淡定淡定~~

2008年11月1日星期六

Superstring!黑洞

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引力的经典描述是广义相对论,这个理论包含了的一个解是:“黑洞”。存在一些不同类型的黑洞解,但它们具有一些共同的特性。视界是时空中的一个面,粗略的说,把黑洞和外界分开的一个面。黑洞的引力是如此之强,因此任何东西都不可能传出视界面,包括光也不能逃出黑洞的魔爪。经典的黑洞解相对来说比较平凡,可以由一些参数来描述:质量,荷以及角动量。

黑洞对于弦理论来说是一个很重要的“实验室”。对于大型黑洞而言,量子引力的效应是重要的。黑洞不是真的“黑”,因为黑洞也有辐射。用半经典的话来说,Stephen Hawking 证明了在黑洞的视界上存在热辐射。既然弦理论包含一个量子引力理论,那就应该可以用一种自洽的方法来描述黑洞。事实上,有黑洞解满足弦的运动方程。这些运动方程吧广义相对论方程和一些其它的来自于弦理论的物质场组合在一起。超弦理论也有一些特殊的黑洞解,这些解本身是超对称的,它们具有同一个超对称。

最近,弦理论中一个很有突破性的工作是,通过计算构成黑洞的微观弦态导出了黑洞的Bekenstein-Hawking 公式Bekenstein注意到黑洞服从“面积定律”,dM = K dAA是视界的面积,K是比例常数。既然黑洞的总质量M正好是黑洞的静止能量,Bekenstein意识到这类似于熵的热力学定律,dE = T dS。霍金后来进行了一个半经典的计算,证明了黑洞的温度是由公式T=4k给定的(这里K是常数,称为“表面引力”)。所以,黑洞的熵应该写作:S = A/4。物理学家Andrew Strominger Cumrin Vafa证明了精确的熵公式可以被导出,他们是通过数出对应于弦理论中黑洞的弦和D-膜的位形的量子态的简并度而导出的。D-膜可以提供某些黑洞的短距弱耦合描述!比如,由Strominger Vafa研究的黑洞的类可以由5-膜,1-膜(和开弦traveling down 1-膜所有卷在一个5维的轮胎面上),这样给出了一个有效的一位对象——黑洞。


D-branes as black holes
霍金辐射不但可以用同样的位形来理解,而且也可以用两端都运动的开弦来理解。开弦相互作用时,辐射出来的是闭弦系统衰变成上面给出的位形(configuration)。
Hawking radiation from D-branes

直接的计算给出了某些类型的超对称黑洞,弦理论的答案和半经典超引力的答案是相吻合的,这包含了和灰体因子这样的矫正相关的非平凡的频率。这就进一步表明了弦理论是描述量子引力的正确的自洽的理论。

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