维基百科 ひゃっか ,自由 じゆう 的 てき 百科 ひゃっか 全 ぜん 书
在 ざい 广义相 しょう 对论 中 ちゅう ,强 きょう 形式 けいしき 和 わ 弱 じゃく 形式 けいしき 的 てき 宇宙 うちゅう 审查假 かり 说 (Cosmic censorship hypothesis)之 の 提出 ていしゅつ ,是 ぜ 为了从数学 がく 上 じょう 解 かい 释引力 いんりょく 奇 き 点 てん 的 てき 结构。
在 ざい 爱因斯坦场方程 ほど 的 てき 解 かい 中 ちゅう 存在 そんざい 隐藏于事件 じけん 视界之 これ 内因 ないいん 而无法 ほう 从时空 そら 的 てき 其他部分 ぶぶん 观察的 てき 奇 き 点 てん (就如同 どう 受到審 しん 查而無法 むほう 顯 あきら 露 ろ 全貌 ぜんぼう )。没 ぼつ 有 ゆう 隐藏于视界 かい 之 の 内的 ないてき 奇 き 点 てん 被 ひ 称 しょう 为“裸 はだか 奇 き 点 てん ”。弱 じゃく 形式 けいしき 的 てき 宇宙 うちゅう 审查假 かり 说猜测,除 じょ 了 りょう 大 だい 爆 ばく 炸是 ぜ 裸 はだか 奇 き 点 てん 之 の 外 そと ,宇宙 うちゅう 中 ちゅう 不 ふ 存 そん 在任 ざいにん 何 なん 其他的 てき 裸 はだか 奇 き 点 てん 。这个假 かり 说由罗杰·彭罗斯 在 ざい 1969年 ねん 提出 ていしゅつ 。宇宙 うちゅう 审查假 かり 说和所 しょ 谓的编年审查是 ぜ 有 ゆう 所 しょ 不同 ふどう 的 てき 。后 きさき 者 しゃ 中 ちゅう 每 ごと 一 いち 条 じょう 封 ふう 闭类时曲线都 と 穿 ほじ 过事件 じけん 视界,从而可能 かのう 阻止 そし 观察者 しゃ 对因果 いんが 违背现象进行观察。
基 もと 础[ 编辑 ]
由 よし 于奇点 てん 的 てき 物理 ぶつり 行 ぎょう 为是未 み 知的 ちてき ,如果奇 き 点 てん 可 か 由 よし 时空其他部分 ぶぶん 观察到,那 な 么因果 いんが 關 せき 系 けい 就会断 だん 裂 きれ ,物理 ぶつり 学 がく 就可能 かのう 失 しつ 去 さ 预测的 てき 能力 のうりょく 。根 ね 据 すえ 彭罗斯-霍金奇 き 点 てん 理 り 论 ,由 ゆかり 于在具有 ぐゆう 物理 ぶつり 意 い 义的情 じょう 况下,奇 き 点 てん 是 ぜ 不可避 ふかひ 免 めん 的 てき ,这使得 とく 上述 じょうじゅつ 假 かり 说(裸 はだか 奇 き 点 てん 的 てき 存在 そんざい 将 はた 导致因果 いんが 关系断 だん 裂 きれ )也变得 とく 不可避 ふかひ 免 めん 。此外,如果裸 はだか 奇 き 点 てん 不 ふ 存在 そんざい ,那 な 么宇宙 うちゅう 将 はた 成 なり 为确定性 せい 的 てき ——有 ゆう 可能 かのう 仅根据 すえ 某 ぼう 个时刻 こく 的 てき 宇宙 うちゅう 状 じょう 态(更 さら 精 せい 确地说,是 ぜ 一个被称为柯西曲面 きょくめん 的 てき 类空 的 てき 三维超曲面的状态),推测出 で 宇宙 うちゅう 的 てき 全部 ぜんぶ 演 えんじ 进过程 ほど (或 ある 许需要 よう 排除 はいじょ 隐藏在 ざい 奇 き 点 てん 视界中 ちゅう 的 てき 有限 ゆうげん 空 そら 间)。宇宙 うちゅう 审查假 かり 说如果 はて 失效 しっこう ,则会导致宇宙 うちゅう 的 てき 确定性 せい 失效 しっこう ,因 いん 为还不可能 ふかのう 从奇点 てん 的 てき 因果 いんが 关系导出宇宙 うちゅう 的 てき 时空行 くうぎょう 为。宇宙 うちゅう 审查假 かり 说是物理 ぶつり 学界 がっかい 正式 せいしき 关注的 てき 问题,一般 いっぱん 提 ひっさげ 到 いた 黑 くろ 洞 ほら 的 てき 事件 じけん 视界时,总会涉 わたる 及某种形式 しき 的 てき 宇宙 うちゅう 审查假 かり 说。
审查假 かり 说最早由 さより 罗杰·彭罗斯 在 ざい 1969年 ねん 非 ひ 正式 せいしき 的 てき 提出 ていしゅつ 。宇宙 うちゅう 审查假 かり 说看起 おこり 来 らい 更 さら 像 ぞう 一 いち 个研究 けんきゅう 计划:找到一个具有物理学意义并可被严格证明或证伪的正式描述。
弱 じゃく 审查和 かず 强 つよし 审查假 かり 说[ 编辑 ]
弱 じゃく 审查和 わ 强 きょう 审查是 ぜ 关于时空几何结构的 てき 两种数学 すうがく 猜想。
弱 じゃく 审查假 かり 说断言 だんげん ,奇 き 点 てん 必须被 ひ 隐藏在 ざい 黑 くろ 洞 ほら 的 てき 事件 じけん 视界之 の 后 きさき 。
强 つよ 审查假 かり 说断言 だんげん ,广义相 しょう 对论和 わ 经典力学 りきがく 一 いち 样,是 ぜ 确定性 せい 的 てき 理 り 论。换句话说,确定性 せい 系 けい 统的状 じょう 态在初 はつ 始 はじめ 时刻就已注 ちゅう 定 じょう 。数学 すうがく 上 じょう ,该猜想 そう 认为初 はつ 始 はじめ 数 すう 据 すえ 的 てき 最大 さいだい 柯西展 てん 开作为常规的洛 らく 仑兹流 りゅう 形 がた 不具 ふぐ 有本 ありもと 征 ただし 扩展性 せい 。
上述 じょうじゅつ 两个猜想在 ざい 数学 すうがく 上 じょう 是 ぜ 独立 どくりつ 的 てき 。存在 そんざい 时空结构使 し 得 とく 弱 じゃく 审查猜想成立 せいりつ 而强审查猜想失效 しっこう ;同 どう 样存在 そんざい 时空结构使 し 得 とく 强 きょう 审查猜想成立 せいりつ 而弱审查猜想失效 しっこう 。
例 れい 子 こ [ 编辑 ]
考 こう 虑具有 ぐゆう 质量
M
{\displaystyle M}
和 わ 角 かく 动量
J
{\displaystyle J}
的 てき 黑 くろ 洞 ほら ,可用 かよう 克 かつ 尔度规来 らい 导出沿着黑 くろ 洞 ほら 轨道运动的 てき 粒子 りゅうし 的 てき 效 こう 应势能 のう 。该势能 のう 具有 ぐゆう 如下形式 けいしき :
V
e
f
f
(
r
,
e
,
l
)
=
−
M
r
+
l
2
−
a
2
(
e
2
−
1
)
2
r
2
−
M
(
l
−
a
e
2
)
r
3
,
a
≡
J
M
{\displaystyle V_{\rm {eff}}(r,e,l)=-{\frac {M}{r}}+{\frac {l^{2}-a^{2}(e^{2}-1)}{2r^{2}}}-{\frac {M(l-ae^{2})}{r^{3}}},a\equiv {\frac {J}{M}}}
其中,
r
{\displaystyle r}
是 ぜ 坐 すわ 标半径 はんけい ,
e
{\displaystyle e}
和 わ
l
{\displaystyle l}
分 ぶん 别是测试粒子 りゅうし 的 てき 守恒 もりつね 能 のう 和 わ 角 かく 动量(从基 もと 灵矢量 りょう 场 导出构建)。
为了确保宇宙 うちゅう 审查假 かり 说成立 せいりつ ,黑 くろ 洞 ほら 需要 じゅよう 满足
a
<
1
{\displaystyle a<1}
。这是由 よし 于只有 ゆう 当 とう
a
<
1
{\displaystyle a<1}
满足时,奇 き 点 てん 才 ざい 会 かい 处于事件 じけん 视界之 これ 内 ない 。这就相当 そうとう 于把黑 くろ 洞 ほら 的 てき 角 かく 动量限定 げんてい 在 ざい 某 ぼう 个阈值 之 これ 下 か ,否 いや 则视界 かい 就不会 かい 存在 そんざい 。
下面 かめん 的 てき 思 おもえ 维实验是根 ね 据 すえ Hartle的 てき 引力 いんりょく 概念 がいねん 构建的 てき :
考 こう 虑构建 けん 违背宇宙 うちゅう 审查的 てき 特例 とくれい ,即 そく 使 つかい 得 とく 黑 くろ 洞 ほら 的 てき 角 かく 动量增 ぞう 长并超 ちょう 过了阈值(假 かり 说初始 はじめ 角 かく 动量是 ぜ 小 しょう 于阈值的)。这可以通过角动量为
l
=
2
M
e
{\displaystyle l=2Me}
的 てき 测试粒子 りゅうし 完成 かんせい 。由 よし 于这个粒子 りゅうし 具有 ぐゆう 角 かく 动量,只 ただ 有 ゆう 当 とう 黑 くろ 洞 ほら 的 てき 最大 さいだい 势能满足小 しょう 于
(
e
2
−
1
)
/
2
{\displaystyle (e^{2}-1)/2}
时才能 さいのう 捕 と 获它。
在 ざい 如何 いか 明 あかり 确宇宙 うちゅう 审查猜想的 てき 定 てい 义方面 めん ,存在 そんざい 这样一 いち 些问题:
技 わざ 术上很难正式 せいしき 定 てい 义奇点 てん 。
技 わざ 术上可 か 以定义拥有 ゆう 裸 はだか 奇 き 点 てん 的 てき 时空,但 ただし 这个时空缺乏 けつぼう 物理 ぶつり 上 じょう 的 てき 意 い 义。关于这样的 てき 时空的 てき 经典例 れい 子 こ 是 ぜ 满足
M
<
|
Q
|
{\displaystyle M<|Q|}
的 てき 萊斯納 おさめ -諾 だく 德 とく 斯特洛 らく 姆解 ,这个解 かい 在 ざい
r
=
0
{\displaystyle r=0}
处有奇 き 点 てん ,但 ただし 该奇点 てん 不 ふ 处于视界之 これ 内 ない 。为了正式 せいしき 定 てい 义宇宙 うちゅう 审查,这种情 じょう 况必须被排除 はいじょ 。
在 ざい 关于引力 いんりょく 坍塌的 てき 简单模型 もけい 中 ちゅう 可能 かのう 会 かい 出 で 现焦 こげ 散 ち 现象。这种可能 かのう 性 せい 与 あずか 引力 いんりょく 坍塌模型 もけい 所 しょ 设定的 てき 物 ぶつ 质密度 みつど 有 ゆう 关,而与广义相 しょう 对论无关,所以 ゆえん 必须被 ひ 排除 はいじょ 。
引力 いんりょく 坍塌模型 もけい 的 てき 电脑模 も 拟显示 しめせ 了 りょう 裸 はだか 奇 き 点 てん 存在 そんざい 的 てき 可能 かのう 性 せい 。但 ただし 这些模型 もけい 依 よ 赖于特定 とくてい 的 てき 设定(比 ひ 如球对称)。这些特例 とくれい 必须被 ひ 排除 はいじょ 。
反例 はんれい [ 编辑 ]
Mark D. Roberts于1985年 ねん 发现,标量爱因斯坦方 かた 程 ほど
R
a
b
=
2
ϕ
a
ϕ
b
{\displaystyle R_{ab}=2\phi _{a}\phi _{b}}
的 てき 精 せい 确解可 か 推导出 で 宇宙 うちゅう 审查假 かり 说的反例 はんれい :
d
s
2
=
−
(
1
+
2
σ しぐま
)
d
v
2
+
2
d
v
d
r
+
r
(
r
−
2
σ しぐま
v
)
(
d
θ しーた
2
+
sin
2
θ しーた
d
ϕ
2
)
,
ϕ
=
1
2
ln
(
1
−
2
σ しぐま
v
r
)
,
{\displaystyle ds^{2}=-(1+2\sigma )dv^{2}+2dv\,dr+r(r-2\sigma v)\left(d\theta ^{2}+\sin ^{2}\theta \,d\phi ^{2}\right),\quad \phi ={\frac {1}{2}}\ln \left(1-{\frac {2\sigma v}{r}}\right),}
其中
σ しぐま
{\displaystyle \sigma }
是 ぜ 常 つね 量 りょう 。
参考 さんこう 资料[ 编辑 ]
Earman, John: Bangs, Crunches, Whimpers, and Shrieks: Singularities and Acausalities in Relativistic Spacetimes (1995), see especially chapter 2 (ISBN 0-19-509591-X )
Roberts, Mark D. : Scalar Field Counter-Examples to the Cosmic Censorship Hypothesis. Gen.Rel.Grav.21(1989)907-939.
Penrose, Roger: "The Question of Cosmic Censorship", Chapter 5 in Black Holes and Relativistic Stars , Robert Wald (editor), (1994) (ISBN 0-226-87034-0 )
Penrose, Roger: "Singularities and time-asymmetry", Chapter 12 in General Relativity: An Einstein Centenary Survey (Hawking and Israel, editors), (1979), see especially section 12.3.2, pp. 617–629 (ISBN 0-521-22285-0 )
Shapiro, S. L., and Teukolsky, S. A.: "Formation of Naked Singularities: The Violation of Cosmic Censorship", Physical Review Letters 66 , 994-997 (1991)
Wald, Robert, General Relativity , 299-308 (1984) (ISBN 0-226-87033-2 )
外部 がいぶ 链接[ 编辑 ]
類型 るいけい 尺度 しゃくど 形成 けいせい 性質 せいしつ 模型 もけい 爭 そう 論 ろん 問題 もんだい 度 ど 規 ぶんまわし 列 れつ 表 ひょう 相關 そうかん 值得注意 ちゅうい 的 てき