Ich schaue mir MIT OpenCourseWare-Vorlesungen zur allgemeinen Relativitätstheorie an und nicht zu lange in der ersten Vorlesung erklärte der Professor, dass die Kerr Black Hole-Lösung das Reisen zwischen Universen ermöglichte. Wie ist das möglich zu wissen? Wie leitet man dies ab / kommt zu diesem Schluss?
Antworten:
Es ist richtig, dass die Kerr-Schwarzlochlösung von GTR das Reisen zwischen Universen ermöglicht. Dies bedeutet jedoch nicht, dass Sie in ein anderes Universum gehen könnten, wenn Sie tatsächlich in ein schwarzes Loch springen.
Um die Lösung für dieses Rätsel zu motivieren, beginnen wir ganz einfach: Nehmen wir an, Sie stehen mit einem Ball in der Hand auf dem Boden und werfen ihn mit einer Anfangsgeschwindigkeit. Lassen Sie uns der Einfachheit halber alles außer einer gleichmäßigen Schwerkraft ignorieren. Die Mathematik sagt Ihnen dann, dass der Ball einem Parabelbogen folgt und wann und wo der Ball auf den Boden trifft. Und wenn Sie die resultierenden Gleichungen zu wörtlich nehmen, wird Ihnen auch gesagt, dass der Ball zweimal auf den Boden trifft : einmal in der Zukunft, einmal in der Vergangenheit. Aber Sie wissen, dass die bisherige Lösung nicht richtig ist: Sie haben den Ball gehalten; es setzte seinen parabolischen Bogen nicht wirklich in die Vergangenheit fort.
Ähnliches gilt beispielsweise für ein Schwarzschild-Schwarzes Loch. Wenn Sie es in den üblichen Schwarzschild-Koordinaten betrachten, gibt es am Horizont ein Problem. Die Mathematik wird Ihnen dann sagen, dass das Problem nur beim Koordinatendiagramm liegt und dass das Schwarze Loch tatsächlich einen inneren Bereich aufweist, der in verschiedenen Koordinaten sichtbar wird. Und wenn Sie dies allgemein genug tun, wird es Ihnen sagen, dass es mehr als nur das gibt: Es gibt auch ein weißes Loch mit einem umgekehrten Horizont und seiner äußeren Region - ein anderes Universum. Diese volle "maximal ausgedehnte" Schwarzschild-Raumzeit lässt dieses andere Universum über eine "Einstein-Rosen-Brücke" mit unserem verbinden und dann "kneifen", wodurch separate schwarze und weiße Löcher entstehen.
Natürlich ist auch dies ein Artefakt der mathematischen Idealisierung: und das tatsächliche Schwarze Loch wird in der Vergangenheit und Zukunft nicht unendlich erweitert; es wurde tatsächlich durch etwas erzeugt, einen stellaren Zusammenbruch. (Und die "Brücke" ist sowieso nicht befahrbar; man wird in der Singularität zerstört, wenn man es versucht.)
Bei der Kerr-Lösung ist es schließlich etwas besser, da die Singularität im Gegensatz zum Schwarzschild-Fall formal vermeidbar ist. Es ist jedoch physisch immer noch unvernünftig: Zusätzlich zu der Tatsache, dass tatsächliche Schwarze Löcher nicht ewig sind, ist das Innere der Kerr-Lösung in Bezug auf unfehlbare Materie instabil, was die Lösung in etwas völlig anderes stören wird. Daher kann es nicht als physikalisch bedeutsam angesehen werden. Dennoch ist es wahr, dass die volle Kerr-Raumzeit einen Weg in ein anderes Universum enthält - tatsächlich sind unendlich viele von ihnen nacheinander verkettet.
Wenn Sie an den Details seiner Struktur interessiert sind, können Sie sich einige Penrose-Diagramme dieser Schwarzlochlösungen ansehen .
"Erlaubt für" bedeutet nicht "unbedingt Ursache".
Der Professor implizierte, dass die Lösungen aus mathematischer Sicht genau so aussehen, wie Sie es von einer Brücke zwischen Universen erwarten würden - WENN mehrere Universen existieren und WENN die Brücke passierbar ist.
Das ist alles dazu. Eine mathematische Lösung, die wie eine Brücke aussieht. Aber wurde es jemals experimentell verifiziert? Haben wir Beweise dafür, dass andere Universen existieren? Nein.
Wir haben die Mathematik, die beschreibt, was in jeder Hinsicht wie eine Tür aussieht. Aber trennt die Tür diesen Raum von einem anderen Raum oder ist es nur eine gefälschte Tür, die in eine massive Mauer eingebaut ist, wie in Filmkomödien? Wir wissen es nicht. Würde sich die Tür überhaupt öffnen? Wir wissen es nicht. Hat jemand schon so eine Tür gesehen? Nein.
Das heißt nicht, dass der Professor falsch lag. Dies bedeutet nur, dass dies zu diesem Zeitpunkt nur eine Hypothese ist. Wir wissen noch nicht, ob die Realität dazu passt oder nicht.