Теореме Пенроуза о гравитационной сингулярности исполнилось полвека

Теореме Пенроуза о сингулярности черной дыры исполнилось полвека. О знаменитом следствии общей теории относительности (ОТО), вводящем понятие гравитационной сингулярности и ловушечной поверхности, впервые рассказал британский математик и физик Роджер Пенроуз. Об этом напоминает журнал Classical and Quantum Gravity и ресурс ScienceDaily.

В 1965 году Пенроуз в журнале Physical Review Letters опубликовал статью под названием «Гравитационный коллапс и пространственно-временные сингулярности». В своей статье ученый обосновывал утверждение, описывающее возникновение черной дыры и связанной с ней гравитационной сингулярности.

Коллапс предполагает образование так называемой ловушечной поверхности, приводящее к эволюции звезды в черную дыру. С возникновением черной дыры связано понятие сингулярности — особенности пространства-времени, где уравнения ОТО приводят к некорректным с физической точки зрения решениям.

Теорема Пенроуза считается первым крупным математически строгим результатом ОТО. Вскоре после этого ученый вместе с другим британцем Стивеном Хокингом показал, что в далеком прошлом Вселенная (до Большого взрыва) имела начальное состояние с бесконечной плотностью массы.

Сингулярности, которые возникают в ОТО и описаны в работах Пенроуза и Хокинга, не поддаются объяснению в современной физике. В частности, это приводит к невозможности описания природы до Большого взрыва без привлечения дополнительных гипотез и теорий, в частности теорий струн и квантовой механики.

ОТО основывается на пропорциональности инертной и гравитационной масс и связывает эффекты гравитационного притяжения с четырехмерной неевклидовой геометрией пространства-времени. В случае слабого гравитационного поля теория Эйнштейна приводит к закону всемирного тяготения Ньютона и плоскому пространству.