Гравітацыйная сінгулярнасць

Гравітацыйная сінгулярнасць (часам сінгулярнасць прасторы-часу) — пункт (або падмноства) у прасторы-часе, праз які немагчыма гладка працягнуць геадэзічную лінію^[ru], якая ўваходзіць у яго. У такіх абласцях прасторы-часу становіцца непрымянімым базавае прыбліжэнне большасці фізічных тэорый, у якіх прастора-час разглядаецца як гладкая мнагастайнасць^[ru] без краю. Часта ў гравітацыйнай сінгулярнасці велічыні, якія апісваюць гравітацыйнае поле, становяцца бесканечнымі або нявызначанымі. Да такіх велічынь адносяцца, напрыклад, скалярная крывізна^[ru] або шчыльнасць энергіі ў спадарожнай сістэме адліку.

У рамках класічнай агульнай тэорыі адноснасці сінгулярнасці абавязкова ўзнікаюць пры фарміраванні чорных дзір пад гарызонтам падзей, у такім выпадку яны неназіраемыя звонку. У некаторых выпадках сінгулярнасці могуць быць бачныя вонкаваму назіральніку — так званыя голыя сінгулярнасці^[ru], напрыклад, касмалагічныя сінгулярнасць ў тэорыі Вялікага выбуху.

З матэматычнага пункту гледжання гравітацыйная сінгулярнасць з’яўляецца мноствам асаблівых пунктаў^[ru] рашэння ўраўненняў Эйнштэйна. Аднак пры гэтым неабходна строга адрозніваць так званую «каардынатную сінгулярнасць» ад сапраўднай гравітацыйнай. Каардынатныя сінгулярнасці ўзнікаюць тады, калі прынятыя для рашэння ўраўненняў Эйнштэйна каардынатныя ўмовы аказваюцца няўдалымі, так што, напрыклад, самі прынятыя каардынаты становяцца мнагазначнымі (каардынатныя лініі перасякаюцца) ці наадварот, не пакрываюць усёй мнагастайнасці (каардынатныя лініі разыходзяцца, і паміж імі аказваюцца «кліны», якія не пакрываюцца імі). Такія сінгулярнасці можна ліквідаваць, прыняўшы іншыя каардынатныя умовы, г.зн. пераўтварэннем каардынат. Прыкладам каардынатнай сінгулярнасці служыць сфера Шварцшыльда ${\displaystyle r=2r_{s}}$ ў прасторы-часе Шварцшыльда^[ru] ў шварцшыльдаўскіх каардынатах, дзе кампаненты метрычнага тэнзара становяцца бесканечнымі. Сапраўдныя гравітацыйныя сінгулярнасці ніякімі пераўтварэннямі каардынат ліквідаваць нельга, і прыкладам такой сінгулярнасці служыць пункт ${\displaystyle r=0}$ у тым жа рашэнні.

Сінгулярнасці не назіраюцца непасрэдна і з’яўляюцца, пры цяперашнім узроўні развіцця фізікі, толькі тэарэтычнай пабудовай. Лічыцца, што апісанне прасторы-часу паблізу сінгулярнасці павінна даваць квантавая гравітацыя.

Гл. таксама

• Чорная дзірка
• Белая дзірка
• Касмалагічная сінгулярнасць

Спасылкі

• Хокинг С., Эллис Дж. Крупномасштабная структура пространства-времени. — М.: Мир, 1977
• Чудеса сингулярности (Черные дыры продолжают удивлять астрономов)