Singularita v černé díře — fyzika nebo matematika?

Einstein říká nekonečno

Obecná relativita má krásné rovnice. A ty rovnice, když se na ně pustíte s černou dírou, vám jednou řeknou: uvnitř, na místě r=0, je bod nekonečné hustoty a nulového objemu.

Tomu se říká singularita. Nekonečno ve fyzice. Je to matematicky elegantní řešení rovnic.

Je to skutečný jev, nebo jen porucha teorie?

Nekonečno = zlom teorie

V historii fyziky se to stalo mnohokrát: rovnice dává nekonečno, a to je signál, že něco v teorii nefunguje.

• Newtonova gravitace: černá díra má nekonečně silnou sílu v jednom bodě. Einstein to opravil.
• Klasická elektromagnetika: vlnová délka vypálí do nekonečna při vysokých frekvencích. Kvantová fyzika to opravila.
• Kvantová teorie pole: některé výpočty dávají nekonečno. Renormalizace to ošetřuje, ale je to zjevně *hack*.

Nekonečno bývá volání teorie o pomoc. Ne skutečný stav přírody.

Naše verze

V Alexandria Dynamics je v jádru černé díry žádná singularita. Místo ní je r_inner zóna — konečná oblast, kde prostor funguje jinak. Ne nekonečno — jen velmi husté, velmi strukturované místo.

Informace, které spadnou do černé díry, tam zůstávají uloženy (jako gravitační paměť). Nezmizí. Nejsou v singulárním bodě — jsou rozložené po r_inner zóně.

Zvenčí to vypadá stejně jako Einsteinova černá díra. Horizont je stále horizont. Hawkingovo záření je stejné. Obraz z Event Horizon Telescope je stejný.

Rozdíl je uvnitř — kde to nelze přímo pozorovat. Ale má dopady, které se mohou projevit ve srážkách černých děr.

Testovatelné?

Ano — přes gravitační vlny. Když se dvě černé díry sloučí, vyzařují charakteristický signál, který LIGO detekuje. Tvar tohoto signálu závisí na tom, co se děje uvnitř černých děr.

Standardní Einstein předpovídá jeden tvar. Naše teorie s r_inner zónou předpovídá drobnou modifikaci — fázový posun během "inspiral" fáze.

Zatím jsme nemají dost citlivé detektory, abychom to potvrdili. Einstein Telescope (plánovaný na 2030s) by mohl.

Je to dlouhá cesta. Ale testovatelná cesta.