Физики обнаружили голую сингулярность

Пятимерные черные дыры — объект пристального внимания физиков с 2002 года. Фото — acmepoug.ru

Каждый знает, что в мире существует три пространственных измерения и одно временное (всего четыре). Однако теория струн, активно развивающаяся в последние десятилетия, требует, чтобы таких измерений было одиннадцать. Куда подевались недостающие семь, не знает никто. Предполагают, что в момент Большого взрыва или ещё по какой причине они свернулись в спиральки миниатюрного размера. Поэтому мы их не видим, а они не мешают нам жить трёхмерно.

Однако иногда в нашей Вселенной бушуют такие страсти, что хотя бы одно из невидимых измерений может пробудиться. С наибольшей вероятностью пробуждение может случиться в чёрных дырах.

Существование чёрных дыр предсказано Общей теорией относительности (ОТО), но сколько в них измерений, теория не говорит. Пятимерные черные дыры — объект пристального внимания физиков с 2002 года. Однако только сейчас исследователи замахнулись на то, чтобы осмыслить динамику этих конструкций.

Учёные промоделировали на кембриджском суперкомпьютере COSMOS поведение пятимерной черной дыры на случай, если она вдруг проявится в нашем четырехмерном пространстве. Проявиться она должна очень тонким кольцом, которое, как утверждает суперкомпьютер, со временем будет только утоньшаться. Постепенно пятимерная дыра превратится в несколько выпуклостей, связанных тонкими струнами. Они будут становиться всё тоньше и тоньше, вплоть до полного исчезновения, пока кольцо не станет серией маленьких четырёхмерных чёрных дыр. Появление такого кольца, утверждают теоретики, может привести к самому нежелательному казусу во Вселенной — обнажению так называемой голой сингулярности.

Раньше физики изящно обходились с голой сингулярностью. Фото — elementy.ru

В чём здесь парадокс? По Общей теории относительности, голая сингулярность должна находиться в центре любой черной дыры. Но по той же теории, голой сингулярности вообще не может существовать! Это точка с бесконечной плотностью, физический нонсенс, число, делённое на ноль. В такой точке не работают не только формулы ОТО, но и вообще никакие известные физические законы. Здесь может существовать канал для мгновенного перехода в иную точку пространства, в иное измерение.

Раньше физики изящно обходились с голой сингулярностью. Поскольку она находится внутри чёрной дыры, прикрытая горизонтом событий (воображаемой шаровой поверхностью, не пропускающей наружу ничего, что попало внутрь), то никак не может повлиять на происходящее снаружи. Иначе говоря, природой введена «космическая цензура». Ничто, мешающее теории относительности Эйнштейна, не имеет права на «открытую публикацию» — существование в доступной нам части Вселенной.

Но, как гласит народная мудрость, на любую цензуру найдётся самиздат. Нашёлся он и в теоретической физике. «Что бы это значило?» — недоумевают сторонние люди. Во-первых, есть новая страшилка: появится кольцо черных дыр, обнажится голая сингулярность и всех нас в себя затянет. Во-вторых, если голая сингулярность действительно не подчиняется законам ОТО, нужен новый Эйнштейн, чтобы дополнить её законы. Ну и наконец, это может означать всего-навсего то, что пятимерные чёрные дыры невозможны.

Скорее всего, ларчик открывается просто. Профессор Михаил Сажин, главный научный сотрудник отдела релятивистской физики Государственного астрономического института имени П. К. Штернберга, не видит в голой сингулярности никакой угрозы для современной физики.

Если голая сингулярность действительно не подчиняется Теории относительности, нужен новый Эйнштейн. Фото — jaringanpelajaraceh.com

— Проблема наблюдения сингулярностей в современной физике и космологии является открытой и, скорее всего, решена будет нескоро, — заметил он в разговоре с «ТД». — Релятивистам сингулярность не нравится, они хотят ее прикрыть чем-нибудь — отсюда и принцип космической цензуры (который, вообще говоря, не является общепризнанным). Лично я считаю, что сингулярности должны быть в уравнениях Эйнштейна и сами по себе они не разрушают ОТО.

По словам профессора Сажина, физики хотят создать «теорию всего на свете», а один из путей её создания — многомерные пространства со «свернувшимися» измерениями. Такой путь сейчас наиболее популярен среди физиков-теоретиков, но он не единственный.

— Выводы, которые получаются в таких теориях, могут не иметь отношения к реальности, — предупреждает собеседник «ТД». — Поэтому говорить, что какие-то решения могут разрушить ОТО, подтверждённую экспериментально и широко используемую в высокоточной космической навигации, я бы не стал.