Числените симулации насочват физиците към областта на черните дупки, където трябва да се наруши предвидимостта на физическите закони. В такъв регион последващите състояния на системата може да не са следствие от настоящите, което е невъзможно в Нютоновата механика и класическата електродинамика. Статия с резултатите е публикувана в списанието Physical Review Letters.
Обикновено физическите теории говорят за детерминизма на света, предсказуемостта на бъдещето: ако са известни първоначалните условия, тогава, познавайки физическите закони, човек може да изчисли състоянието във всеки момент в бъдещето. Такава теория например е нютоновата механика. Същото важи и за класическата електродинамика: знаейки точно разпределението на електрическите и магнитните полета в пространството, можете да определите тяхното състояние във всеки друг момент, използвайки уравненията на Максуел. Дори в квантовата механика уравнението на Шрьодингер не позволява случайност: ако знаем точно вълновата функция в началния момент, то недвусмислено говори за нейната еволюция на времето във всеки интервал от време.
В новата работа група теоретици, водени от Витор Кардосо от Лисабонския университет, изследват срива на заредена звезда в черна дупка и моделират това явление в рамките на общата относителност. В резултат се оказва, че в този процес може да възникне област, физиката на която не може да се предвиди, като се знае първоначалното състояние на звездата.
Според една от теоремите в рамките на общата относителност, има максимален регион на пространство-време, който се определя еднозначно от тези първоначални условия. Ако тази зона не е цялото съществуващо пространство, тогава по дефиниция се оказва, че има области, чието състояние не се определя от първоначалните взети условия. Английският учен Роджър Пенроуз формулира хипотеза, която се нарича принцип на силна космическа цензура. Той твърди, че това не може да се случи, тоест недвусмислено определяемата област не е част от някакво по-голямо пространство.
Образуването на заредена черна дупка, описана от метриката на Рейснер-Нордстром, нарушава този принцип на пръв поглед, тъй като в този случай хоризонтът Коши се оформя вътре в черната дупка, до която пространството-времето остава гладко и отвъд нея може да бъде разширено по безкраен брой начини. Но от друга страна тази повърхност е нестабилна и всяко смущение я унищожава, води до формиране на сингулярност и справедливост на принципа на космическата цензура.
Новата работа изследва срива на звезда в черна дупка с почти ограничаващ заряд, като се вземе предвид космологичната константа (Λ-термин в уравненията на Айнщайн). Терминът Λ е много малък и обикновено се взема предвид само в космологичните проучвания, но е показано, че положителната стойност на to води до по-стабилен хоузой на Коши. В резултат, дори като се вземат предвид смущения, разминаването между параметрите пространство-време на хоузията на Коши не е голямо, което дава възможност за решаване на уравненията на Айнщайн дори на самия хоризонт. Това нарушава принципа на силната космическа цензура.
Прекъсването на кривината в хоризонта на Коши, получено в ситуацията на ограничаващ заряд и положителен Λ-термин, е подобно на ударна вълна в течност. Оказва се, че през него може да проникне достатъчно силно тяло. Човек може да си представи наблюдател, който скача в черна дупка и пресича хоризонта на Коши. В този случай бъдещето му се оказва несигурно.
Все още се изисква доказателство за валидността на извършения анализ, тъй като авторите са разглеждали само теорията на линейните смущения. Също така си струва да се отбележи, че астрофизичните черни дупки с ограничаващи заряди не могат да се образуват, тъй като няма такива силно заредени звезди. Хоризонтът на Коши обаче се среща и в случай на въртящи се черни дупки, въпреки че те имат по-малка симетрия. Освен това работата не отчита хипотетичните квантови ефекти, които могат да бъдат силни в такива области.
Промоционално видео: