Die kosmische Zensur-Hypothese

Das kosmische Zensurhypothese, 1969 von Roger Penrose vorgeschlagen, ist die Vermutung, dass die Natur die Singularitäten, die durch den Gravitationskollaps entstehen, immer hinter einem Ereignishorizont verbirgt. Im Klartext: Schwarze Löcher enthalten möglicherweise einen Punkt, an dem die bekannten Gesetze der Physik zusammenbrechen, aber die kosmische Zensur besagt, dass wir niemals einen solchen sehen können. Die Singularität wird vom äußeren Universum „zensiert“.

Singularitäten und warum sie ein Problem sind

Wenn ein massereicher Stern kollabiert, Allgemeine Relativitätstheorie sagt voraus, dass Materie bis zu einem Punkt unendlicher Dichte und Krümmung zerkleinert werden kann – ein Singularität, wo die Gleichungen der Theorie keine vernünftigen Antworten mehr geben. Eine innerhalb eines Ereignishorizonts verborgene Singularität ist tolerierbar: Welche seltsame Physik auch immer dort geschieht, kann die Außenwelt nicht beeinflussen, und Vorhersagen für entfernte Beobachter bleiben zuverlässig. Eine ungedeckte Singularität wäre eine Katastrophe für die Physik, denn unbekanntes, gesetzloses Verhalten könnte sich ausbreiten und die Zukunft unmöglich vorhersagen.

Nackte Singularitäten

Eine Singularität, die nicht von einem Horizont umgeben ist, heißt nackte Singularität. Kosmische Zensur gibt es in zwei Formen. Schwach Die kosmische Zensur besagt, dass sich aus einem realistischen Zusammenbruch keine nackte Singularität bilden und für einen entfernten Beobachter sichtbar sein kann. Stark Die kosmische Zensur stellt die kühnere Behauptung auf, dass Singularitäten für niemals sichtbar sind irgendein Beobachter, sogar einer, der in das Schwarze Loch fällt. Beide bleiben eher unbewiesene Vermutungen als Theoreme.

Ich versuche, die Zensur zu brechen

Physiker testen die Hypothese, indem sie versuchen, eine nackte Singularität zu konstruieren. Eine beliebte Strategie besteht darin, ein Schwarzes Loch zu überdrehen oder zu überladen: ein rotierendes Kerr Schwarzes Loch hat nur dann einen Horizont, wenn sein Spin unter einer kritischen Grenze bleibt. Wenn man ihm also genügend Drehimpuls zuführen könnte, um diese Grenze zu überschreiten, würde der Horizont verschwinden und das Innere freilegen. Bemerkenswerterweise scheint jeder sorgfältige Versuch, dies zu erreichen, zu scheitern – das Schwarze Loch weigert sich, genau die Teilchen zu absorbieren, die es überdrehen würden. Diese Beinahe-Unfälle werden als Beweis dafür gewertet, dass ein tiefgreifendes Prinzip den Zensor schützt, auch wenn es keinen allgemeinen Beweis dafür gibt.

Ein häufiges Missverständnis

Kosmische Zensur ist kein bewiesenes Gesetz; es ist eines der wichtigsten offene Vermutungen in der mathematischen Relativitätstheorie. Es ist auch keine Aussage darüber, dass Singularitäten nicht existieren – es geht davon aus, dass sie existieren, und behauptet nur, dass die Natur sie sicher in Horizonten verpackt hält.