Откуда взялось наше теоретическое предсказание существования черных дыр? Если это (как я предполагаю) из уравнений поля Эйнштейна, какое решение предсказывает это и почему?
Откуда взялось наше теоретическое предсказание существования черных дыр?
Это следует из теорем сингулярности Хокинга и Пенроуза. До этого люди знали о решениях уравнений поля Эйнштейна, которые имели сингулярности, но требовали абсолютной идеальной симметрии, такой как идеальная радиальная симметрия для Шварцшильда или идеальная осевая симметрия для Керра.
Лифшиц и Халатников (1963) должны иметь отчет о работе, проделанной людьми, пытающимися показать, что для создания черной дыры потребуется совершенная и недостижимая точность. И в тот момент люди действительно думали, что сингулярности невозможно создать на самом деле. Они думали, что если вы попытаетесь создать его, то малейшая ошибка может привести к тому, что он не будет сформирован. А это значит, что в природе их не будет, только некоторые математические решения, которые никогда не применимы к реальному миру.
Затем все изменилось в 1965 году, когда Пенроуз показал (примерно), что если что-то толкнуть внутрь горизонта событий (примерно), оно должно сформировать сингулярность (с некоторыми другими предположениями). Это контрастирует, скажем, с ньютоновской физикой, где достаточно маленькие частицы могут вращаться вокруг общего центра масс и никогда не сталкиваться.
Есть большое предостережение в том, что вы должны предполагать, что он достаточно сжимается, а затем формируется сингулярность. Наблюдатели снаружи не видят, что он достаточно сжимается, так что признаков сингулярности все еще нет. Затем Хокинг также выдвинул некоторые теоремы о сингулярности, например, которые подразумевали, что если вы посмотрите на более ранние времена, то Большой взрыв сам по себе был сингулярностью. А затем, в 1980-х годах, Хокинг сказал, что на самом деле он считает, что квантовые эффекты возникают до того, как сформируется сингулярность, так что мы на самом деле не знаем.
Но теоремы о сингулярностях, появившиеся в середине 1960-х годов, — это когда мы впервые подумали, что сингулярности — это реальное предсказание Общей теории относительности. То есть, что Общая теория относительности предсказывает существование сингулярностей в реальном мире, если общая теория относительности верна для реального мира во всех масштабах длины и времени. Но предостережение остается в силе. И предостережение было обновлено до гипотезы о космической цензуре, где люди предполагают, что у нас никогда не будет свидетельств образования сингулярности, потому что мы всегда будем избегать того, чтобы слишком много материи, энергии, стресса, давления или импульса попадало в ловушку на поверхности слишком маленькой поверхности. площадь поверхности.
С исторической точки зрения черные дыры не были предсказаны. В 1916 году Карл Шварцшильд нашел решение уравнений Эйнштейна для сферически-симметричной массы . Только впоследствии стало понятно, что метрика Шварцшильда представляет собой вакуумное решение с горизонтом событий и сингулярностью кривизны в его центре, и что метрика описывает статическую незаряженную черную дыру. Только к концу пятидесятых годов (более 40 лет!), природа черной дыры решения Шварцшильда была полностью понята.
Вслед за решением Шварцшильда были найдены еще три решения, описывающие заряженные, вращающиеся и заряженно-вращающиеся черные дыры. Это метрики Райснера-Нордстрема , Керра и Керра-Ньюмана . Эти четыре показателя являются единственными известными решениями для черных дыр.
Qмеханик
Слереа