Насколько я понимаю, существуют заслуживающие доверия теории , согласно которым образование сингулярности в черной дыре также представляет собой начало новой вселенной в результате большого взрыва. Мы не можем видеть новую вселенную, потому что ничего не можем увидеть изнутри черной дыры. Кроме того, кажущийся нам размер черной дыры не обязательно должен равняться размеру новой вселенной с точки зрения кого-то внутри этой вселенной. Вопрос в том, сохраняется ли масса+энергия? То есть ограничено ли общее количество материала в новой вселенной тем, сколько вещества попало в черную дыру или сколько вещества достигло сингулярности? Если это так, то кажется, что эти вселенные черных дыр составляют лишь крошечную часть размера нашей собственной вселенной.
сохраняется ли масса+энергия?
Да. Даже в общей теории относительности сохраняются энергия и импульс, хотя это немного сложнее, чем в ньютоновской механике.
ограничено ли общее количество материала в новой вселенной тем, сколько вещества попало в черную дыру или сколько вещества достигло сингулярности?
Нет. Ну вроде. Физик, на работу которого вы ссылались в своем вопросе, рассмотрел это в последующем документе. Его оригинальная работа (на которой основывалась ваша статья): Космология с кручением: альтернатива космической инфляции . Продолжение обсуждения массы новой вселенной: О массе Вселенной, рожденной в черной дыре . В этой статье он утверждает, что если бы вся наша Вселенная находилась внутри черной дыры, то масса черной дыры была бы всего 1000 масс Солнца.
Хотите верьте, хотите нет, но это не нарушает закон сохранения энергии. На самом деле, он явно использует закон сохранения энергии в своих расчетах. Разрешение этого парадокса состоит в том, что в гравитационном поле черной дыры содержится МНОГО энергии.
В этой модели сингулярность внутри черной дыры никогда не образуется. Горизонт событий формируется, когда материя коллапсирует, как и следовало ожидать, но внутри горизонта пространство-время «отскакивает», прежде чем у него появляется шанс создать сингулярность. Когда материя падает внутрь, ее энергия увеличивается; он ускоряется и увеличивает свою кинетическую энергию из-за огромного гравитационного поля. Когда она достигает стационарной «вселенной» внутри, эта кинетическая энергия преобразуется в энергию массы покоя: и если материя достаточно долго ускорялась, увеличение энергии может быть огромным. Это придает «вселенной» внутри потенциально гораздо большую массу, чем вещество, которое упало внутрь. Этот процесс описывается в статье как создание пар частица-античастица гравитационным полем, что сводится к тому же эффекту. Так или иначе, вы берете энергию из гравитационного поля и превращаете ее в энергию (массу) частиц внутри горизонта. Кто-то, сидящий снаружи черной дыры, этого не замечает, потому что он может измерить только полную энергию, и она остается постоянной.
Если это так, то кажется, что эти вселенные черных дыр составляют лишь крошечную часть размера нашей собственной вселенной.
Не совсем. Внутри горизонта событий сумасшедшее искривление пространства-времени может сделать внутреннюю «вселенную» довольно большой. Как ТАРДИС, внутри нечто гораздо большее :)
Я должен сказать, что вся эта работа очень теоретическая, его выводы основаны на некоторых предположениях, которые у нас нет доказательств в поддержку, но это отличная идея!
Если предположить, что существует какой-то сценарий «Большого взрыва», то мы предполагаем расширяющуюся вселенную. Общая теория относительности не требует сохранения массы-энергии во вселенском масштабе в изменяющемся пространстве-времени (возможно, в ОТО даже нет понятия энергии во вселенском масштабе), поэтому нет априорной причины, по которой эта черная дыра -вселенная не может быть сравнима с нашей (в любом смысле, который мы выбираем).
Простой способ понять, почему закон сохранения энергии должен нарушаться даже в вакууме, состоит в том, чтобы сначала заметить, что плотность энергии вакуума постоянна. Итак, если пространство-время расширяется (или сжимается), то мы меняем общий объем без изменения плотности энергии вакуума. Сохранение плотности на том же уровне, но увеличение объема означает увеличение общей энергии; уменьшение объема при той же плотности означает меньшую общую энергию.
Мы также можем легко наблюдать это нарушение. Возможно, вы знакомы с понятием красного смещения: свет, приходящий к вам от источника, который удаляется от вас (или излучаемый гравитирующим источником), смещается в красную сторону спектра. Это растягивает длину волны, поэтому свет имеет меньше энергии. Энергия никуда не уходит, она просто ушла.
Мы могли бы также отметить, что, имея в руках теорему Нётер, мы знаем, что инвариантность к переносу во времени подразумевает сохранение энергии. Но нестатическое пространство-время по своей сути не является инвариантным к переносу во времени, поэтому сохранение энергии не требуется.
Что ж, некоторые могут попытаться восстановить сохранение энергии, утверждая, что существует энергия гравитационного поля, которую следует учитывать. Это не принято всеми, но это можно сделать, если вы будете осторожны со своими определениями. Это просто не работает так широко и легко, как вы могли бы наивно надеяться.
HDE 226868