数学家们反驳了宇宙审查制度存在强大原则的假设。 他们的工作回答了广义相对论研究中最重要的问题之一，并改变了我们谈论时空的方式。
相对论提出后近40年，数学家决定了相对论研究中最突出的问题之一。 在去年秋天在互联网上发表的
一篇论文中 ，数学家
Michalis Dafermos和
Jonathan Luck证明了与黑洞的奇怪结构有关
的宇宙审查原理的强形式是不正确的。
普林斯顿大学的数学家
伊戈尔·罗丹扬斯基 （
Igor Rodnyansky ）向我写道：“就我个人而言，我认为这项工作是一项了不起的成就-我们对广义相对论的理解有了质的飞跃。”
有影响力的物理学家罗杰·彭罗斯（Roger Penrose）在1979年提出了一种强大的空间审查原理。 这是逃脱陷阱的一种方式。 经过数十年的广义相对论，爱因斯坦已被视为对宇宙大范围现象的最好的科学描述。 但是，1960年代的数学成就表明，将爱因斯坦方程式应用于黑洞时会发现令人不快的不一致之处。 彭罗斯（Penrose）相信，如果他对宇宙审查的强大原则是正确的，那么将可预测性的缺乏视为数学特征，而不是对现实世界的真实描述，则可以忽略不计。
普林斯顿大学的数学家达弗莫斯说：“彭罗斯提出了一个假设，从本质上说是试图神奇地摆脱这种令人不快的行为。”
一项新作品打破了彭罗斯的梦想。 同时，她以其他方式实现了他的野心，表明他对黑洞内部的直觉理解是正确的，完全不是出于他怀疑的原因。
相对论的凡人罪
在古典物理学中，宇宙是可预测的。 如果您知道管理物理系统及其初始状态的法则，那么您应该能够跟踪其发展到无穷大的过程。 无论您是要使用牛顿定律来预测台球的未来位置，还是要使用麦克斯韦方程式来描述电磁场，还是要通过爱因斯坦的GRT来预测时空形式的演变，这一准则都行得通。 “这是所有经典物理学的基本原理，可以追溯到牛顿力学。”苏黎世联邦理工学院的数学家，爱因斯坦方程式研究的主要专家
Demetrios Hristodulu说。 “可以根据初始数据确定演变。”
但是在1960年代，数学家发现了一种物理情况，在这种情况下，爱因斯坦的引力场方程式（即他的GR的核心）不再描述可预测的宇宙。 数学家和物理学家注意到，当他们对旋转的黑洞内的时空演变建模时，出了点问题。
要了解出了什么问题，请想象一下自己陷入了一个黑洞。 首先，您越过事件的视线，即无回报的地步（尽管对您而言，这与普通空间没有什么不同）。 在这里，爱因斯坦的方程式仍然可以正常工作，对未来的时空变化做出了单一的确定性预测。
BH的不归路之外还有第二个视野- 柯西视野 。 爱因斯坦方程为柯西视界以外的解决方案提供了许多选择，这意味着宇宙从根本上是不可预测的。
强大的宇宙审查原则说，时空在柯西地平线上结束，因此爱因斯坦的方程式无需进一步描述世界。
但是一项新的研究表明，在这个视野之外还存在时空，但是使用爱因斯坦方程式还不够平滑-保留了可预测性。如果您继续在BH内旅行，您最终将跨过另一层地平线，即柯西地平线。 然后一切都变得疯狂。 爱因斯坦方程开始产生许多时空变化。 它们彼此不同，但是满足方程式。 理论上不能说哪种选择是正确的。 对于物理理论，这是致命的罪过。
加拿大圭尔夫大学的物理学家
埃里克·泊松说：“我们似乎在广义相对论中丧失了可预测性，这是非常令人不快的。”
罗杰·彭罗斯（Roger Penrose）提出了强大的宇宙审查原则，以恢复爱因斯坦方程式的可预测性。 它说柯西视野是纯粹的数学构造。 它可能存在于理想的场景中，在该场景中，除了单个旋转的黑洞之外，宇宙中什么都没有，但实际上它不可能存在。
他认为，这样做的原因是柯西视界不稳定。 他说，任何通过它的引力波都应该使它坍塌成奇点-变成无限密度的部分，从而撕裂时空。 由于真实的宇宙充满了这样的波浪，因此柯西视界不应出现在自然界中。
结果，问问超出柯西视界的时空会发生什么是没有意义的，因为正如GR框架中所述，时空已经不复存在了。 “这是解决这个难题的一种方法，”达弗莫斯说。
但是这项新工作表明，柯西视界所定义的时空边界与奇异性的关系比彭罗斯想象的要少。
保存黑洞
斯坦福大学的数学家Dafermos和Luck证明了柯西地平线上的情况并非如此简单。 他们的工作巧妙地驳斥了彭罗斯关于太空审查的最初声明，但并未完全拒绝他的精神。
这对夫妇根据该研究所前Dafermos导师Christodoulou于10年前开发的方法得出的结论表明，柯西的视野确实可以形成奇异之处，但彭罗斯所期望的却并非如此。 他们工作中的奇异性不如彭罗斯（Penrose）的锐利-他们发现了一种弱的，“轻”的奇异性，希望在此找到“空间”的奇异性。 较弱的奇异形式会吸引时空结构，但不会撕裂它。 “我们的定理说，跨越柯西地平线的观察者不会被潮汐力撕裂。 他们能感觉到注射，但不会流泪，”达弗莫斯在邮件中说。
由于在柯西地平线上形成的奇异性比预测宇宙审查的强大原理的奇异性要软，因此GTR不会禁止预测内部发生的事情。 剑桥大学的物理学家
哈维·里亚尔说：“确定柯西视界仍然有意义，因为我们可以根据需要不断扩展时空。”
达弗莫斯（Dafermos）和勒克（Luck）已证明时空超出了柯西的视野。 他们还证明，从同一出发点，它可以以不同的方式继续下去。 达弗莫斯说：“在地平线之外，可以考虑许多这样的延续，而且没有理由偏爱其中之一。”
但是，这是他们工作的窍门-时空的这些非唯一的扩展并不意味着爱因斯坦的方程式突破了视野。
爱因斯坦方程通过测量时空随时间的变化而起作用。 用数学术语来说，有必要采用初始时空配置的导数。 为了获得导数，必须使时空足够“平滑”-避免不连续。 Dafermos和Luck表明，尽管时空存在于柯西视界之外，但这种扩展的时空将不够平滑，无法满足爱因斯坦的方程式。 因此，尽管反驳了宇宙检查的强力原理，但这些方程式没有发布非唯一解的耻辱。
“谈论柯西的视野很有意义； 里亚尔说，但是，这不能作为解决爱因斯坦方程式的一部分。 “我认为他们提供了令人信服的证据，证明事实确实如此。”
这个结果可以想象为一个令人不愉快的折衷方案：尽管可以将时空延续到柯西视界之外，但爱因斯坦方程无法求解。 但是恰恰是存在这样一种折衷的事实，使得达菲莫斯和勒克的工作如此有趣。
Rodnyansky说：“实际上，在爱因斯坦方程中发现了一种新现象。”