[論文レビュー] Black-hole interiors and strong cosmic censorship

Eric Poisson|ArXiv.org|Sep 10, 1997

Cosmology and Gravitation Theories参考文献 4被引用数 7

ひとこと要約

この論文は、ブラックホール内部における強い宇宙望塵の問題を調査しており、一般相対性理論の下で、漸近的に平坦な時空では強い宇宙望塵が成立するが、非漸近的平坦な設定では破られるという主張をしている。著者らは、半古典的重力が宇宙望塵を回復させ得ると提案しており、これは特定のブラックホール解における決定論の破綻を解決する可能性を示唆している。

ABSTRACT

Strong cosmic censorship holds that given suitable initial data on a spacelike hypersurface, the laws of general relativity should determine, completely and uniquely, the future evolution of the spacetime. Here it is argued that while strong cosmic censorship is enforced for all black holes residing in asymptotically flat spacetime, it is violated (within the classical formulation of general relativity) for some black holes residing in non asymptotically flat spacetime. It is suggested that the semi-classical formulation of general relativity might enforce strong cosmic censorship.

研究の動機と目的

• 一般相対性理論の下で、ブラックホール時空における強い宇宙望塵の妥当性を評価すること。
• 非漸近的平坦な時空におけるブラックホールに対して、強い宇宙望塵が成立するかどうかを調査すること。
• ブラックホール内部における決定論の破綻が及ぼす影響を検討すること。
• 一般相対性理論が失敗する状況で、半古典的重力が強い宇宙望塵を回復させ得るかどうかを検討すること。

提案手法

• 非漸近的平坦な背景におけるブラックホールの時空解のグローバル構造を分析する。
• 初期データからの時空発展の一意性と決定論性を検証するため、一般相対性理論の枠組みを適用する。
• 測地線の振る舞いとブラックホール内部におけるカウチ・ホライズンの存在を検討する。
• 半古典的重力による量子補正が、どのように決定論を回復させるかを評価する。
• 将来完全性と時空発展の一意性を、強い宇宙望塵の基準として用いる。
• 一般相対性理論と半古典的理論を比較し、特異点やカウチ・ホライズンが決定論を破壊するかどうかを評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 一般相対性理論の下で、非漸近的平坦な時空におけるブラックホールに対して、強い宇宙望塵は成立するか？
• RQ2 ブラックホール内部で決定論が破綻する条件は何か？
• RQ3 半古典的重力は、一般相対性理論が失敗する状況で、強い宇宙望塵を回復させ得るか？
• RQ4 時空的超曲面上の初期データは、非漸近的平坦なブラックホール時空における未来の発展をどのように決定するか？
• RQ5 カウチ・ホライズンは、時空発展の一意性を損なう役割を果たすか？

主な発見

• 特定の非漸近的平坦な時空におけるブラックホールに対して、一般相対性理論の下で強い宇宙望塵は破綻する。
• その破綻は、初期データからの時空発展の一意的決定を妨げるカウチ・ホライズンの存在に起因する。
• 漸近的に平坦な時空では、強い宇宙望塵が成立しており、決定論的な発展が保証される。
• 著者らは、半古典的重力が強い宇宙望塵を強制する可能性があると提案しており、決定論の問題を解決する手がかりを示唆している。
• 分析から、決定論の破綻は、非漸近的平坦な背景における一般相対性理論の特徴であることが示唆される。
• 結果として、量子補正がブラックホール内部における予測可能性を回復させるために不可欠である可能性がある。