Einige schwarze Löcher löschen die Vergangenheit des Reisenden, eröffnen aber unendlich viele zukünftige Optionen.

Chronologische Zukunft für Punkt p

Das Verhalten kleiner Störungen der Gravitations- und elektromagnetischen Felder innerhalb eines Schwarzen Lochs ist ein langjähriges Forschungsgebiet in der Allgemeinen Relativitätstheorie (GR). Wir müssen sehr genau wissen, wie diese Störungen abklingen, um unser Verständnis der Natur der Schwerkraft zu verbessern, von der Interpretation der Daten aufgezeichneter Gravitationswellen bis hin zu grundlegenderen Fragen wie dem deterministischen Charakter von GR.

Das Auftreten des Cauchy-Horizonts in astrophysikalischen Anwendungen von Einsteins Berechnungen signalisiert eine mögliche Verletzung des Determinismus im Rahmen von GR. Wie Sie wissen, begrenzt der Cauchy-Horizont den „Vorhersagbarkeitsbereich“: Jenseits des Cauchy-Horizonts sind weder in der klassischen noch in der Quantentheorie eindeutige Vorhersagen möglich, da ein Teil der erforderlichen Informationen aus anderen Bereichen der Raumzeit stammt, die sich nicht mit der anfänglichen partiellen Cauchy-Oberfläche schneiden.

Mit anderen Worten, wir können die Zukunft des Beobachters, der den Cauchy-Horizont überquert, nicht mehr anhand der Anfangsbedingungen vor dem Schnittpunkt des Horizonts und der Einsteinschen Gleichungen vorhersagen. Im Kontext der Raumzeit eines Schwarzen Lochs (BH) kann man jedoch erwarten, dass die Störungen des äußeren Bereichs unendlich verstärkt werden können, wodurch der Cauchy-Horizont von innen in eine Singularität (Endgrenze) verwandelt wird, über die hinaus die Feldgleichungen keinen Sinn mehr ergeben. Eine solche Annahme wird in der Penrose-Hypothese über das Prinzip der "kosmischen Zensur" begründet.

Penrose formulierte das Prinzip wie folgt: "Die Natur ist reich an nackter Singularität." Dies bedeutet, dass die Singularitäten der Raum-Zeit an Orten auftreten, die wie die inneren Regionen der Schwarzen Löcher vor Beobachtern verborgen sind.

Eine Gruppe von Mathematikern der University of California in Berkeley, des Perimeter Institute of Theoretical Physics (Kanada), des Institute of Theoretical Physics und des Center for Extreme Matter and Emergent Phenomena der University of Utrecht (Niederlande) veröffentlichte eine wissenschaftliche Arbeit, in der erklärt wurde, dass das Prinzip der „Weltraumzensur“ in direktem Zusammenhang steht mit wie stark die äußere Grenze des Cauchy-Horizonts Störungen des Gravitations- und des elektromagnetischen Feldes unterdrückt. Eine Analyse der Art dieser Dämpfung ermöglicht es anzunehmen, was an der inneren Grenze des Cauchy-Horizonts geschieht, wo die Singularität auftritt - und was dies für den Reisenden bedeutet, der dorthin gelangt.

Insbesondere haben Wissenschaftler masselose Skalarfelder außerhalb von Schwarzen Löchern im Reisner-Nordström-Modell für den de Sitter-Raum, dh für das relativistische kosmologische Modell, untersucht. Die Geschwindigkeit ihrer Dämpfung wird durch die quasinormalen Moden des Schwarzen Lochs bestimmt. Natürlich werden Messungen physikalischer Eigenschaften jenseits des Ereignishorizonts mit rein mathematischen Methoden durchgeführt: „Kein Physiker kann in ein Schwarzes Loch gelangen und es messen“, sagt Peter Hinz aus Berkeley, einer der Autoren der wissenschaftlichen Arbeit. - Diese Frage kann wirklich nur mathematisch untersucht werden, hat aber physikalische, fast philosophische Konsequenzen. Unter diesem Gesichtspunkt werden Einsteins Gleichungen mathematisch interessanter. “

Die Autoren der wissenschaftlichen Arbeit identifizierten drei Modifamilien in diesen Raumzeiten. Eine Familie steht in direktem Zusammenhang mit der Photonensphäre und ist gut beschrieben. Die zweite Art von Modus ist mit ihrer Existenz und Zeitachse eng mit dem Horizont von de Sitter verbunden. Schließlich dominiert die dritte Familie fast extrem geladene Schwarze Löcher - und sie ist auch in asymptotisch flachen Versionen der Raumzeit vorhanden.

Die Autoren sagen, dass die letzten beiden Varianten der Modi in der vorhandenen Literatur zur Schwarzlochphysik unbemerkt geblieben zu sein scheinen. Daher gaben sie in ihrer Arbeit eine detaillierte Beschreibung der skalaren Störungen solcher BHs und begründeten die Hypothese, dass das Prinzip der „kosmischen Zensur“ in der BH-Variante mit einer nahezu extremen Ladung verletzt wird.

Was bedeutet es, das Prinzip der "kosmischen Zensur" in diesen Schwarzen Löchern zu verletzen? Dies bedeutet, dass dem externen Beobachter möglicherweise einige Singularitäten zur Verfügung stehen - wenn auch mit seltsamen Konsequenzen für ihn.

Nach der Simulation wird der Beobachter beim Eindringen in ein solches theoretisches Schwarzes Loch nicht aufhören zu existieren, sondern seine Vergangenheit wird gelöscht. Darüber hinaus wird sich ihm eine potenziell unendliche Anzahl möglicher Optionen für die Zukunft eröffnen, wie der Besitzer des Schwertes der Wahrscheinlichkeiten aus dem Science-Fiction-Roman „Scar“ von China Myevil.

Der Beobachter wird niemals in der Lage sein, aus dem Schwarzen Loch herauszukommen und seine Geschichte zu erzählen, aber es spielt keine Rolle, denn niemand aus der Vergangenheit wird mehr existieren, so wie es keine Vergangenheit geben wird.

Der wissenschaftliche Artikel wurde am 17. Januar 2018 in der Zeitschrift Physical Review Letters (doi: 10.1103 / PhysRevLett.120.031103, pdf ) veröffentlicht.