В 1965 году Роджер Пенроуз доказал, что сингулярности — не каприз симметрии, а неизбежность

До него все надеялись, что бесконечные плотности в решениях Эйнштейна — это побочный эффект идеализаций, артефакт идеально круглого коллапса, который реальный, кривобокий, асимметричный мир сглаживает. Пенроуз, используя понятие захваченных поверхностей и геодезическую топологию, показал: как только материя пересекла определённый порог, никакая асимметрия не спасёт. Геодезические — траектории, по которым движутся свет и частицы, — обрываются. Через пять лет Стивен Хокинг доказал, что вся Вселенная тоже должна иметь сингулярность — в прошлом, в самом начале, в Большом взрыве. Получилось : классическая общая теория относительности не просто допускает катастрофы, она их требует. Условия энергии (: материя должна не иметь отрицательной плотности) плюс наличие захваченной поверхности — и всё, конец света гарантирован математически. За эту работу Пенроуз получил Нобелевскую премию в 2020 году.

С тех пор как Хокинг открыл, что чёрные дыры испаряются благодаря квантовым эффектам, физики дружно загорелись надеждой: раз кванты способны заставить «вечную» дыру таять, наверняка они и саму сингулярность как-нибудь сотрут с лица космоса. Сценариев придумали иного. Петлевая квантовая космология обещала, что вместо Большого взрыва мы получим Большой отскок — Вселенная сжимается, добирается до планковской плотности, и вместо того, чтобы провалиться в точку, отпружинивает обратно, как мячик от стенки. Теория струн намекала, что у каждой кажущейся сингулярности есть внутренняя структура из вибрирующих ниточек, и никакого настоящего обрыва там нет — просто мы плохо разглядели. Эффективные теории шептали про квантовую пену, гасящую любые бесконечности на планковских масштабах.

Главным козырем была мысль, что квантовые поля нарушают классические условия энергии — в частности, требование, чтобы плотность энергии оставалась неотрицательной для любого наблюдателя. Эффект Казимира, излучение Хокинга, вакуумные поляризации — всё это создаёт отрицательную плотность энергии, и значит, формальные предпосылки теорем Пенроуза-Хокинга перестают выполняться. Логика проста : классические теоремы стоят на классических условиях; кванты эти условия рвут; следовательно, теоремы перестают работать; следовательно, сингулярностей нет.

Телеграм: t.me/ainewsline

Источник: vk.com

Комментарии: