Кіріспе
Қара тесіктер тек масса, заряд және спин арқылы сипатталады.
The no hair theorem (which is a hypothesis) states that all stationary black hole solutions of the Einstein–Maxwell equations of gravitation and electromagnetism in general relativity can be completely characterized by only three independent externally observable classical parameters: mass, electric charge, and angular momentum. Other characteristics (such as geometry and magnetic moment) are uniquely determined by these three parameters, and all other information (for which "hair" is a metaphor) about the matter that formed a black hole or is falling into it "disappears" behind the black hole event horizon and is therefore permanently inaccessible to external observers after the black hole "settles down" (by emitting gravitational and electromagnetic waves). Physicist John Archibald Wheeler expressed this idea with the phrase "black holes have no hair",
Richard Feynman objected to the phrase that seemed to me to best symbolize the finding of one of the graduate students: graduate student Jacob Bekenstein had shown that a black hole reveals nothing outside it of what went in, in the way of spinning electric particles. It might show electric charge, yes; mass, yes; but no other features or as he put it, "A black hole has no hair". Richard Feynman thought that was an obscene phrase and he didn't want to use it. But that is a phrase now often used to state this feature of black holes, that they don't indicate any other properties other than a charge and angular momentum and mass. The first version of the no hair theorem for the simplified case of the uniqueness of the Schwarzschild metric was shown by Werner Israel in 1967. The result was quickly generalized to the cases of charged or spinning black holes. There is still no rigorous mathematical proof of a general no hair theorem, and mathematicians refer to it as the no hair conjecture. Even in the case of gravity alone (i. e., zero electric fields), the conjecture has only been partially resolved by results of Stephen Hawking, Brandon Carter, and David C. Robinson, under the additional hypothesis of non degenerate event horizons and the technical, restrictive and difficult to justify assumption of real analyticity of the space time continuum.
Шаш жоқ теоремасы (бұл гипотеза) бойынша, Эйнштейн–Максвеллдің гравитация және электромагнетизм теңдеулерінің жалпы салыстырмалылық теориясындағы барлық стационарлық қара тесік шешімдерін тек үш тәуелсіз, сырттан байқалатын классикалық параметрмен толық сипаттауға болады: масса, электр заряды және бұрыштық момент. Басқа сипаттамалар (геометрия және магниттік момент сияқты) осы үш параметрмен бірегей түрде анықталады, ал қара тесік құрылған немесе оған құлап жатқан материя туралы барлық басқа ақпарат (мұнда "шаш" метафора ретінде қолданылады) қара тесік оқиғасы көкжиегінің артында "жоғалады" және сондықтан қара тесік "орнына келгеннен" кейін (гравитациялық және электромагниттік толқындарды шығару арқылы) сыртқы бақылаушылар үшін мұңқаспаздық болады. Физик Джон Арчибальд Уилер осы идеяны «қара тесіктердің шашы жоқ» деген фразамен жеткізді. Ричард Фейнман біржағы аспиранттың бірінің жаңалығын ең жақсы бейнелейтін сөздерге қарсылық білдірді: аспирант Джейкоб Бекенштейн қара тесікке кіргеннің сыртын айналатын электр бөлшектері арқылы ашпайтынын көрсетті. Ол электр зарядын, массаны көрсетуі мүмкін, бірақ басқа ешқандай ерекшеліктерді көрсетпейді немесе оның айтуынша, «қара тесіктің шашы жоқ». Ричард Фейнман бұл фразаны ұятсыз деп ойлады және оны пайдаланғысы келмеді. Бірақ бұл фраза қазір қара тесіктердің осы ерекшелігін көрсету үшін жиі қолданылады, олар зарядтан, бұрыштық моменттен және массадан басқа ешқандай қасиеттерді көрсетпейді. Шварцшильд метрикасының бірегейлігіне арналған шаш жоқ теоремасының алғашқы нұсқасын 1967 жылы Вернер Израиль көрсетті. Нәтиже зарядталған немесе айналатын қара тесіктерге жылдам жалпыланды. Жалпы шаш жоқ теоремасының қатаң математикалық дәлелі әлі де жоқ, ал математиктер оны шаш жоқ болжамы деп атайды. Тіпті тек гравитация жағдайында (яғни электр өрісі болмағанда) болжам Стивен Хокинг, Брэндон Картер және Дэвид К. Робинсонның нәтижелерімен, дегенерацияланбаған оқиға көкжиегінің қосымша гипотезасы және кеңістік-уақыт континуумінің нақты аналитикалық болжамдарының техникалық, шектеулі және негіздеуге қиын жағдайларымен ішінара шешілді.
The no hair theorem (which is a hypothesis) states that all stationary black hole solutions of the Einstein–Maxwell equations of gravitation and electromagnetism in general relativity can be completely characterized by only three independent externally observable classical parameters: mass, electric charge, and angular momentum. Other characteristics (such as geometry and magnetic moment) are uniquely determined by these three parameters, and all other information (for which "hair" is a metaphor) about the matter that formed a black hole or is falling into it "disappears" behind the black hole event horizon and is therefore permanently inaccessible to external observers after the black hole "settles down" (by emitting gravitational and electromagnetic waves). Physicist John Archibald Wheeler expressed this idea with the phrase "black holes have no hair",
Richard Feynman objected to the phrase that seemed to me to best symbolize the finding of one of the graduate students: graduate student Jacob Bekenstein had shown that a black hole reveals nothing outside it of what went in, in the way of spinning electric particles. It might show electric charge, yes; mass, yes; but no other features or as he put it, "A black hole has no hair". Richard Feynman thought that was an obscene phrase and he didn't want to use it. But that is a phrase now often used to state this feature of black holes, that they don't indicate any other properties other than a charge and angular momentum and mass. The first version of the no hair theorem for the simplified case of the uniqueness of the Schwarzschild metric was shown by Werner Israel in 1967. The result was quickly generalized to the cases of charged or spinning black holes. There is still no rigorous mathematical proof of a general no hair theorem, and mathematicians refer to it as the no hair conjecture. Even in the case of gravity alone (i. e., zero electric fields), the conjecture has only been partially resolved by results of Stephen Hawking, Brandon Carter, and David C. Robinson, under the additional hypothesis of non degenerate event horizons and the technical, restrictive and difficult to justify assumption of real analyticity of the space time continuum.
Мысал
Екі қара тесіктің массасы, электр заряды және бұрыштық импульсі бірдей болсын, бірақ бірінші қара тесік қалыпты материяның күйреуінен пайда болса, екіншісі антиматериядан жасалған болсын; дегенмен, болжам бойынша олар оқиға горизонтының сыртындағы бақылаушы үшін толығымен ажыратылмас болады. Бөлшек физикасының арнайы псевдозарядтарының ешқайсысы (яғни, бариондық сан, лептондық сан және т.б., барлық зарядтар, олардың барлығы қара тесіктерді құраған материяның бастапқы массалары үшін әртүрлі болады) қара тесікте сақталмайды, немесе егер олар қандай да бір жолмен сақталса, онда олардың шамалары сырттан байқауға келмейді.
Ұзартулар
Шашсыз теорема бастапқыда төрт өлшемді кеңістік-уақыттағы қара тесіктер үшін қалыптастырылған, жалпы салыстырмалылық теориясының Эйнштейн өрісі теңдеуін қанағаттандыратын, нөлдік космологиялық тұрақтысы бар және электромагниттік өрістердің, сондай-ақ скалярлық және массивті векторлық өрістердің (Прока өрістері сияқты) болуы мүмкін жағдайда жасалған. Кейіннен бұл теорема космологиялық тұрақты оң мәнді болған жағдайды да қамтиды (жақындағы байқаулар оны қолдайтын сияқты). Егер кейбір теориялар болжағандай магниттік заряд табылып, расталса, ол классикалық қара тесіктің төртінші параметрі болар еді.
Қарсы үлгілер
Теорема сәтсіз болатын мысалдар төрттен жоғары кеңістік-уақыт өлшемдерінде белгілі; абельдік емес Янг-Миллс өрістері, абельдік емес Прока өрістері, кейбір минималды емес байланысты скалярлық өрістер немесе скирмиондардың болуында; немесе Эйнштейннің жалпы салыстырмалылық теориясынан өзге ауырлық теорияларында. Дегенмен, бұл ерекше жағдайлар көбінесе тұрақсыз шешімдер болып табылады және/немесе сақталатын кванттық сандарға ие болмайды, сондықтан "Шаш туралы болжамның "мәні", алайда, сақталғандай көрінеді". "Шашты" қара тесіктер шашсыз қара тесіктер мен солитонның байланысқан күйлері ретінде қарастырылуы мүмкін. 2004 жылы (3+1) өлшемді шар симметриялы қара тесіктің, минималды байланысты, өзімен әрекеттесетін скалярлық өрісі бар нақты аналитикалық шешімі алынды. Бұл массадан, электр зарядынан және бұрыштық моменттен басқа, қара тесіктер шекті скалярлық зарядты тасымалдауы мүмкін, бұл инфлатон сияқты космологиялық скалярлық өрістермен өзара әрекеттесудің нәтижесі болуы мүмкін. Шешім тұрақты және физикалық емес қасиеттері жоқ; алайда, қажетті қасиеттері бар скалярлық өрістің болуы тек болжамды болып табылады.
Бақылау нәтижелері
2015 жылы гравитациялық толқындарды алғашқы бақылау нәтижелері, «шаш жоқ» теоремасының бірегейлігін қолдайтын тәжірибелік деректерді ұсынады. Бұл байқау Стивен Хокингтің 1970 жылдардағы қара тесіктерге арналған теориялық еңбектерімен үйлеседі.
Жұмсақ шашы
Саша Хако, Стивен Хокинг, Малкольм Перри және Эндрю Стромингердің зерттеулері қара тесіктерде "жұмсақ шаш" болуы мүмкін екенін жорамалдайды, бұл қара тесікке бұрынғыдан көбірек еркіндік дәрежелерін береді. Бұл шаш өте төмен энергия деңгейінде тарайды, сондықтан ол "шаш жоқ" теоремасын қабылдаған бұрынғы есептеулерде көзге түспеді. Бұл Хокингтің өмірінен кейін жарияланған соңғы жұмысының тақырыбы болды.