Теорема (или гипотеза) об отсутствии волос предполагает, что черные дыры можно полностью описать их массой, угловым моментом и зарядом. Все остальные детали формирования ЧД утеряны.
Есть ли простой способ понять, почему вы сможете отличить ЧД, состоящую из протонов, и ЧД, состоящую из электронов, но не между ЧД, состоящей из материи, а не из антиматерии?
т.е. что особенного в заряде, и почему лептонное число, барионное число, странность и т.д. не являются также свойствами черной дыры?
Самый простой ответ заключается в сочетании закона Гаусса и теоремы Биркгофа. Они говорят попеременно, что электрическое поле и гравитационное поле сферически-симметричного заряда зависят только от заряда и массы-энергии, заключенных в сферической оболочке. .
Следовательно, если у меня сферически-симметричное распределение заряженной массы, и я нахожусь на некотором радиусе вне его я не могу сказать, превратилось ли оно в черную дыру или нет, просто производя локальные измерения полей. Это означает, что информация о заряде и массе черной дыры должна жить за пределами горизонта. Нет аналогичного набора теорем, которые говорят вам о том, было ли распределение сделано из электронов или антипротонов, или лептонных чисел, или чего-то подобного. Таким образом, вы теряете информацию об этом материале, но не массу и заряд.
Обратите внимание, что массовая энергия в оболочке зависит от замкнутого электромагнитного поля, поэтому естественно, что метрика Нордстрема отличается от метрики Шварцшильда.
Очень кратким, хотя и несколько неполным, ответом было бы то, что заряд связан с локальной симметрией, поэтому с калибровочным полем, которое действует во всем пространстве-времени, даже если заряды находятся внутри горизонта событий, вы можете использовать электромагнитное поле для его исследования. . Лептонное и барионное числа или другие величины, связанные с ароматом, связаны с глобальной симметрией, и поэтому, оказавшись за горизонтом, нет ничего, что могло бы физически исследовать эти числа.
Неполнота ответа связана с другими калибровочными полями, а именно с носителями слабого и сильного взаимодействий. Обратите внимание, что по предположению без волос, черная дыра также не должна содержать эти заряды. Поскольку я думаю, что это несколько сложнее, я просто скажу, что уравнения Эйнштейна в сочетании с (классическими) полями Янга-Миллса допускают решения для черных дыр, которые нарушают гипотезу об отсутствии волос, хотя эти решения нестабильны и, следовательно, если они являются допустимым контрпримером подлежит спору. Скалярные поля также могут вызывать рост волос (извините за каламбур)
Существует Living Review in Relativity, написанный Chrusciel, Costa и Heusler, в котором рассматривается теорема уникальности черной дыры. Возможно, введение даст вам представление о том, какая часть является теоремой, что ложно, а что остается догадкой.
Также в семидесятых годах появилось несколько работ с подробными расчетами, которые предполагают, что лептонные и барионные числа плохо определены для черных дыр и что они не способны нести слабые и сильные заряды. Типичным примером может служить работа Бекенштейна « Превосходство закона сохранения барионного числа в физике черных дыр » и ссылки в ней, особенно Хартла и Тейтельбойма.
пользователь4552
Том Андерсен