Группа исследователей из Кембриджского университета (University of Cambridge) и университета Королевы Мэри (Queen Mary University) в Лондоне показала, что факт существования черных дыр весьма экзотической формы может развалить Общую теорию относительности Эйнштейна, основу всей современной физики. К счастью для нас, такие черные дыры могут существовать только в среде не менее экзотической Вселенной, континуум которой имеет пять или еще большее количество измерений.
Вышеупомянутая группа ученых разработала и произвела расчеты математической модели черной дыры, имеющей форму тонкого кольца, которое, в свою очередь, имеет серию "выпуклостей", связанных с сингулярностями. Кроме этого кольцо черной дыры с течением долгого времени становится все тоньше и тоньше, разбиваясь на серию крошечных черных дыр, подобно тому, как непрерывная струя воды через время разбивается на отдельные капельки.
Возможность существования кольцевых черных дыр была теоретически обоснована в 2002 году, но данный случай является первым разом в истории, когда все движущие силы такого экзотического космического объекта были рассчитаны с высокой точностью при помощи суперкомпьютера. Если бы такие черные дыры существовали в действительности, это привело бы к появлению "голой сингулярности", что в свою очередь, сделает недостоверными все уравнения, на которых базируется Общая теория относительности.
Общая теория относительности определяет наше понимание гравитации, на базе этих уравнений Эйнштейна производятся оценки возраста звезд, основывается работа системы GPS и многого другого, о чем мы порой даже и не подозреваем. Частью этой теории является утверждение, что наличие материи вызывает деформацию пространственно-временного континуума, а силы гравитации являются лишь эффектом от этой деформации. За сто лет после публикации Общая теория относительности прошла массу всесторонних проверок, но сейчас еще существует несколько непроверенных моментов, один из которых связан с существованием сингулярностей.
Сингулярность - это точка пространства, в которой силы гравитации столь сильны, что они "ломают" пространство, время и законы физики в близлежащей области пространства. Согласно Общей теории относительности сингулярности находятся в центре черных дыр и они окружены так называемым горизонтом событий, условной границей, являющейся точкой невозврата для материи и излучения любого рода.
Но что, если допустить, что сингулярность может существовать за пределами горизонта событий? Если такой феномен существует, то сингулярность можно было бы увидеть со стороны, а сама она являлась бы объектом с бесконечно большой плотностью материи, находящейся в неизвестном нам сейчас состоянии, в котором нарушаются все известные законы физики. Ученые, специализирующиеся в области теоретической физики, выдвинули гипотезу, что такая "голая сингулярность" может существовать в условиях континуума с большим количеством измерений.
Сейчас мы думаем о нашей Вселенной, как о пространстве, существующем в трех измерениях плюс четвертое измерение - время, которые образуют ее пространственно-временной континуум. Но в пределах некоторых теорий, таких, как теория суперструн, наша Вселенная имеет целых 11 измерений. Эти дополнительные измерения могут быть чем-то очень большим и необъятным, или наоборот, свернутыми, чем-то таким крошечным, что это невозможно обнаружить ни одним из существующих методов. Вполне вероятно, что из-за этого мы, люди, можем воспринимать лишь три пространственных измерения, а факты наличия других измерений могут появляться только в результатах экспериментов с большими энергиями, к примеру, проводимых на Большом Адроном Коллайдере.
Сама теория Альберта Эйнштейна не определяет, сколько в точности измерений должно быть во Вселенной. Это оставляет пространство для маневров теоретическим физикам, которые рассматривают Общую теорию относительности с точки зрения высших измерений для проверки ее достоверности. И именно взгляд со стороны высших измерений позволил исследователям выдвинуть гипотезу о возможности существования пятимерных черных дыр, которые могут произвести на свет голую сингулярность.
Для расчетов математической модели исследователи использовали суперкомпьютер COSMOS, располагающийся в Кембриджском университете, ресурсов которого вполне достаточно для моделирования некоторых особенностей Общей теории относительности с точки зрения высших измерений. Результаты расчетов, выполненных при помощи новых методов моделирования, показали, что кольцевые черные дыры являются нестабильными образованиями. В течение практически всего времени существования кольцевые черные дыры стремятся вернуться к классической сферической форме, в которой сингулярность остается окруженной горизонтом событий. Однако, процессы такой трансформации, происходящей в пяти измерениях, приводят к формированию выпуклостей, связи между которыми становятся все более тонкими и, в конечном счете, разрываются, формируя голую сингулярность.
"Чем лучшие и более точные результаты мы получаем, тем больше загадок возникает при рассмотрении Общей теории относительности Эйнштейна с точки зрения высших измерений" - пишут исследователи, - "И некоторые вплывающие при моделировании факты указывают на то, что наша Вселенная более сложна, чем считается сейчас. Вполне вероятно, что в ней насчитывается не четыре, а гораздо большее количество измерений, почувствовать которые мы пока не в состоянии".
Текущая космологическая модель работает достаточно хорошо, описывая доступную нашему восприятию четырехмерную Вселенную. Однако, если теория о наличии большего количества измерений получит неопровержимые доказательства, то ученым потребуется нечто новое, альтернатива, позволяющая связать уже известное нам с новыми всплывшими фактами. Одной из таких альтернатив является теория квантовой гравитации, которая делает уравнения Эйнштейна независимыми от понятия сингулярности и обеспечивает описание законов физики, которые действуют в непосредственной близости от сингулярности.
