Пятимерные чёрные дыры могут разрушить общую теорию относительности

Симуляция на суперкомпьютере COSMOS, проведённая теоретическими физиками из Кембриджа и Лондонского университета королевы Марии, показала ^[1], что чёрные дыры, формирующиеся во Вселенной, имеющей более четырёх измерений, должны распадаться на голые сингулярности. Правда, этому свойству будут подвержены только чёрные дыры особой формы.

Голая сингулярность – это точка бесконечной плотности, вблизи которой общая теория относительности становится несостоятельной, то есть, теряет предсказательную способность.

Английский физик Роджер Пенроуз сформулировал "принцип космической цензуры ^[2]", гласящий, что «природа питает отвращение к голой сингулярности». Впоследствии физики высказывали и другие гипотезы: Стивен Хокинг уточнил, что сингулярности, если они могут существовать, непременно должны быть скрыты от наблюдателя – например, горизонтом чёрной дыры. Этот принцип был назван «слабой формой космической цензуры».

В нашем четырехмерном пространстве-времени чёрные дыры обладают сферической формой (а также, возможно, могут формироваться объекты в виде кольца с нулевой толщиной, но ненулевым радиусом, под названием «кольцеобразная сингулярность ^[3]» или «сингулярность Керра»).

Поскольку в ОТО не делается никаких утверждений по поводу количества существующих измерений, физики периодически подвергают теорию проверкам в пространствах с большим количеством измерений, чтобы, например, проверить существование в них космической цензуры. В 2002 году физики Эмпаран и Реалл рассчитали ^[4], что в пространстве с более чем четырьмя измерениями могут существовать и несферические чёрные дыры – например, чёрные кольца.

Исследованием поведения таких колец и занимались британские теорфизики ^[5]. Симуляция на суперкомпьютере показала, что эти кольца нестабильны. Чаще всего они коллапсируют в обыкновенную сферическую чёрную дыру, но очень тонкие кольца могут превращаться в подобие бус, где утолщения разделяются всё более и более тонкими струнами. Вся эта конструкция в конце концов распадается и приводит к образованию голых сингулярностей.

«Пока сингулярность прячется за горизонтом событий, она никому не мешает и ОТО держится. Принцип космической цензуры говорит о том, что это происходит всегда,- поясняет соавтор работы [Markus Kunesch], студент из Кембриджа. – Пока принцип верен, мы успешно предсказываем будущее вблизи чёрных дыр. Ведь физика, по сути, пытается предсказывать будущее на основании имеющихся знаний о текущем состоянии Вселенной».

«Существование голых сингулярностей ломает всю ОТО,- поясняет соавтор работы, Саран Таньясаванэкул [Saran Tunyasuvunakool], другой студент. – А если ОТО ломается, всё встаёт с ног на голову, поскольку у неё пропадает предсказательная способность. И тогда её уже нельзя использовать как самостоятельную теорию, объясняющую Вселенную».

Суперкомпьютер COSMOS находится в Кембридже, и имеет вычислительную мощность в 38.6 TFLOPS, и основан на системах SGI UV2000 с 1856 ядрами Intel Xeon E5-2600, 14.8 TB RAM и 31-м сопроцессором Intel® Xeon PhiTM.

Автор: SLY_G

Источник ^[6]