Das schwache und die starken kosmischen Zensur-Hypothesen sind zwei mathematische Vermutungen über die Struktur von Eigenartigkeiten, die in der allgemeinen Relativität entstehen.

Eigenartigkeiten, die in den Lösungen der Gleichungen von Einstein entstehen, werden normalerweise innerhalb von Ereignis-Horizonten verborgen, und können deshalb vom Rest der Raum-Zeit nicht gesehen werden. Eigenartigkeiten, die nicht so verborgen werden, werden nackt genannt.

Die schwache kosmische Zensur-Hypothese vermutet, dass keine nackten Eigenartigkeiten außer der Urknall-Eigenartigkeit im Weltall bestehen. Die Hypothese wurde von Roger Penrose 1969 konzipiert. Kosmische Zensur-Hypothesen sollten von der chronologischen Zensur bemerkenswert sein, unter der jede geschlossene Zeitmäßigkurve einen Ereignis-Horizont durchführt, der einen Beobachter davon abhalten könnte, das kausale violation.http://dx.doi.org/10.1007/s10701-008-9254-9 zu entdecken

Grundlagen

Da das physische Verhalten von Eigenartigkeiten unbekannt ist, wenn Eigenartigkeiten vom Rest der Raum-Zeit beobachtet werden können, kann Kausalität zusammenbrechen, und Physik kann seine prophetische Macht verlieren. Das Problem kann nicht vermieden werden, seitdem gemäß den Penrose-jagenden Eigenartigkeitslehrsätzen sind Eigenartigkeiten in physisch angemessenen Situationen unvermeidlich. Und doch, ohne nackte Eigenartigkeiten ist das Weltall deterministisch - es ist möglich, die komplette Evolution des Weltalls vorauszusagen (vielleicht einiger begrenzter Gebiete des Raums ausschließend, der innerhalb von Ereignis-Horizonten von Eigenartigkeiten verborgen ist), nur seine Bedingung in einem bestimmten Moment der Zeit (genauer überall auf einer 3-dimensionalen Raummäßighyperoberfläche wissend, genannt die Oberfläche von Cauchy). Der Misserfolg der kosmischen Zensur-Hypothese führt zum Misserfolg des Determinismus, weil es noch unmöglich ist, das Verhalten der Raum-Zeit in der kausalen Zukunft einer Eigenartigkeit vorauszusagen. Kosmische Zensur ist nicht bloß ein Problem vom formellen Interesse; eine Form davon wird angenommen, wann auch immer schwarze Loch-Ereignis-Horizonte erwähnt werden.

Die Hypothese wurde zuerst von Roger Penrose 1969 formuliert, und sie wird auf eine völlig formelle Weise nicht festgesetzt. Gewissermaßen ist es mehr von einem Forschungsprogramm-Vorschlag: Ein Teil der Forschung soll eine richtige formelle Behauptung finden, die physisch angemessen ist und, wie man beweisen kann, das wahr oder falsch ist (und das genug allgemein ist, um interessant zu sein).

Schwache und starke kosmische Zensur-Hypothese

Das schwache und die starke kosmische Zensur-Hypothese sind zwei mit der globalen Geometrie von spacetimes betroffene Vermutungen.

• Die schwache kosmische Zensur-Hypothese behauptet, dass es keine von der zukünftigen ungültigen Unendlichkeit sichtbare Eigenartigkeit geben kann. Mit anderen Worten müssen Eigenartigkeiten vor einem Beobachter an der Unendlichkeit durch den Ereignis-Horizont eines schwarzen Loches verborgen werden.

Mathematisch stellt die Vermutung fest, dass, für allgemeine anfängliche Daten, die maximale Entwicklung von Cauchy eine ganze zukünftige ungültige Unendlichkeit besitzt.

• Die starke kosmische Zensur-Hypothese behauptet, dass, allgemein, allgemeine Relativität eine deterministische Theorie in demselben Sinn ist, dass klassische Mechanik eine deterministische Theorie ist. Mit anderen Worten sollte das klassische Schicksal aller Beobachter von den anfänglichen Daten voraussagbar sein. Mathematisch stellt die Vermutung fest, dass die maximale Entwicklung von Cauchy von allgemeinen kompakten oder asymptotisch flachen anfänglichen Daten lokal inextendible als eine regelmäßige Sammelleitung von Lorentzian ist.

Die zwei Vermutungen sind mathematisch unabhängig, weil dort spacetimes bestehen, für den die schwache kosmische Zensur gültig ist, aber die starke kosmische Zensur wird verletzt und umgekehrt, dort bestehen Sie spacetimes, für den die schwache kosmische Zensur verletzt wird, aber die starke kosmische Zensur ist gültig.

Beispiel

Der Kerr Metrisch, entsprechend einem schwarzen Loch des winkeligen und Massenschwungs, kann verwendet werden, um das wirksame Potenzial für Partikel-Bahnen abzuleiten, die auf den Äquator (wie definiert, durch die Folge) eingeschränkt sind. Dieses Potenzial ist ähnlich:

:

a\equiv \frac {J} {M} </Mathematik>

wo der Koordinatenradius ist, und die erhaltene Energie der Testpartikel und winkeliger Schwung beziehungsweise (gebaut von den Tötungsvektoren) sind.

Um kosmische Zensur zu bewahren, wird das schwarze Loch auf den Fall dessen eingeschränkt

Das folgende Gedanke-Experiment wird vom Ernst von Hartle wieder hervorgebracht:

Stellen Sie sich spezifisch vor zu versuchen, die Zensur-Vermutung zu verletzen. Das konnte getan werden, indem es irgendwie einen winkeligen Schwung auf das schwarze Loch gegeben worden ist, wenn Sie es lassend den kritischen Wert überschreiten (nehmen Sie an, dass es unendlich klein darunter anfängt). Das konnte durch das Senden einer Partikel des winkeligen Schwungs getan werden. Weil diese Partikel winkeligen Schwung hat, kann sie nur durch das schwarze Loch gewonnen werden, wenn das maximale Potenzial des schwarzen Loches weniger ist als.

Das Lösen der obengenannten wirksamen potenziellen Gleichung für das Maximum unter den gegebenen Bedingungen läuft auf ein maximales Potenzial genau hinaus! Prüfung anderer Werte zeigt, dass keine Partikel mit genug winkeligem Schwung, um die Zensur-Vermutung zu verletzen, im Stande sein würde, ins schwarze Loch einzugehen, weil sie zu viel winkeligen Schwung haben, um darin zu fallen.

Probleme mit dem Konzept

Es gibt mehrere Schwierigkeiten, die Hypothese zu formalisieren:

• Es gibt technische Schwierigkeiten mit dem richtigen Formalisieren des Begriffs einer Eigenartigkeit.
• Es ist nicht schwierig, spacetimes zu bauen, die nackte Eigenartigkeiten haben, aber die nicht "physisch angemessen sind;" das kanonische Beispiel solch einer Raum-Zeit ist vielleicht der "superextremal"

• Ätzmittel können in einfachen Modellen des Gravitationskollapses vorkommen und können scheinen, zu Eigenartigkeiten zu führen. Diese haben mehr, um mit den vereinfachten Modellen der Hauptteil-Sache verwendet zu tun, und jedenfalls nichts zu haben, um mit der allgemeinen Relativität zu tun, und müssen ausgeschlossen werden.
• Computermodelle des Gravitationskollapses haben gezeigt, dass nackte Eigenartigkeiten entstehen können, aber diese Modelle verlassen sich auf ganz besondere Verhältnisse (wie kugelförmige Symmetrie). Diese speziellen Verhältnisse müssen durch eine Hypothese ausgeschlossen werden.

1991 wetten John Preskill und Kip Thorne gegen Stephen Hawking, dass die Hypothese falsch war. Hawking hat die Wette 1997 wegen der Entdeckung der speziellen gerade erwähnten Situationen zugegeben, den er als "Fachausdrücke" charakterisiert hat. Hawking hat später die Wette wiederformuliert, um jene Fachausdrücke auszuschließen. Die revidierte Wette ist noch, der Preis offen, der "kleidend ist, um die Nacktheit des Siegers" .http://www.theory.caltech.edu/people/preskill/new_naked_bet.html zu bedecken

Gegenbeispiel

Eine genaue Lösung der Gleichungen von scalar-Einstein, die ein Gegenbeispiel zu vielen Formulierungen des bildet

kosmische Zensur-Hypothese wurde von Mark D. Roberts 1985 gefunden:

\phi = \frac {1} {2} \ln\left (1 - \frac {2\sigma v} {r }\\Recht), </Mathematik>

wo eine Konstante ist.

Siehe auch

• Schwarzes Loch-Informationsparadox
• Chronologie-Schutz vermutet
• Earman, John: Schläge, Knirschen, Wimmern und Schreie: Singularities und Acausalities in Relativistischem Spacetimes (1995), sieh besonders Kapitel 2 (internationale Standardbuchnummer 0 19 509591 X)
• Roberts, Mark D.: Skalarfeldgegenbeispiele zur kosmischen Zensur-Hypothese. General Rel. Grav.21 (1989) 907-939.
• Penrose, Roger: "Die Frage der Kosmischen Zensur", Kapitel 5 in Schwarzen Löchern und Relativistischen Sternen, Robert Wald (Redakteur), (1994) (internationale Standardbuchnummer 0-226-87034-0)
• Penrose, Roger: "Eigenartigkeiten und Zeitasymmetrie", Kapitel 12 in der allgemeinen Relativität: Ein hundertjähriger Überblick von Einstein (Falknerei und Israel, Redakteure), (1979), sieht besonders Abschnitt 12.3.2, Seiten 617-629 (internationale Standardbuchnummer 0-521-22285-0)
• Shapiro, S. L. und Teukolsky, S. A.: "Bildung von Nackten Eigenartigkeiten: Die Übertretung der Kosmischen Zensur", Physische Rezensionsbriefe 66, 994-997 (1991)
• Wald, Robert, Allgemeine Relativität, 299-308 (1984) (internationale Standardbuchnummer 0-226-87033-2)

Kommentare:

Links

• Die alte Wette (zugegeben 1997)
• Die neue Wette