Làm thế nào là lỗ đen cửa đến vũ trụ khác?


11

Tôi đang xem các bài giảng của MIT OpenC thảoWare về thuyết tương đối rộng và không quá lâu trong bài giảng đầu tiên, giáo sư nói rằng giải pháp Kerr Black Hole cho phép đi lại giữa các vũ trụ. Làm thế nào là có thể biết? Làm thế nào để một người rút ra điều này / đi đến kết luận này?

Câu trả lời:


9

Đúng là giải pháp lỗ đen Kerr của GTR cho phép di chuyển giữa các vũ trụ. Tuy nhiên, điều đó không có nghĩa là nếu bạn thực sự nhảy vào bất kỳ loại hố đen nào mà bạn có thể đi đến vũ trụ khác.

Để thúc đẩy độ phân giải cho câu hỏi hóc búa này, chúng ta hãy bắt đầu thật dễ dàng: giả sử bạn đứng trên mặt đất với một quả bóng trong tay và bạn ném nó với một số vận tốc ban đầu. Để đơn giản, hãy bỏ qua mọi thứ trừ một trọng lực đồng đều. Toán học sau đó sẽ cho bạn biết rằng quả bóng đi theo một cung tròn, và khi nào và nơi quả bóng sẽ chạm đất. Và nếu bạn thực hiện các phương trình kết quả theo đúng nghĩa đen, thì nó cũng sẽ cho bạn biết rằng quả bóng chạm đất hai lần : một lần trong tương lai, một lần trong quá khứ. Nhưng bạn biết giải pháp trước đây không đúng: bạn cầm bóng; nó không thực sự tiếp tục vòng cung parabol của nó vào quá khứ.

Một loại điều tương tự về mặt đạo đức xảy ra đối với, ví dụ, một lỗ đen Schwarzschild. Nếu bạn nhìn vào nó trong tọa độ Schwarzschild thông thường, có một vấn đề ở đường chân trời. Toán học sau đó sẽ cho bạn biết rằng vấn đề chỉ nằm ở biểu đồ tọa độ và thực sự có một vùng bên trong lỗ đen trở nên rõ ràng ở các tọa độ khác nhau. Và nếu bạn làm điều này nói chung là đủ, nó sẽ cho bạn biết rằng có nhiều thứ hơn thế: thậm chí còn có lỗ trắng với đường chân trời ngược và khu vực bên ngoài của nó - một vũ trụ khác. Không thời gian Schwarzschild "mở rộng tối đa" này có vũ trụ khác kết nối với chúng ta thông qua một "cây cầu Einstein-Rosen" và sau đó "nhéo", tạo ra các lỗ đen và trắng riêng biệt.

Tất nhiên, đó cũng là một tạo tác của lý tưởng hóa toán học: và lỗ đen thực tế không phải là vô hạn mở rộng trong quá khứ và tương lai; nó thực sự được tạo ra bởi một cái gì đó, một sự sụp đổ của sao. (Và "cây cầu" dù sao cũng không đi qua được; người ta sẽ bị phá hủy ở điểm kỳ dị nếu cố gắng.)

Cuối cùng, đối với giải pháp Kerr, sẽ tốt hơn một chút vì chính thức có thể tránh được sự kỳ dị, không giống như trường hợp Schwarzschild. Tuy nhiên, điều đó vẫn không hợp lý về mặt vật lý: ngoài thực tế là các lỗ đen thực sự không tồn tại vĩnh viễn, bên trong giải pháp Kerr không ổn định đối với bất kỳ vấn đề sai lầm nào, sẽ làm nhiễu hoàn toàn giải pháp sang một vấn đề khác. Do đó, nó không thể được coi là một ý nghĩa vật lý. Tuy nhiên, sự thật là không thời gian Kerr đầy đủ chứa một con đường vào vũ trụ khác - thực tế, vô số trong số chúng, nối tiếp nhau.

Nếu bạn quan tâm đến các chi tiết về cấu trúc của nó, bạn có thể xem một số sơ đồ Penrose của các giải pháp lỗ đen đó.


Câu trả lời chính xác. Đây là thứ rất thú vị. Tôi cần bao nhiêu toán để hiểu đạo hàm của những điều này? Tôi đang làm việc về đại số tuyến tính tiên tiến và cấu trúc liên kết tại thời điểm này. Tôi cần gì nữa?
TheBluegrassMathicalian

.... Mặt khác, tôi khuyên bạn nên có một số kinh nghiệm về hình học vi phân trước khi đi vào GTR (hoặc ít nhất là thực hiện đồng thời). Một số trường hợp ngoại lệ đáng chú ý như Weinberg không nhấn mạnh hình học vi phân mỗi se nhưng sẽ thay thế lý thuyết trường cổ điển thay thế.
Stan Liou

Cảm ơn bạn đã khuyến nghị. Tôi đến từ một nền tảng toán học thuần túy nên chắc chắn tôi sẽ thực hiện phương pháp toán học nặng.
TheBluegrassMathicalian

5

"Được phép" không có nghĩa là "nhất thiết phải gây ra".

Điều giáo sư ngụ ý là các giải pháp nhìn, từ một PTC toán học, giống như những gì bạn mong đợi từ một cây cầu giữa các vũ trụ - NẾU tồn tại nhiều vũ trụ và NẾU cây cầu có thể qua được.

Thats tất cả để có nó. Một giải pháp toán học trông giống như một cây cầu. Nhưng nó đã bao giờ được xác minh bằng thực nghiệm? Không. Chúng ta có bằng chứng rằng các vũ trụ khác tồn tại không? Không.

Chúng tôi có toán học mô tả những gì trông, cho tất cả ý định và mục đích, giống như một cánh cửa. Nhưng là cánh cửa ngăn cách căn phòng này và căn phòng khác, hay nó chỉ là một cánh cửa giả được xây dựng trong một bức tường gạch chắc chắn, giống như trong các bộ phim hài? Chúng tôi không biết. Cánh cửa sẽ mở ra chứ? Chúng tôi không biết. Có ai thực sự nhìn thấy một cánh cửa như vậy chưa? Không.

Điều đó không có nghĩa là giáo sư đã sai. Nó chỉ có nghĩa đây chỉ là một giả thuyết tại thời điểm này. Chúng tôi chưa biết nếu thực tế phù hợp với nó hay không.

Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.