Simulările numerice au îndreptat fizicienii către regiunea găurilor negre, unde trebuie încălcată predictibilitatea legilor fizice. Într-o astfel de regiune, stările ulterioare ale sistemului pot să nu fie o consecință a celor curente, ceea ce este imposibil în mecanica newtoniană și în electrodinamica clasică. Un articol cu rezultatele a fost publicat în revista Physical Review Letters.
De obicei, teoriile fizice vorbesc despre determinismul lumii, despre predictibilitatea viitorului: dacă sunt cunoscute condițiile inițiale, atunci, cunoscând legile fizice, se poate calcula starea în orice moment din viitor. O astfel de teorie, de exemplu, este mecanica newtoniană. Același lucru este valabil și pentru electrodinamica clasică: știind exact distribuția câmpurilor electrice și magnetice în spațiu, puteți determina starea lor în orice alt moment folosind ecuațiile lui Maxwell. Chiar și în mecanica cuantică, ecuația Schrödinger nu permite randomizarea: dacă cunoaștem exact funcția de undă în momentul inițial, atunci vorbește fără echivoc despre evoluția timpului său în orice interval de timp.
În noua lucrare, un grup de teoreticieni condus de Vitor Cardoso de la Universitatea din Lisabona examinează prăbușirea unei stele încărcate într-o gaură neagră și modelează acest fenomen în cadrul relativității generale. Drept urmare, se dovedește că în acest proces poate apărea o regiune, a cărei fizică nu poate fi prevăzută cunoscând starea inițială a stelei.
Conform uneia dintre teoreme în cadrul relativității generale, există o regiune maximă de spațiu-timp care este determinată în mod unic de aceste condiții inițiale. Dacă această zonă nu este întregul spațiu existent, atunci prin definiție se dovedește că există zone a căror stare nu este determinată de condițiile inițiale luate. Savantul englez Roger Penrose a formulat o ipoteză care a fost numită principiul cenzurii cosmice puternice. El susține că acest lucru nu se poate întâmpla, adică zona definită fără ambiguitate nu face parte dintr-un spațiu mai mare.
Formarea unei găuri negre încărcate, descrisă de metrica Reissner-Nordstrom, încalcă acest principiu la prima vedere, deoarece în acest caz orizontul Cauchy este format în interiorul găurii negre, la care spațiul-timp rămâne neted, iar dincolo de el poate fi extins într-un număr infinit de moduri. În schimb, această suprafață este instabilă și orice perturbare o distruge, duce la formarea unei singularități și dreptate a principiului cenzurii cosmice.
Noua lucrare investighează prăbușirea unei stele într-o gaură neagră cu o sarcină aproape limitativă, ținând cont de constanta cosmologică (termenul Λ în ecuațiile lui Einstein). Termenul Λ este foarte mic și este de obicei luat în considerare doar în studiile cosmologice, dar s-a demonstrat că o valoare pozitivă a lui Λ duce la un orizont Cauchy mai stabil. Drept urmare, chiar ținând cont de perturbații, discrepanța dintre parametrii spațiu-timp pe orizontul Cauchy nu este mare, ceea ce face posibilă rezolvarea ecuațiilor Einstein chiar și la orizont. Aceasta încalcă principiul cenzurii cosmice puternice.
Întreruperea curburii la orizontul Cauchy obținut în situația unei încărcări limitante și a unui termen pozitiv Λ este similară cu o undă de șoc într-un lichid. Se dovedește că un corp suficient de puternic ar putea pătrunde prin el. Se poate imagina un observator sărind într-o gaură neagră și traversând orizontul Cauchy. În acest caz, viitorul său se dovedește a fi incert.
Dovada validității analizei efectuate este încă necesară, deoarece autorii au considerat doar teoria perturbațiilor liniare. De asemenea, este de remarcat faptul că nu se pot forma găuri negre astrofizice cu sarcini limitate, deoarece nu există stele atât de încărcate. Cu toate acestea, orizontul Cauchy apare și în cazul găurilor negre rotative, deși au mai puține simetrii. De asemenea, lucrarea nu a luat în considerare efectele cuantice ipotetice, care pot fi puternice în astfel de domenii.
Video promotional:
