Der goldene Jahrestag der Singularität des Schwarzen Lochs | 2020

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Anonim

Vor genau 50 Jahren formulierte der Physiker und Mathematiker Sir Roger Penrose, derzeit emeritierter Professor an der Universität Oxford (Vereinigtes Königreich), einen Satz, in dem er zwei Relativitätskonzepte verband. Eines dieser Konzepte ist die Gravitationssingularität, ein "Fehler" in der Raumzeit, bei dem physikalische Größen nicht definiert werden können.

Das andere Konzept sind sogenannte "eingeschlossene Oberflächen", Bereiche, die mit der Zeit unvermeidlich schrumpfen. Diese Oberflächen werden durch die Explosion eines Sterns am Ende seines Lebens gebildet, wodurch sein Zusammenbruch und die anschließende Bildung eines Schwarzen Lochs verursacht werden. In diesem Moment entsteht eine Gravitations-Singularität, in der die Zeit aufhört zu existieren und die Gesetze der bekannten Physik nicht mehr angewendet werden können.

Der Satz von Penrose bezieht sich auf beide Konzepte und gilt als das erste wichtige mathematisch rigorose Ergebnis von Einsteins allgemeiner Theorie. Kurz nachdem Penrose und der bekannte Stephen Hawking sein Theorem vorgestellt hatten, testeten sie ein weiteres Theorem, das besagt, dass ein expandierendes Universum - wie unser - seinen Ursprung in einer augenblicklichen Singularität haben muss: dem Urknall, dem mysteriösen Anfangszustand, der eine unendliche Dichte hat.

'' Diese beiden Theoreme besagen, dass die allgemeine Relativitätstheorie die Existenz von singulären und katastrophalen Ereignissen vorhersagt, wie das, was in einem Schwarzen Loch oder der großen anfänglichen Expansion des Universums unter bestimmten physikalisch vernünftigen Bedingungen geschieht José MM Senovilla, theoretischer Physiker an der Universität des Baskenlandes und Mitautor einer Studie zu diesen Theoremen.

"Sie weisen aber auch darauf hin, dass Einsteins Theorie ihre eigenen Grenzen einschließt und beschreibt - er fügt hinzu -, da diese Theorie in bestimmten Situationen unter extremen Bedingungen aufgrund des Auftretens völlig inakzeptabler" unendlicher "Singularitäten nicht mehr gültig zu sein scheint."

Die Theoreme an und für sich implizieren nicht, dass katastrophale Ereignisse wie Schwarze Löcher auftreten müssen. Singularität könnte abgewendet werden, wenn die Hypothesen des Theorems aufgehoben würden. "Ein Beispiel, in dem dies eintreten würde, wäre, wenn die Energiedichte des gesamten Universums im Durchschnitt null wäre. Das Problem ist jedoch, dass dieser Fall höchst unrealistisch erscheint, so dass Singularitäten vorherrschen", bemerkt der Forscher.

Senovillas Studie zum Singularitätssatz von Penrose wurde in der Zeitschrift veröffentlicht. Klassische und Quantengravitation 'zusammen mit 12 anderen Artikeln, die die Meilensteine ​​von 100 Jahren Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie hervorheben, deren einhundertjähriges Jubiläum auch 2015 gefeiert wird.