¿Qué tan importante es la conjetura de la censura cósmica?

Lehner y Pretorius han proporcionado recientemente algunas pruebas numéricas persuasivas de que existen violaciones genéricas de la censura cósmica que surgen en la evolución temporal de las cuerdas negras en la gravedad 5d, también conocida como la inestabilidad de Gregory-LaFlamme https://arxiv.org/abs/1006.5960. El fracaso de la censura cósmica ciertamente no implica la caída de la causalidad. Clásicamente significa que podemos ver una singularidad sin que esté escondida detrás de un horizonte. Esto me parece algo muy bueno. Todos creemos que hay una cierta terminación UV de la gravedad, aunque diferentes campos tienen diferentes puntos de vista sobre lo que es esto. Esta teoría eliminará la singularidad a través de alguna combinación de modificaciones clásicas a la gravedad de Einstein y los efectos cuánticos. Ser capaz de ver un efecto tan directo de la finalización de UV sería algo maravilloso, así que creo que todos deberíamos esperar que también haya violaciones genéricas de la censura cósmica en cuatro dimensiones, aunque hasta donde yo sé, el jurado todavía está deliberando. este.

La censura cósmica es muy importante, no porque sea necesaria para la causalidad clásica (necesitamos la gravedad cuántica de todos modos), sino porque es parte de la termodinámica de los agujeros negros. Si cree que las singularidades en GR solo se forman durante el colapso gravitatorio, el horizonte no puede pasar por un punto de temperatura cero y, en todas las soluciones exactas, los casos extremos son límites para los casos singulares desnudos.

La cuestión se confunde por ciertas afirmaciones. Primero, es importante tener en cuenta que la censura solo puede aplicarse a la materia que no forma singularidades de pared de dominio en el espacio plano. Si haces materia de polvo con velocidad dirigida de manera que toda la masa termine en un plano en algún momento t, obtendrás un salto en la derivada métrica en la pared, y esto es una singularidad técnicamente hablando. Así que necesitas una situación genérica.

La reciente supuesta violación de la censura cósmica en el modelo de Gregory-Laflamme les da una idea de lo que se requiere. Aquí hay un agujero negro de cuerda larga, dividiéndose en esferas. Se forman los agujeros negros esféricos, con filamentos que los unen, y estos mismos filamentos se rompen.

El resultado es que los filamentos se encogen hasta el tamaño cero, y en este límite se desvanecen por completo, es como si nunca hubieran estado allí. Esto no es una violación de la censura cósmica porque el espacio-tiempo en el límite es completamente suave, cada lugar donde una vez estuvo la línea del horizonte se vuelve perfectamente regular en el límite, excepto en aquellos lugares (formando un conjunto denso de puntos en la línea) donde tienen un agujero negro esférico.

Supongo que podría considerar un conjunto denso de agujeros negros cada vez más pequeños como una singularidad, pero este tipo de cosas no está en el espíritu de la conjetura, ya que podría establecer esto incluso sin la cuerda negra, simplemente teniendo materia que colapsa los agujeros negros. en la posición$m/2^n$, de masa$1/8^m$(digamos) donde m es la potencia de 2 en el denominador de$m/2^n$después de reducir los factores de 2 en m. El resultado es un montón de singularidades encubiertas, no una línea singular (al menos no en el sentido físico).

El problema es sutil debido a este tipo de situaciones de escala invariable, pero hoy en día no hay una buena violación de la censura cósmica.

En esta etapa realmente no lo sabemos. Hay muchas razones para pensar que la CCC se sostiene. La gravedad clásica no predice la CCC, y debemos imponerla. en el hilo

¿Existen agujeros de gusano atravesables como soluciones a la teoría de cuerdas?

Argumento que esto conduce a algunas predicciones divertidas con la teoría de cuerdas elemental. Así que podría ser que la teoría de cuerdas descarte soluciones a las ecuaciones de campo de Einstein que violen el CCC. Si esto no sucede, podría ser que la gravedad cuántica, en cualquier forma en que termine, evite las violaciones del CCC en el límite clásico. En ese entorno, puede haber caminos cuánticos que atraviesen el espacio-tiempo en la dirección temporal opuesta, pero donde estos caminos interfieran destructivamente en los límites WKB o clásicos. Otra posibilidad es que se permitan violaciones de la CCC, pero donde las soluciones físicas son simplemente muy inestables. Entonces, un agujero de gusano podría existir, pero donde la perturbación más pequeña envía la solución a otra forma. Entonces, en el espacio de solución, o módulos,

Así que estas no son respuestas, sino posibles formas de pensar sobre el problema. En este momento no tenemos una respuesta definitiva.

En realidad, es el caso de que esperamos que la censura cósmica sea falsa para una teoría cuántica.

La razón es que una de las consecuencias de la relatividad clásica, cualquiera de las condiciones de energía positiva y la censura cósmica es que el área de un agujero negro siempre debe aumentar (el llamado Teorema del Aumento del Área). Pero, si hay radiación de Hawking proveniente del agujero negro, entonces el área del agujero negro debe disminuir. Si este es el caso, el horizonte aparente del agujero negro no logra atrapar la materia dentro del agujero negro.

Hasta ahora, no ha contradicho la censura cósmica: podemos interpretar la radiación de Hawking como una distribución de materia de energía negativa. Sin embargo, si su espacio-tiempo inicial tuviera una singularidad similar al tiempo, como es el caso de un agujero negro cargado o giratorio${}^{1}$, entonces será posible que un rayo nulo que se origine en la singularidad abandone el interior del agujero negro y alcance el infinito nulo: la luz de la singularidad escapará del agujero. Esto es definitivamente una violación de la censura cósmica.

${}^{1}$La imagen de la derecha en el enlace es el diagrama de Penrose-Carter para el espacio-tiempo de Nordstrom, que representa un agujero negro con una carga neta. La dirección hacia arriba representa el movimiento hacia el futuro, y 45${}^{\circ}$Los ángulos representan las trayectorias de los rayos de luz. El rombo directamente debajo del eje x representado representa la parte del espacio-tiempo que contiene un agujero negro (y no un agujero blanco, que serían los rombos encima y debajo de este). Puede ver el camino que viola CC al dejar que el horizonte representado se mueva hacia arriba; en este caso, el 45${}^{\circ}$los rayos del fondo de la singularidad podrán salir del interior de BH y alcanzar la región del "espacio ordinario".

Si la conjetura de la censura cósmica no se sostiene, hay problemas de causalidad en el sentido de que el universo dejaría de ser determinista. Se podría decir que QM es probabilístico, pero eso es un malentendido. La ecuación de onda de Schrödinger es determinista. La mecánica cuántica es determinista acerca de las probabilidades. La relatividad general es determinista. Es posible que no se produzcan situaciones en las que parece que se viola el CCC, como en la métrica de Kerr-Newman para los agujeros negros giratorios, debido a que surgen otros factores limitantes. potencial de exactamente e ^ 2-1 / 2! La prueba de otros valores muestra que ninguna partícula con suficiente momento angular para violar la conjetura de la censura podría ingresar al agujero negro,Gravedad

El problema está lejos de resolverse, aunque la reacción instintiva es que se mantiene. (Aunque, cuando se le preguntó por su reacción visceral sobre otra cosa, Carl Sagan respondió: "Prefiero no pensar con mis instintos". :)