Кто-то ответил на этот вопрос , сказав, что условия энтропии черной дыры и теоремы об отсутствии волос асимптотичны по своей природе — уравнения дают идеальное решение, к которому можно быстро приблизиться, но никогда не получить с точки зрения наблюдателя за горизонтом событий.
С тех пор я задаюсь вопросом , действительно ли когда-либо создаются сингулярности , и если нет, то почему мы беспокоимся о голых сингулярностях?
Краткое резюме: для внешнего наблюдателя объект, падающий в черную дыру, испытывает замедление времени, так что кажется, что ему требуется бесконечное количество времени, чтобы пересечь горизонт событий, и в конечном итоге он остается застывшим на границе.
Итак, вот мое рассуждение: вышеизложенное также должно применяться во время формирования черной дыры в первую очередь. Гравитационное поле приближается к бесконечной плотности по мере того, как составляющая материя приближается к центральной точке, но для внешнего наблюдателя формирование сингулярности занимает бесконечное количество времени. Другими словами, этого никогда не происходит .
Насколько я понимаю, голые сингулярности отбрасываются маханием руками: «исправим, когда будем квантовать», но я не вижу в этом необходимости. Мне кажется, что сингулярности на самом деле никогда не образуются, хотя горизонты событий явно формируются.
Означает ли это, что мы можем перестать беспокоиться? Что происходит в сценариях голой сингулярности, когда сингулярности еще нет?
Моделирование образования реалистичной черной дыры может быть выполнено только численно, поскольку этот процесс слишком сложен для существования аналитического решения. Однако существует упрощенная метрика для коллапсирующей невращающейся звезды, называемая метрикой Оппенгеймера-Снайдера, и она отражает основные принципы, хотя она слишком проста, чтобы быть физически реалистичной.
В метрике Оппенгеймера-Снайдера горизонт событий сначала появляется в центре звезды, а затем растет наружу, пока не пересечет поверхность, после чего коллапсирующая звезда полностью оказывается внутри горизонта. Затем звезда завершает свой коллапс в сингулярность, и это происходит за конечное собственное время. Так что, если бы вы были на поверхности звезды, вы бы встретили свой конец в сингулярности за конечное время, которое фиксируют ваши наручные часы.
Это правда, что для внешнего наблюдателя горизонт событий никогда не формируется, потому что он занимает бесконечное время, измеряемое часами внешнего наблюдателя, и поэтому сингулярность также никогда не формируется. Но использовать это, чтобы заявить, что сингулярность никогда не формируется , значит относиться ко времени внешнего наблюдателя как к особо привилегированному, а это противоречит духу ОТО. Мы должны считать, что все наблюдатели равны, и поскольку сингулярность действительно формируется за конечное время для наблюдателя, падающего внутрь звезды, кажется разумным утверждать, что сингулярность действительно формируется.
Это правда, что во Вселенной конечного возраста ни один наблюдатель никогда не увидит горизонт событий или любую сингулярность, обнаженную или иную, поэтому в этом смысле мы можем «перестать беспокоиться». Что беспокоит физиков, так это то, не подразумевает ли предсказание голых сингулярностей какую-то фундаментальную проблему общей теории относительности. Обнаженная сингулярность подразумевала бы нарушение причинно-следственной связи, и кажется тревожным, что теория, которая так хорошо справляется с согласованием экспериментальных наблюдений, может предсказать что-то, что кажется несовместимым с нашими ожиданиями, даже если мы никогда не сможем провести эксперимент, чтобы наблюдать это.
Сможете ли вы сформировать голую сингулярность за конечное координатное время — интересный вопрос, и я не знаю ответа. В принципе, вы можете начать с вращающейся черной дыры или, точнее, с объекта, который является почти черной дырой, но не совсем, и бросать туда массу, чтобы ускорить вращение, пока оно не станет экстремальным. Однако я не знаю, можно ли это сделать за конечное время, измеряемое внешним наблюдателем.
Принятый в настоящее время ответ совершенно неверен. Это говорит
Черные дыры не начинаются из точки (например) в центре коллапсирующей звезды и не растут наружу. На самом деле все наоборот — горизонт событий формируется вне коллапсирующей звезды.
Идея, по-видимому, заключается в том, что материя, которая изначально коллапсирует, образуя черную дыру, не проходит через горизонт событий и, следовательно, не «замерзает» там.
Все это неправда. При изотропном коллапсе горизонт событий начинается из точки в центре и расширяется наружу (со скоростью света). При общем коллапсе он начинается с одномерного набора пространственноподобных разделенных точек, называемого набором складок. В любом случае все коллапсирующее вещество пересекает горизонт и в принципе кажется «замороженным» вблизи горизонта навсегда. (На практике это невозможно увидеть, потому что красное смещение слишком велико.)
Горизонт событий – это граница черной дыры. Как и всякая граница, она не имеет пробелов, потому что разрыв сделал бы бессмысленным деление на внутреннее и внешнее. Все, что оказывается внутри черной дыры, пересекает ее границу.
условия энтропии черной дыры и теоремы об отсутствии волос носят асимптотический характер [...] С тех пор я задаюсь вопросом, действительно ли когда-либо создаются сингулярности, и если нет, то почему мы беспокоимся о голых сингулярностях?
Технически все носит асимптотический характер. Если вы создадите волны на поверхности совершенно спокойного озера, амплитуда волн со временем уменьшится, но озеро уже никогда не будет точно неподвижным. Таким же образом следует рассматривать и время успокоения черных дыр. Это не имеет никакого отношения ни к тому, существует ли дно озера, ни к тому, существует ли внутренность черной дыры.
Кроме того, голые сингулярности по определению являются сингулярностями, не скрытыми горизонтом событий, поэтому поведение горизонта еще менее важно. У меня сложилось впечатление, что «голый» в вопросе - это просто усилитель (особенно с учетом заголовка), поэтому я его проигнорирую.
для внешнего наблюдателя формирование сингулярности занимает бесконечное количество времени. Другими словами, этого никогда не происходит .
Для классической черной дыры (с горизонтом событий) вы можете выбрать временную координату, учитывающую причинно-следственную связь (все, что происходит в момент времени). может повлиять только на то, что происходит в если ), и это охватывает все, что происходит за пределами дыры в неопределенном будущем, и не охватывает внутреннюю часть черной дыры или не охватывает часть внутренней части, которая включает в себя сингулярность. С точки зрения этого определения времени никогда не бывает сингулярности. По сути, пространство-время никогда не успеет разрушиться до последнего кусочка.
Но все, что вы на самом деле сделали, если вы это сделаете, это то, что вы не сможете покрыть часть пространства-времени вашей системой координат. Это не заставляет его уйти. Даже если вам не интересно, что там происходит, другим людям интересно, и проблема не решается за них.
Да, теоремы об отсутствии волос асимптотичны, и да, подход с замороженной звездой или красной дырой имеет некоторую точность, связанную с этим.
Однако проблема космической цензуры недостаточно изучена и по-прежнему актуальна для вашей ситуации.
В частности, если коллапсирующая система образует сингулярность, которая не является голой, то горизонт событий может ввести дальнюю асимптотику, которая сделает внутреннюю часть неактуальной для внешнего наблюдателя. Но что, если сингулярность образуется без горизонта событий? Тогда сингулярность реальна.
С тех пор я задаюсь вопросом, действительно ли когда-либо создаются сингулярности, и если нет, то почему мы беспокоимся о голых сингулярностях?
Обнаженная сингулярность — это именно та сингулярность, о которой вы хотите беспокоиться, потому что она будет лежать на вашем прошлом световом конусе и причинно влиять на вас, даже если уравнения не дают четких предсказаний того, что произойдет. Таким образом, вы получаете полную потерю детерминизма и причинности, если у вас есть голые сингулярности.
Одетые сингулярности, как вы упоминаете, могут вообще не вызывать беспокойства, пока мы не доберемся до квантовой теории или не рассмотрим другие способы выхода за пределы классического горизонта событий.
Что происходит в сценариях голой сингулярности, когда сингулярности еще нет?
Голая сингулярность — это сингулярность, которая не находится внутри горизонта событий. Таким образом, нет никакого замедления времени, которое спасло бы вас от наблюдения за его формированием. Итак, если оно голое, то нет никакого «еще не», это случилось, и вы можете видеть вещи, исходящие из сингулярности вплоть до вашего глазного яблока (или сама теория просто неверна, что в любом случае довольно плохо для теория).
никаких доказательств сингулярности не может существовать, поскольку любая вещь, которая входит в горизонт событий, не может вернуться, поскольку доступное будущее существует только в черной дыре, иначе они должны двигаться быстрее, чем скорость света, которая, согласно Эйнштейну, всегда одна и та же.
Не могут появиться и горизонты, не только особенности.
Наш основной результат, заключающийся в том, что горизонт событий не формируется при гравитационном коллапсе, как его видит асимптотический наблюдатель, наводит на мысль о возможности использования числа локальных горизонтов событий для классификации и разделения гильбертова пространства на сектора суперотбора, помеченные числом локальных горизонтов событий. Наш результат предполагает, что ни один оператор не может увеличить количество горизонтов событий, но возможность уменьшения количества ранее существовавших первичных горизонтов событий не столь очевидна и потребует, чтобы излучение Хокинга не вызывало полного испарения каких-либо первичных горизонтов событий черной дыры.
См. также этот ответ: https://physics.stackexchange.com/a/21357/1186
Джерри Ширмер