22.02.2016 | Наука

Физики доказали нестабильность пятимерных черных дыр

Математические физики из Великобритании впервые показали, что черные дыры в пятимерном и более высокой размерности пространстве-времени нестабильны и нарушают принцип космической цензуры.

Изображение: University of Cambridge

Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters, а кратко о нем сообщается на сайте Кембриджского университета.

Принцип космической цензуры (в сильной форме) в 1973 году предложил британский математический физик Роджер Пенроуз. Его модифицированную версию (в слабой форме) позднее рассмотрел Стивен Хокинг. Принцип космической цензуры говорит о том, что в пространстве-времени невозможны голые сингулярности.

Последнее означает, что сингулярности, возникающие в общей теории относительности Альберта Эйнштейна, должны быть скрыты от внешнего наблюдателя. В частности, для черной дыры они должны находиться под ее горизонтом событий. В четырехмерном пространстве-времени это условие, скорее всего, выполняется.

В 2002 году физики показали, что в пятимерном пространстве-времени могут существовать черные дыры, проекция которых на трехмерное пространство напоминает тонкое кольцо. Ученым только сейчас при помощи суперкомпьютеров удалось исследовать динамику таких черных дыр и продемонстрировать ее неустойчивый характер.

Пятимерные черные дыры с течением времени могут распадаться на другие черные дыры, каждая из которых будет являться источником голой сингулярности, то есть нарушать принцип космической цензуры. Математически это приводит к невозможности описания пятимерного пространства-времени общей теорией относительности.

Физические следствия сводятся к появлению в пространстве-времени областей с бесконечной плотностью массы и нарушению причинности (когда настоящее не определяет будущее). Ученые отмечают, что их выводы могут пригодится при разработке струнных теорий, в которых размерность пространства-времени больше четырех, и создании квантовой теории гравитации.

ЛентаРу