قضایای تکینگی پنروز-هاوکینگ

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به: ناوبری، جستجو

قضایای تکینگی پنروز-هاوکینگ مجموعه ای از نتایج در نسبیت عام هستند که سعی در پاسخ دادن به این پرسش را دارند که چه زمانی گرانش تکینگی ایجاد می کند.

یک تکینگی در پاسخهای معادلات میدان اینشتین یکی از دو مورد زیر است :

  1. شرایطی که در آن ماده به یک نقطه فشرده می شود. (تکینگی فضاواره)
  2. شرایطی که در آن پرتوهای مشخصی از نور از ناحیه ای با خمش بی نهایت بیایند (تکینگی زمانواره)

تکینگی های زمانواره یکی از ویژگیهای سیاهچاله های غیرجرخان بدون بار هستند، درحالیکه تکینگی های زمانواره در پاسخهای کامل مربوط به سیاهچاله های باردار یا چرخان بوجود می آیند. هر دوی این تکینگی ها از ویژگی زیر برخوردارند:

ناکاملی ژئودزیک: برخی از مسیرهای نوری یا مسیرهای ذره ای را نمی توان فراتر از یک زمان ویژه یا پارامتر آفین مشخص گسترش داد (پارامتر آفین معادل پوچ زمان ویژه است)

این پرسش هنوز بی پاسخ مانده است که آیا تکینگی ها زمانواره در درون سیاهچاله های باردار و چرخان واقعی وجود دارند ویا تنها محصول تقارن هستند و به دلیل آشفتگی های دنیای واقعی به تکینگی فضاواره تبدیل می شوند.

قضیه پنروز تضمین می کند که گونه ای از ناکاملی های ژئودزیک در درون هر سیاهچاله ای هرگاه که ماده در شرایط انرژی معقولی صدق کند، رخ می دهند. شرایط انرژی مورد نیاز برای قضیه تکینگی سیاهچاله، نوع ضعیف است : پرتوهای نور همیشه توسط گرانش کنار یکدیگر هستند و هرگز جدا نمی شوند و این شرط هرگاه انرژی ماده غیر منفی باشد صادق است.

قضیه تکینگی هاوکینگ برای کل جهان است و به صورت معکوس در زمان کار می کند: در فرمولبندی اولیه هاوکینگ، این قضیه تضمین می کند مهبانگ چگالی بی نهایت دارد. هاوکینگ بعدها در موضع گیری خود تجدیدنظر کرد. او در کتاب "تاریخچه مختصری از زمان"(۱۹۸۸) می نویسد : "در واقع هیچ تکینگی در آغاز جهان وجود نداشت" (ص ۵۰). این تجدید نظر برآمده از مکانیک کوانتومی است که در آن نسبیت عام در زمانهای کوچکتر از زمان پلانک دچا شکست می شود و از این رو از نسبیت عام نمی توان برای نشان دادن یک تکینگی استفاده نمود.

منابع[ویرایش]

  • Hawking, Stephen; and Ellis, G. F. R. (1973). The Large Scale Structure of Space-Time. Cambridge: Cambridge University Press. ISBN 0-521-09906-4.  The classic reference.
  • Natário, J. (2006). "Relativity and Singularities - A Short Introduction for Mathematicians". arXiv:8 math.DG/0603190March 8. 
  • See also آرکایو:hep-th/9409195 for a relevant chapter from The Large Scale Structure of Space Time.