Chto vnutri u chernoi dyry?
18.10.2002 14:33 | S. B. Popov, S. O. Alekseev
Chernoi dyroi nazyvaetsya oblast' prostranstva-vremeni, ogranichennaya gorizontom, to est' poverhnost'yu, kotoruyu dazhe svet ne mozhet pokinut' vsledstvie deistviya gravitacionnyh sil. Tochka zreniya teorii otnositel'nosti (OTO) na chernye dyry (i ih vnutrennyuyu strukturu) sostoit v sleduyushem. My (po opredeleniyu) ne mozhem poluchit' nikakoi informacii iz chernoi dyry, poetomu ona dlya nas imenno ChERNAYa, to est' v ramkah etogo podhoda vopros o vnutrennei strukture chernoi dyry ne yavlyaetsya polnost'yu korrektnym, t.k. my ne mozhem proizvesti sootvetstvuyushie izmereniya, a mozhem lish' predpolagat' chto-to, ne poluchaya neposredstvennoi informaciyu ottuda.
Chernaya dyra (kak ideya) pervonachal'no poyavilas' v 18 veke blagodarya rabotam Mitchela i Laplasa kak predskazanie v n'yutonovskoi teorii. Zatem uzhe - kak matematicheskoe reshenie OTO. Dlya naibolee prostoi ocenki radiusa gorizonta chernoi dyry (kak u Mitchela i Laplasa) dostatochno lish' polozhit' vtoruyu kosmicheskuyu skorost' ravnoi skorosti sveta. Dlya sluchae vrashayushihsya i zaryazhennyh chernyh dyr resheniya poluchayutsya uzhe tol'ko v ramkah OTO.
Sushestvuyut ili net chernye dyry vo Vselennoi, ili, vse-taki, eto lish' nasha igra uma i matematiki --- vopros poka ostaetsya otkrytym. Seichas est' bolee 10 kandidatov v chernye dyry v tesnyh dvoinyh sistemah i neskol'ko desyatkov kandidatov v sverhmassivnye chernye dyry v yadrah galaktik (v tom chisle i nashei). Odnako, eto lish' kandidaty, hotya i ochen' horoshie, i Nobelevskaya premiya za otkrytie chernyh dyr poka nikomu ne vruchena. No, ostaviv vopros o fizicheskom obosnovanii, nikto ne zapreshaet prodlit' reshenie vnutr' chernoi dyry. Okazyvaetsya, chto reshenie gladko prodolzhaetsya pod gorizont i zakanchivaetsya v tochke, v kotoroi odna iz vazhneishih harakteristik prostranstva --- krivizna --- stanovitsya ravnoi beskonechnosti (kak govoryat "rashoditsya"). Takoe povedenie i nazyvaetsya singulyarnost'yu, to est' oblast'yu, v kotoroi ne rabotaet ne tol'ko fizika, no i matematika.
V kakoi-to mere issledovanie singulyarnostei mozhno schitat' fizichnym i v ramkah OTO, osobenno v svete nedavnih rezul'tatov o konechnoi stadii gravitacionnogo kollapsa. Delo v tom, chto neskol'ko desyatiletii nazad byla sformulirovana "gipoteza kosmicheskoi cenzury", kotoraya utverzhdaet, chto v obyknovennoi Vselennoi singulyarnost' mozhet sushestvovat', lish' zakrytaya ot nas gorizontom, to est' v vide chernoi dyry. Tak vot, nedavno v hode chislennogo analiza raznyh scenariev gravitacionnogo kollapsa bylo ustanovleno, chto pri opredelennyh nachal'nyh usloviyah (vpolne fizicheskih, nado otmetit') process gravitacionnogo kollapsa mozhet zakonchitsya vozniknoveniem "goloi" singulyarnosti. V ramkah OTO analiticheskogo otveta na etot vopros poka net.
U OTO est' odin ochen' bol'shoi nedostatok --- ona ne poddaetsya procedure kvantovaniya, v otlichii ot teorii ostal'nyh fizicheskih vzaimodeistvii (elektromagnitnogo, slabogo i sil'nogo). Poetomu sozdayutsya tak nazyvaemye teorii superob'edineniya, v kotorye vhodit ne sama OTO, a kakoi-libo (eshe do konca ne yasno, kakoi) variant effektivnoi teorii gravitacii, vklyuchayushii OTO. S tochki zreniya idei kvantovoi mehaniki, lezhashei v osnove ob'edineniya vzaimodeistvii, vopros o vnutrennei strukture vpolne pravomeren, potomu chto vse prostranstvo dolzhno opisyvat'sya odnoi harakteristikoi --- volnovoi funkciei. V ramkah etogo novogo podhoda byli otkryty (v matematicheskom plane, konechno) novye tipy singulyarnostei, kotoryh net v OTO. Mozhno vydelit' harakteristiki singulyarnosti, naprimer, po skorosti, s kotoroi krivizna rashoditsya. V kakoi-to mere i gorizont sobytii chernoi dyry mozhno schitat' singulyarnost'yu, no ne istinnoi, potomu chto krivizna v etom sluchae konechna (rashoditsya lish' odin koefficient), bolee togo, etu singulyarnost' mozhno ubrat' posle sootvetstvuyushego preobrazovaniya koordinat.
V zaklyuchenie nado zametit', chto v nauke o singulyarnostyah na dannyi moment voprosov gorazdo bol'she, chem otvetov. Izdavna v fizike sushestvuet mnenie, chto poyavlenie singulyarnosti govorit o nedostatochnosti nashih znanii i neprimenimosti izbrannogo podhoda. Problema singulyarnostei v matematike (pri reshenii differencial'nyh uravnenii) eshe tol'ko razvivaetsya, v fizike belyh pyaten eshe bol'she. Samoi glavnoi problemoi dlya fiziki zdes' yavlyaetsya principial'naya pryamaya eksperimental'naya neproveryaemost' nalichiya singulyarnostei. Mozhno lish' iskat' kakie-to sledstviya nalichiya singulyarnostei v "bol'shoi" fizike i dumat' o vozmozhnostyah ih eksperimental'noi proverki. Eto napravlenie seichas aktivno razvivaetsya, voprosov --- more, otvetov pochti net.
|
Publikacii s klyuchevymi slovami:
chernye dyry - teoriya otnositel'nosti
Publikacii so slovami: chernye dyry - teoriya otnositel'nosti | |
Sm. takzhe:
Vse publikacii na tu zhe temu >> | |
