Astronomiya

Təklik nədir? Qara dəliyin mərkəzində nə var? Xüsusilə kosmik zamanla əlaqəli

Təklik nədir? Qara dəliyin mərkəzində nə var? Xüsusilə kosmik zamanla əlaqəli

Beləliklə, kosmos vaxtını həqiqətən 2 ölçülü bir şeyin vərəqi kimi düşünə bildiyim üçün, fərziyyələrimə başlamaq səhv ola bilər. YouTube-da qara dəliklərdə bir videoya baxırdım və qara deşiklər və onların zaman məkanının dəyişməsi ilə bağlı bir rəvayət var idi ki, hekayəçi xətt boyunca bir şey söylədi. “Qara dəliyin mərkəzində heç bir şey yoxdur, ancaq cazibə məkan vaxtını o qədər çarpıtdı ki, qara dəlik davranışına səbəb olan təsir kimi bu“ dəlik ””.

Suallarım:

  1. Ulduz ölüb qara dəliyə düşəndə ​​onun mərkəzində nə var? Ulduz kütləsi taxta uzunluğunun ölçüsünə və ya buna bənzər kiçik bir şeyə sıxıldı? Qara dəliyin mərkəzində həqiqətən heç bir şey yoxdur? Şübhəsiz ki, nüvə həqiqətən kiçik bir şeyə çökdü?
  2. Təklik dedikdə nə başa düşülür? Bunu yalnız məkan-zamanın çarpışması varmı?

Bu, Fizika yığını üçün daha çox sualdır, amma kifayət qədər təməl olduğundan bir vuruş verəcəyəm.

Başlamadan əvvəl bir şey anlamalısan. Bu cür şeyləri ölçüb cavab verməli olduğumuz nəzəri çərçivəyə 1915-ci ildə Einşteyn tərəfindən irəli sürülən Ümumi Nisbilik deyilir. Yer çəkisi, qara dəliklər və ya böyük kütlə və ya enerjinin sıx olduğu hər hansı bir fenomen kimi şeylər təsvir edilir. .

Fizikada Kvant Mexanikası adlı başqa bir fəsil var. Bu, ümumiyyətlə, çox kiçik miqyasda baş verənləri - çox kiçik olanları təsvir edir.

Həm GR, həm də QM öz yolları ilə yaxşıdır. Hər ikisi gerçəkliyə qarşı sınanır və çox yaxşı işləyirlər. Ancaq bir-birləri ilə uyğun gəlmirlər. Anlama: bir fenomeni həm GR, həm də QM baxımından təsvir edə bilməzsiniz. Və ya mənası: yaza biləcəyimiz və sonra bunlardan gerçəkliyin GR-ya bənzər bir görünüşü və ya QM-yə bənzər bir görünüş verə biləcəyimiz bir-birinə bənzər bir tənliklər toplusumuz yoxdur.

Məsələ burasındadır ki, qara dəliyin mərkəzi həm çox yüksək kütlə sıxlığı, həm də çox yüksək cazibə qüvvəsidir (və bu səbəbdən GR sahəsindəki hüququ da) və çox kiçikdir (və buna görə də "kvant kimi"). Bununla düzgün şəkildə məşğul olmaq üçün GR ​​və QM-i barışdırmalı və hər ikisi ilə eyni anda işləməliyik. İndiki fizika ilə bu mümkün deyil.

Qara dəliklərdən bəhs edərkən GR-yə yalnız indiki vaxtda qalmalıyıq. Bu, əsasən qara dəliyin mərkəzi haqqında söylədiyimiz hər hansı bir şeyin, ehtimal ki, yarımçıq olduğu və daha sonra yenidən nəzərdən keçirildiyi mənasına gəlir.

Bir ulduz ölür, qara dəliyə çırpılır, mərkəzdə nə var? Ulduz kütləsi taxta uzunluğunun ölçüsünə və ya buna bənzər kiçik bir şeyə sıxılmışdır? Qara dəliyin mərkəzində həqiqətən heç bir şey varmı ?, şübhəsiz ki, nüvə bir şeyə çökdü, həqiqətən kiçikdir?

Ümumi Nisbilikə görə, heç yerə qədər çökür. Yalnız "çox kiçik" deyil, ölçüsü tam sıfır olana qədər daha kiçik və kiçikdir. Sıxlıq sonsuz olur.

"Plank uzunluğu" deyə bilməzsiniz, çünki unutmayın, GR və QM-i birləşdirə bilmirik, sadəcə necə olduğunu bilmirik. Burada yalnız GR var və GR deyir ki, bu, bütün yolları aşır.

Təkliyin fiziki deyil, sadəcə riyazi olması tamamilə mümkündür - başqa sözlə, mərkəzdə nə varsa, əslində sıfır ölçüdə deyil. Xüsusilə kvant mexanikası sıfır ölçülü şeylərdən inciyərdi. Ancaq buradakı məlumatlarımız yarımçıq olduğundan dəqiq deyə bilmərik.

"Ölçü" (məkanı nəzərdə tutur) və "hala gəlir" (zamanı göstərir) kimi sözlərdən istifadə edirəm. Ancaq bir qara dəlik kontekstində həm məkan, həm də zaman çox ciddi şəkildə təhrif olunur. Qara bir çuxurun sıfır ölçülü nöqtəyə qədər "çevrilməsi" yalnız uğursuz müşahidəçiyə qapılan bir həqiqətdir. Ancaq uzaq, kənar bir müşahidəçi üçün bu müddət yavaşlayır və artı-sıra sonsuzluğa qədər uzanır (yalnız sonsuz uzun müddətdən sonra tamamlanır). Hər iki müşahidəçi haqlıdır, BTW.


RED:

Beləliklə, "sıxlıq sonsuzdur və təklikdə ölçü sıfırdır" deyərkən bu dil ulduzun ilk çöküşünün ortasında süründürülən uğursuz müşahidəçiyə aiddir.

Ancaq uzaq müşahidəçinin nöqteyi-nəzərindən qara dəlik hələ də sıfır olmayan bir həcmdə (BH-nin hadisə üfüqü) kütlə parçasıdır (orijinal ulduz). Bu müşahidəçiyə görə həmin cismin sıxlığı sonludur və ölçüsü qətiliklə sıfır deyil. Bu baxımdan BH-yə düşən hər hansı bir şey düşməyi heç vaxt başa çatdırmır, əksinə getdikcə yavaşlayır.

Hər iki müşahidəçi də haqlıdır. Yəni unutmayın ki, "sonsuz sıxlıq" dan danışanda daxili müşahidəçi baxışı budur.


Təklik nədir? Bunu yalnız kosmik zamanın çarpışması varmı?

Hər dəfə tənliklərdə sıfıra bölünmə olduqda və ya tənliklər o nöqtədə birtəhər səhv davrandıqda təklik əldə edirsiniz. Elmdə fərqli xüsusiyyətlər çoxdur.

http://en.wikipedia.org/wiki/Mathematical_singularity

Qara dəlik kontekstində mərkəzin cazibə təkliyi olduğu deyilir, çünki GR tənliklərinə görə sıxlıq və cazibənin sonsuz olması təklif olunur.

GR deyir: yetərincə böyük bir maddə olduğunda, o qədər öz-özünə çökməyə başlayır, onu dayandıracaq bir şey yoxdur. Heç bir məhdudiyyət olmadan öz-özünə düşməyə və düşməyə davam edir. Bu prosesi ekstrapolyasiya edin və ölçüsünün sıfıra, sıxlığın sonsuz bir dəyərə meyl etdiyini görmək asandır.


RED:

Başqa bir yolu qoyun - sıxlıq kifayət qədər böyük olarsa, cazibə qüvvəsi bu qədər böyükdür, başqa heç bir qüvvə buna müqavimət göstərəcək qədər güclü deyil. Sadəcə maddənin daha da əzilməsinə qarşı qaldırdığı bütün maneələri dəf edir. Bu maddə parçası sadəcə özünü əzir, öz cazibəsi onu daha kiçik və daha kiçik ... və daha kiçik ... və s. Mövcud nəzəriyyələrə görə, onu dayandıracaq bir şey yoxdur (QM onu dayandıra bilər, amma biz bunu sübut edə bilmərik, çünki riyaziyyatımız yoxdur). Beləliklə, yalnız özünü artıran artan cazibə qüvvəsinin dönük bir döngəsində aşağıya doğru fırlanır.

Məkan və zaman hadisələrin üfüqündə həqiqətən patoloji. Əgər onsuz da içindəsənsə, çıxış yolu yoxdur. Bu, kifayət qədər sürətli çıxa bilməməyinizdən deyil, ona görədir həqiqətən çıxış yolu yoxdur. Hansı tərəfə dönməyinizdən asılı olmayaraq, həm mərkəzi, həm də zaman baxımından mərkəzi təkliyə baxırsınız. Tədbir üfüqünün içərisindən başlayaraq çölə çıxardığınız ağlasığmaz bir trayektoriya yoxdur. Bütün traektoriyalar təkiliyi göstərir. Bütün mümkün fyuçerslər, əgər hadisə üfüqündə olsanız, mərkəzi təkliklə başa çatın.


Bəs niyə qara dəliyin mərkəzinə "təklik" deyilir? Hər cür fasilələr və sıfıra bölünmələr tənliklərdən sıyrıldığı üçün, riyaziyyatı həddi aşanda, GR çərçivəsi daxilində qara dəliyin mərkəzini təsvir etməyə çalışarkən.

http://en.wikipedia.org/wiki/Gravitational_singularity

Ümumiyyətlə danışsaq, fiziklər təklikləri sevmirlər. Əksər hallarda bu, riyazi aparatın sıradan çıxdığının göstəricisidir və bu nöqtədə bəzi başqa hesablamalara ehtiyac var. Və ya köhnə fizikanı əvəz edərək yeni fizikanın orada baş verdiyini göstərə bilər.

Son bir şey: qara dəliklərin mərkəzini tam təsvir etmək üçün birləşmiş GR / QM nəzəriyyəmiz olmadığına görə bu, bu sahədə təmiz bir GR tədqiqatının "səhv" və ya "faydasız" olduğu anlamına gəlmir. Qara bir çuxur içərisində təsadüfi bir fantaziya təsəvvür edə biləcəyiniz anlamına gəlmir.

Astronomlar bu günlərdə qara dəliklərə bənzəyən kosmik cisimləri müşahidə etməyə başlayırlar və müşahidə olunan xüsusiyyətləri GR-nin bu cür şeylər üçün proqnozlaşdırdıqları ilə çox yaxındır. Beləliklə, bu sahədəki araşdırmalar davam etməlidir, çünki bu, heç olmasa astronomiyada bu gün doğrulda biləcəyimiz yollarla açıq şəkildə doğru yoldadır.


2) təklik nədir? Bunu yalnız kosmik zamanın çarpışması varmı?

Təklik, qüvvələri təsvir etmək üçün istifadə etdiyimiz cari fiziki modellərin və hissəciklərin necə davrandığını, yəni bizə heç bir məlumat vermədiyi (və ya bizə vermədiyi) məkan-zaman nöqtəsidir. hamısı məlumat) və beləliklə heç bir proqnoz verilə bilməz. Həm də təkliklilik fərqli perspektivlərdən təsvir edilə bilər:

  • Uzay vaxtı təkliyi məkan və zamanın həndəsi quruluşundakı bir qəzadır.

  • Ümumilikdə nisbi olaraq təklik cisimlərin və ya işıq şüalarının əyrinin sonsuzlaşdığı və ya məkan zamanının çoxbucaqlı olmağı dayandırdığı son bir zamanda əldə edə biləcəyi bir yerdir.

Ancaq hamısı əvvəlində dediklərimə qayıdır.


Başqalarının dediyi kimi, riyazi olaraq təklik, sıfıra bölmək cəhdinin olmasıdır. Məsələn, bir Schwarzschild qara dəliyini götürək. Bu elektrik yükü və ya açısal impulsu olmayan bir qara dəlikdir; tt ən sadə qara dəlik növüdür.

Ümumi nisbiliyə görə cazibə qüvvəsi zamanın əyilməsidir. Fəzanın əyriliyi həndəsədə istifadə etdiyimiz məsafə formuluna bənzəyən metrik adlı bir şeydən istifadə etməklə ifadə edilə bilər. "Düz" Minkowski dörd ölçülü bir fəza müddətini təsvir edən əsas bir metrik belə görünür $$ mathrm {d} s ^ 2 = -c ^ 2 mathrm {d} t ^ 2 + mathrm {d} x ^ 2 + mathrm {d} y ^ 2 + mathrm {d} z ^ 2 $$ Bu xüsusi nisbi nisbətdə istifadə olunan metrikdir.

Bununla birlikdə, ölçümlər müxtəlif koordinat sistemlərində də ifadə edilə bilər. Məsələn, Schwarzschild metrikini götürək. Sferik koordiantlarda $$ mathrm {d} s ^ 2 = - sol (1- frac {r_s} {r} right) c ^ 2 , mathrm {d} t ^ 2 + sol (1- frac {r_s} {r} right) ^ {- 1} mathrm {d} r ^ 2 + r ^ 2 left ( mathrm {d} theta ^ 2 + sin ^ 2 theta , mathrm {d} phi ^ 2 right) $$ Növbəti nöqtəmi daha da yaxşılaşdıran bu metriki yazmağın başqa üsulları var, lakin bu forma hələ də işləyir. Bu metrikdə iki təklik var: $ r = 0 $ və $ r = r_s $, burada $ r_s $ Schwarzschild radiusu adlanır. Təklik əsasən tənlikdəki sıfıra bölmək məcburiyyətində olduğunuz bir nöqtədir ($ y = 1 / x $ qrafikini düşünün. $ X = 0 $ səviyyəsində təklik əldə edirsiniz). Lakin, yalnız biri həqiqi fiziki təklikdir, $ r = 0 $, $ r = r_s $ isə a koordinat təkliyi, koordinat seçimimizdən irəli gəlir. Schwarzschild metrikasını ifadə etmək üçün bunu daha aydın göstərən müxtəlif yollar var; bir nümunə Eddington-Finkelstein koordinatlarındadır.

$ r = 0 $ yuxarıda qeyd etdiyim kimi yeganə həqiqi fiziki təklikdir; bunu Riemann əyilmə tensorunun analizindən tapa bilərik, çünki tensorları izah etməkdə tam əla olmadığımı və cavabımın mərkəzində olmadığımı öyrəndim.

Beləliklə, əsasən, Einşteynin qara dəliklər üçün tənliklərinin həlləri bizə təkliyin bir fəzada və zamanda sonsuz əyrilik olduğu bir nöqtə olduğunu söyləyir. Onların mövcudluğunu birbaşa eksperimental kəşfdən fərqli olaraq riyazi tənliklər vasitəsilə bilirik. Bununla yanaşı, təkliklər ümumiyyətlə bəhs edilən "sonsuz əyrilik" təkliklərinə aid olmayan tənliklərin nəticələri də ola bilər. Tənliklərdəki təkliklər fiziki dünyada həmişə təklik deyildir.


Tamamilə cavab deyil, şərhdən bir az çoxdur. Stan Liounun qeyd etdiyi kimi təklik (haqqında bir qeyd geodeziya yarımçıqlığı), geodeziya (iki nöqtə arasındakı ən qısa yol) genişləndirə bilməyəcəyiniz bir nöqtə kimi başa düşülə bilər. Bu təsvir edilə bilər konik təklik 2D vərəqdə (kubun üstündəki künc kimi).

Vərəqdə iki nöqtə seçsəniz (şəkildəki A və B kimi, açılmamış kubun bir hissəsini göstərir), geodeziya onları birləşdirən ən qısa yoldur, yəni A-B absisidir. A və yeganəliyi (S) geodeziya ilə birləşdirə bilərsiniz, ancaq S-dən çox uzada bilməzsiniz. Məsələn, A və C-yə qoşulan geodeziya qırmızı xəttdir.

Qara dəliklə 2 ölçülü boşluqdan daha çox boş vaxtınız var, ancaq dünyagörüşünü təklikdən kənara çıxara bilməzsiniz, orada dayanır.


Videoya baxın: Qara dəlik Yerə yaxınlaşsa, nələr baş verər? (Sentyabr 2021).