1. 블랙홀, 벌거벗은 특이점 및 우주 감시 가설
"특이점 정리 및 에너지 조건"의 5절에서는 호킹-펜로즈 특이점 정리를 소개했습니다. 이 정리에 따르면, 고전 일반 상대성 이론에서는 특이점의 형성이 거의 불가피합니다. 그러나 특이점의 존재는 일반 상대성 이론의 역학에 매우 부정적인 영향을 미칩니다. 가장 일반적인 슈바르츠실트 특이점을 예로 들면, 시공간 곡률은 특이점 근처에서 갈라지는 경향이 있으며, 그러한 극한 조건에서는 더 이상 물리 법칙이 적용되지 않습니다. 상대적으로 "온화한" 기질, 즉 공간과 시간의 곡률이 발산하지 않는 특이점의 경우에도 측지선 불완전성으로 인해 제한된 시간 내에 입자가 시공간 다양체에서 사라질 수 있으며, 이는 또한 사실입니다. 전통적인 물리학 법칙에 따르면 그것은 일종의 파괴입니다. "특이점 정리와 에너지 조건"의 첫 번째 섹션에서 말했듯이 특이점 자체는 물리적 시공간에는 존재하지 않지만, 이로 인해 발생하는 물리적 법칙의 파괴는 물리적 시공간 진화에 영향을 미칠 수 있습니다. 충격, 그렇다면 이런 종류의 "부활" 같은 충격은 우리가 물리적 공간과 시간의 진화를 효과적으로 예측하는 것을 불가능하게 만들기에 충분합니다.
분명히 특이점의 나쁜 특성은 일반 상대성 이론에 위협이 됩니다. 일반 상대성 이론에서 물리적 시공간 진화를 예측하는 것은 의심할 여지 없이 중요한 임무입니다. 그리고 원칙적으로 이 예측 능력을 파괴하는 것은 의심할 여지 없이 일반 상대성 이론에 대한 엄청난, 심지어 전복적인 손상입니다. 보고 싶지 않아요.
그렇다면 특이점 자체가 거의 불가피한 상황에서, 특이점으로 인해 발생할 수 있는 파괴적인 영향을 피할 수 있는 방법은 없을까요? 이것이 우리가 이번 섹션과 향후 섹션에서 중점적으로 다룰 내용입니다. 이 문제와 가능한 해결책에 대한 사전 이해를 갖기 위해 먼저 친숙한 예인 슈바르츠실트 특이점을 살펴보겠습니다. 우리는 슈바르츠실트 특이점의 경우 자연이 특이점의 나쁜 특성을 은폐하기 위해 매우 효과적인 수단을 사용했다는 것을 알고 있습니다. 왜냐하면 슈바르츠실트 특이점은 항상 소위 슈바르츠실트 지평선 내에 둘러싸여 있기 때문입니다. 그리고 슈바르츠실트 지평선 내부 영역 - 알려진 슈바르츠실트 블랙홀로서 - 외부 시공간으로부터 인과적으로 완전히 분리되어 있습니다. 이는 슈바르츠실트 특이점으로 인한 물리적 법칙 위반이 블랙홀(또는 사건의 지평선)에 촘촘히 숨겨져 있으며 외부 시공간 진화에 영향을 미칠 수 없음을 보여줍니다. 이런 의미에서 슈바르츠실트 특이점의 존재는 무해합니다.
그러나 슈바르츠실트 특이점은 블랙홀(또는 사건의 지평선)로 둘러싸여 있다는 사실이 어느 정도까지 특이점의 일반적인 특성을 나타내는 가장 단순한 특이점에 불과합니까? 특히, 슈바르츠실트 특이점의 다양한 대칭성이 더 이상 존재하지 않는 경우, 특이점은 여전히 블랙홀(또는 사건의 지평선)에 둘러싸여 있는 특성을 갖고 있습니까? 그러나 그들은 모두 알려지지 않았습니다. 특이점이 블랙홀(또는 사건의 지평선)에 둘러싸여 있지 않으면 이로 인한 물리적 법칙의 파괴가 물리적 공간과 시간의 진화에 영향을 미칠 수 있습니다. 이러한 특이점을 벌거벗은 특이점이라고 합니다. 특이점의 존재가 시공간의 진화적 특성을 파괴하는 것을 방지하려면 벌거벗은 특이점의 존재를 배제해야 합니다. 적나라한 특이점을 배제하는 중요한 방법은 블랙홀(또는 사건의 지평선)의 출현이 보편적이며 특별한 대칭에 의존하지 않는다는 것을 증명하는 것입니다.
독자들은 이 시리즈의 서문에서 특이점의 생성이 대칭에 의존하는지 여부에 대한 논쟁을 소개한 것을 기억할 것입니다. 특이점 정리의 증명은 그 논쟁을 아름답게 해결합니다. 현재 이슈는 당시 논쟁의 복제물에 가깝습니다. 단, 당시 논쟁은 특이점의 생성이 대칭에 의존하는지 여부였고, 지금 우리가 논의하고 있는 것은 블랙홀(또는 사건의 지평선) 생성이 대칭에 의존하는지 여부입니다. 대칭.
많은 물리학자들은 특이점 정리와 같은 후자에 대한 보편적인 답을 찾기를 희망합니다. 즉, 특이점을 생성할 수 있는 모든 물리적 조건은 특이점을 둘러싸는 블랙홀(또는 사건의 지평선)도 생성할 것입니다. 분명히 그러한 대답이 존재한다면 특이점의 출현이 시공간의 진화적 특성을 파괴할 것이라고 걱정할 필요는 없습니다. 물리학자들의 이러한 좋은 의도를 1969년 펜로즈가 제안한 우주 검열 가설이라고 한다. 일반인의 관점에서 우주 감독 가설은 모든 특이점이 블랙홀(또는 사건의 지평선)에 의해 "감독"되어야 함을 요구합니다(즉, 벌거벗은 특이점이 없음). 그 열렬한 지지자 호킹(Hawking)은 이 가설을 다음과 같이 유머러스하게 표현한 적이 있습니다. 신은 벌거벗은 특이점을 혐오합니다.