Доказано нарушение законов физики в черных дырах

Математики из Калифорнийского университета в Беркли нашли условие существования голых сингулярностей в черных дырах, в которых нарушаются законы физики. Этот вывод ставит под сомнение сильный принцип космической цензуры, когда голая сингулярность должна быть недостижима для любых наблюдателей.

Голая сингулярность — предсказанная общей теорией относительности (ОТО) Эйнштейна гипотетическая область пространства-времени, где нарушается принцип причинности.

Иными словами, это такая точка, в которой может наблюдаться бесконечно удаленное будущее или прошлое. Однако принцип сильной космической цензуры, предложенный физиком Роджером Пенроузом, предполагает, что космические сингулярности существуют либо целиком в прошлом (например, в случае Большого Взрыва), либо всегда в будущем, и поэтому недостижимы для любых наблюдателей. Физик Стивен Хокинг ввел слабый принцип космической цензуры, согласно которому голые сингулярности могут находиться и в настоящем времени, но «закрыты» горизонтами событий черных дыр.

Хокинг полагает, что теоретически может существовать наблюдатель, который в состоянии попасть в голую сингулярность, однако он не сможет никому сообщить об увиденном, поскольку для этого ему нужно покинуть черную дыру, а это невозможно.

Принцип сильной космической цензуры «закрывает» сингулярность и для астронавта, который ушел за горизонт событий. Само его присутствие изменяет решения уравнений ОТО таким образом, что наблюдатель до самой своей гибели так и не увидит сингулярность.

Математики изучили условия, при которой астронавт может попасть в область нарушения причинности. Они рассмотрели особую разновидность гипотетических черных дыр, описываемых метрикой Рейсснера-Нордстрема-де Ситтера. Эти объекты, кроме горизонта событий, имеют внутренний горизонт Коши — границу, за которой нарушается детерминизм, то есть нельзя предсказать судьбу любых попавших туда объектов. Сильная космическая цензура не позволяет горизонту Коши оставаться стабильным и не дает, таким образом, наблюдать сингулярность в центре черной дыры.

Показано, что экстремально высокий заряд дыр Рейсснера-Нордстрема-де Ситтера и их гравитация стабилизирует горизонт Коши в расширяющейся Вселенной. В результате наблюдатель, попавший за горизонт Коши, будет отрезан от своего собственного прошлого, а его судьба станет неопределенной. Тем самым нарушается принцип сильной космической цензуры.