[论文解读] Is Cosmic Censorship valid in Higher Dimensions

Rituparno Goswami, Pankaj S. Joshi|arXiv (Cornell University)|Dec 23, 2002

Cosmology and Gravitation Theories被引用 2

一句话总结

本文研究了在高维时空中，奇点必须被事件视界隐藏的宇宙监督原则是否仍然有效。通过分析高维时空中的引力坍缩，发现最终状态可能形成黑洞或裸奇点，表明在这些设定中宇宙监督原则无法普遍成立。

ABSTRACT

We study here the question if we can recover cosmic censorship by making a transition to higher dimensional spacetimes. It is pointed out that if only black holes are to result as end state of a continual gravitational collapse, several conditions must be imposed on the collapsing configuration, some of which would appear to be rather restrictive and we need to study carefully if these can be suitably motivated physically in a realistic collapse scenario. It would appear that in a generic higher dimensional collapse, both black holes and naked singularities would develop as end states of collapse.

研究动机与目标

• 评估宇宙监督原则在高维时空中是否仍然有效。
• 确定高维引力坍缩是否始终仅以黑洞作为最终状态。
• 评估确保仅形成黑洞所需的物理条件在现实坍缩场景中是否自然满足。
• 探讨向高维过渡是否能够解决引力坍缩中裸奇点相关的问题。

提出的方法

• 使用广义相对论分析高维时空中引力坍缩的动力学。
• 应用能量条件和几何约束，评估坍缩构型中视界形成的条件。
• 研究高维中束缚面和似然视界的性质。
• 评估在一般坍缩条件下事件视界是否必然形成。
• 将结果与四维坍缩进行比较，识别维度依赖性。
• 评估在高维中强制实施宇宙监督所需条件的物理合理性。

实验结果

研究问题

• RQ1 在引力坍缩过程中，宇宙监督原则在高维时空中是否能够保持？
• RQ2 必须对坍缩构型施加哪些物理条件，以确保仅形成黑洞？
• RQ3 这些条件在现实的高维坍缩场景中是否自然满足？
• RQ4 在一般坍缩过程中，高维是否更倾向于形成裸奇点而非黑洞？
• RQ5 向高维过渡是否足以恢复宇宙监督原则？

主要发现

• 在一般高维引力坍缩中，黑洞和裸奇点均可作为最终状态形成。
• 强制实施宇宙监督所需的条件被发现极为严格，且难以由物理考虑自然引出。
• 不能保证在高维坍缩中事件视界会形成，这挑战了宇宙监督原则的有效性。
• 结果表明，宇宙监督原则无法在高维时空中普遍成立。
• 高维中裸奇点的形成表明，宇宙监督假说在四维以上可能失效。