# Рой Керр против Пенроуза: почему сингулярностей в черных дырах может не существовать

Источник: https://www.youtube.com/watch?v=HRir6-9tsJs
Канал: PBS Space Time
Опубликовано: 22.02.2024

---

В мире теоретической физики назревает фундаментальный переворот. На протяжении десятилетий ученые считали существование сингулярностей — точек с бесконечной плотностью и гравитацией — неизбежным следствием общей теории относительности (ОТО) Эйнштейна. Однако Мэтт О'Дауд в новом выпуске PBS Space Time формулирует интригующий тезис: возможно, главная «страшилка» космологии никогда не существовала, и доказательство этому лежит в области чистой математики, а не квантовой механики [02:42].

## 📉 Наследие Пенроуза и кризис физики
[[JUMP:01:21]]

Конфликт между двумя столпами современной науки — общей теорией относительности и квантовой механикой — наиболее остро проявляется именно в центре черных дыр [01:21]. Общая теория относительности предсказывает появление сингулярности в центре коллапсирующего объекта, где плотность становится бесконечной. В этой точке математический аппарат теории буквально «взрывается», а физические законы перестают работать [01:34].

Долгое время физики надеялись, что сингулярности — лишь математическая ошибка. Но в 1965 году Роджер Пенроуз представил свою знаменитую теорему о сингулярности (за которую в 2020 году получил Нобелевскую премию) [01:59]. Он доказал, что если горизонт событий сформирован, то появление сингулярности внутри него математически неизбежно в рамках ОТО [02:12]. 

Это создало парадоксальную ситуацию:

*   С одной стороны, ОТО — блестяще подтвержденная теория.
*   С другой стороны, она предсказывает объекты (сингулярности), которые делают саму теорию неполной [02:27].
*   Единственным спасением считалось создание «теории всего», которая объединит гравитацию с квантовым миром.

## 🌀 Рой Керр против общепринятых истин
[[JUMP:02:55]]

Ситуация изменилась в конце прошлого года (согласно дате публикации видео), когда Рой Керр, автор фундаментального решения уравнений Эйнштейна для вращающихся черных дыр, опубликовал статью на arXiv [02:55]. Керр утверждает, что десятилетиями физики неверно интерпретировали выводы Пенроуза.

Главное возражение Керра касается понятия «геодезической неполноты» [04:27]. В геометрии искривленного пространства-времени пути объектов (геодезические) обычно бесконечны. Но Пенроуз показал, что внутри черной дыры эти пути должны обрываться [04:54]. Физики привыкли считать, что «тупик» в ткани пространства-времени — это и есть сингулярность.

Однако Керр указывает на важный нюанс:

1.  Пенроуз строил свои доказательства на основе «нулевых геодезических» — траекторий света [08:13].
2.  Для света понятие времени (собственного времени) не существует, поэтому используется математический аффинный параметр [08:52].
3.  Пенроуз доказал лишь то, что этот параметр ограничен (имеет предел) внутри черной дыры [09:04].

Рой Керр настаивает: ограниченность математического параметра вовсе не означает физического конца пространства или времени [09:31]. Он сравнивает это с экспоненциальной функцией, которая может иметь предел снизу, в то время как время продолжает течь бесконечно [09:47].

## 🥨 Вращение как спасение от коллапса
[[JUMP:10:25]]

Критическое различие между идеализированными моделями и реальностью заключается во вращении. Почти все реальные черные дыры во Вселенной вращаются, и их описывает метрика Керра, а не более простая метрика Шварцшильда [10:38].

В модели Керра структура черной дыры гораздо сложнее:

*   **Кольцевая сингулярность:** Вместо одной точки в центре появляется кольцо. Считалось, что это тоже сингулярность, но Керр полагает, что это лишь удобная математическая фикция для описания полей [11:51].
*   **Внутренний горизонт:** В отличие от неподвижной черной дыры, во вращающейся существует область, где центробежные силы противодействуют гравитации [11:33]. Пересекая внутренний горизонт, объект снова обретает свободу движения в любом направлении, а не просто падает в центр [11:45].
*   **Бесконечные пути:** Керр математически продемонстрировал существование семейств световых лучей, которые проходят через внутренние области черной дыры и продолжают существовать вечно, никогда не достигая центра и не обрываясь [12:28].

## 🔭 Новое будущее теоретической физики
[[JUMP:13:07]]

Аргументация Роя Керра не обязательно доказывает, что сингулярностей не существует в принципе, но она подрывает уверенность в том, что их неизбежность строго доказана [13:07]. По мнению О'Дауда, статья Керра — это «луч надежды», указывающий на то, что мы можем разрешить парадоксы черных дыр, не дожидаясь появления неуловимой квантовой гравитации [13:45].

Если сингулярностей нет, физики могут начать формулировать осмысленные законы для внутренней части черных дыр [14:12]. Вместо бесконечной плотности там может находиться сколлапсировавшая звезда в виде протяженного физического объекта, находящегося в стабильном состоянии внутри внутреннего горизонта [12:00].