ブラックホールは他の宇宙への扉ですか?


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私はMIT OpenCourseWareの一般相対性理論に関する講義を見ており、最初の講義はそれほど長くはありませんが、教授はカーブラックホールソリューションによって宇宙間の移動が可能になると述べました。それをどのように知ることができるのでしょうか?これをどのように導き出し、この結論に至るのですか?

回答:


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GTRのカーブラックホールソリューションが宇宙間の移動を許可するのは正しいことです。しかし、それはあなたが実際にあらゆる種類のブラックホールに飛び込んだとしても、別の宇宙に行くことができるという意味ではありません。

この難問への解決策を動機付けるために、非常に簡単に始めましょう。手にボールを持って地面に立ち、初期速度で投げるとします。簡単にするために、均一な重力以外はすべて無視しましょう。数学は、ボールが放物線の弧をたどること、そしていつ、どこでボールが地面に当たるかを教えてくれます。また、結果の方程式を文字どおりに解釈すると、ボールが2回地面に当たったこともわかります。1 は将来、1回は過去です。しかし、あなたは過去の解決策が正しくないことを知っています。実際には放物線の弧を過去まで継続していません。

道徳的に同様のことが、たとえばシュヴァルツシルトのブラックホールでも起こります。通常のシュヴァルツシルト座標でそれを見ると、地平線に問題があります。数学は、問題は座標チャートにあるだけであり、実際にはブラックホールの内部領域があり、さまざまな座標で明らかになることを教えてくれます。あなたは、一般的に十分にこれを行う場合と、それがありますことを教えてくれますよりも、それよりもそれに:逆の地平線とその外側の領域とホワイトホールもあります-別の宇宙が。この完全に「最大限に拡張された」シュヴァルツシルト時空は、この他の宇宙を「アインシュタイン-ローゼン橋」を介して私たちの宇宙に接続し、次に「ピンチオフ」して、別々のブラックホールとホワイトホールを生成します。

もちろん、これも数学的理想化の成果物です。実際のブラックホールは、過去と未来に無限に広がるわけではありません。それは実際には何か、恒星の崩壊によって作り出されました。(そして、「ブリッジ」はとにかく通過できません。1つを試行すると、特異性で破壊されます。)

最後に、カーソリューションについては、シュヴァルツシルトの場合とは異なり、特異点を正式に回避できるため、少し優れています。しかし、それはまだ物理的に無理です。実際のブラックホールは永遠ではないという事実に加えて、カーソリューションの内部は、あらゆる問題に対して不安定であり、ソリューションを完全に他のものに混乱させます。したがって、物理的に意味のあるものと見なすことはできません。それでも、完全なカー時空には別の宇宙への道が含まれていることは事実です。

その構造の詳細に興味がある場合は、それらのブラックホールソリューションのいくつかのペンローズ図を見ることができます。


すばらしい答えです。これは非常に興味深いものです。これらの派生物を理解するには、どのくらいの数学が必要ですか?現在、高度な線形代数とトポロジーに取り組んでいます。他に何が必要ですか?
TheBluegrassMathematician 14年

@RyanMcGaha:スケールの一端では、Hartleのような数学のライトな教科書で、今は飛び込むことができます。ペンローズ図を概念的にカバーしていますが、数学の理解に大きな穴を残します。一方、GTRに入る前に(または少なくとも同時に実行する前に)微分幾何学の経験を積むことをお勧めします。ウェインバーグのようないくつかの注目すべき例外は、微分幾何学自体を重視せず、代わりに古典的な場の理論に置き換えます。
Stan Liou 2014年

推薦ありがとうございます。私は純粋に数学の出身なので、間違いなく数学を多用するアプローチをとります。
TheBluegrassMathematician 2014年

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「許される」は「必要な原因」を意味するものではありません。

教授が示唆したことは、解が数学的な視点から、宇宙間の架け橋に期待するものと同じように見えるということです-複数の宇宙が存在し、架け橋が通過可能である場合。

これですべてです。橋のように見える数学的な解。しかし、実験的に検証されたことはありますか?いいえ。他の宇宙が存在するという証拠はありますか?番号。

私たちは、すべての意図と目的のために、ドアのように見えるものを記述する数学を持っています。しかし、ドアはこの部屋と別の部屋を隔てているのでしょうか、それとも映画のコメディのように、頑丈なレンガの壁に組み込まれた偽のドアなのでしょうか?わかりません。ドアは全然開かないのでしょうか?わかりません。実際にそのようなドアを実際に見た人はいますか?番号。

それは教授が間違っていたという意味ではありません。これは、これが現時点での単なる仮説であることを意味します。現実がそれと一致するかどうかはまだわかりません。

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