样。

    但是全息原理,说了一个很有意思的事情,就是引力和规范理论是一个东西的两面,本质上是一个东西。当然这需要证明。

    于是,在规范理论也就有黑洞这个东西。他们找到的是夸克胶子等离体,但是我觉得应该在原子核中。

    我以前对于核力不是很明白,最近看东西,倒是让我看明白了。所以我提出了一个新的猜想,核子之间的相互作用,就是黑洞。这里边要清楚的是,黑洞说的是它的视界的部分,所以首先是视界的存在。

    黑洞的视界,一个关键的特点就是霍金辐射。为什么说核子之间的相互作用就是黑洞的视界呢?这个很容易。当核子非常接近的时候,短距离处,这个时候我们会看到,两个核子之间通过夸克胶子作用,核子也会变颜色。然后我们让两个核子的距离拉大,然后奇迹就出现了,这个时候两个核子之间不再有夸克胶子作用,而是π介子在作用!核子也不会再变化颜色。

    看到了吧,原来是夸克胶子作用,后来变到了π介子的作用,这看来好像没什么奇怪的,但是实际上是这个作用本身出现了相变。就好像时空弯曲,到一定的程度的时候,把光都限制住了,引力作用发生了相变。

    当距离变大的时候,把色都限制住了,强作用发生了相变。

    关键是π介子的出现,就好像霍金辐射一样。原子核中的π介子可以重新被吸收,所以这个冷的夸克胶子等离体不会减少。

    之所以这个就是黑洞,就是因为都非常相似,和平常的相变不一样,因为一个很重要的东西很难出现,就是禁闭作用。所以能看到,这里边,这个冷的夸克胶子等离子体和真实的黑洞更相似。这个特点在以前的研究者中也都注意到了,但是没有和黑洞联系起来。和黑洞联系起来的是热的夸克胶子等离子体,在我看来这是不稳定的黑洞的对应物。

     这个猜想,我觉得有很大的把握,但是当然需要证明。

     如果这种对应是真实的,那么我们就有机会,在黑洞的物理学,虽然是经典的,和这个冷的夸克胶子等离子体的研究做对比。这个研究还没开始,没有太多的实验数据。但是以后的实验会有结果,这样我们就可以建立一个理论。通过全息原理,就可以建立一个正确的量子引力理论。这个可能的结果是让人非常兴奋的。



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