Spatiu-timp - acea scena, care are loc pe întreaga istorie a universului, după Big Bang, prin nașterea Calea Lactee, Soarele și înflorirea dinozaurilor - lui Alexandru cel Mare și reviste științifice și populare electronice. Pentru el cuvântul continuum este adesea adăugat, din latină "continuă" - dar aici și acolo spațiu-timp se rupe. Aici legile obișnuite ale fizicii își pierd forța. Aici timpul pare diferit. Nu este chiar posibil să spunem "aici", pentru că nu există spațiu aici. Aceasta este o zonă nicăieri și niciodată. Aceasta este singularitatea gravitațională.
Din vremea vechilor greci, spațiul părea ceva nemodificat, constant, omogen și timp - fără a fi asociat cu el o spirală ciclică de revenire și repetare veșnică. În timpul revoluțiilor științifice și tehnologice, aceste idei s-au întărit doar. Sistemul de coordonate carteziene a subliniat lumea în trei axe reciproc perpendiculare, timpul îndreptat într-un spațiu separat, independent de spațiu (și, în general, de orice) săgeată directă. În multe privințe, trăim încă în acele idei care au apărut în secolul al XVIII-lea.
Natura revoluționară a părerilor lui Einstein a fost în mare măsură o înțelegere a două fapte importante care au răsturnat opiniile atât pentru timp cât și pentru spațiu. Mai întâi, ele sunt interdependente și reprezintă un continuu spațiu-timp. În al doilea rând, acest continuum nu este deloc imuabil și nu constant: el se deformează în prezența oricărei forme de energie, inclusiv - sub formă de masă.
Modul clasic de prezentare a acestei lumi reînnoite Einstein oferă un exemplu din geometrie. Imaginați-vă un spațiu bidimensional - o plasă întinsă, pe care este pusă o minge de biliard grea. Rulați o minge de tenis pe lângă el: mingea se întinde puțin pe grilă, iar mingea în mișcarea sa se abate, ca și cum ar fi trasată de ea, și poate chiar "cădea" pe ea. Gravitatea în înțelegerea lui Einstein poate fi considerată ca o proprietate geometrică a spațiului-timp, distorsiunea sa apărând sub acțiunea energiei (masei). Chiar și un corp masiv pur rotativ poartă cu el o "rețea" de spațiu-timp.
Extindeți mintal acest exemplu în patru dimensiuni (trei spațiu plus un timp) și obțineți un model geometric aproximativ al spațiului real-timp real. Fiți atenți: în cazul în care există masă (energie) - nu există axe de coordonate directe, iar timpul în sine nu mai este rectiliniu și uniform pentru toți observatorii. Noțiunea de o linie dreaptă este o abstracție matematică: lucrul cel mai direct știm din fizica - este calea luminii, mișcarea unui foton - dar este distorsionată de gravitație. Materia atrasă se mișcă local pe o linie dreaptă, dar într-o perspectivă globală această linie dreaptă în câmpul gravitațional se dovedește a fi o curbă.
Dar dacă aruncăm o minge de biliard pe grilă din exemplul nostru geometric, dar ceva mai greu? Dumbbell, greutate de două kilograme. Cel mai probabil expoziția demonstrativă nu va sta și va exploda, dar în centrul ei va rămâne doar o gaură, fire, fragmente de spațiu-timp ale modelului nostru. Ceva ca o singularitate.
Chiar și în sensul filosofic, singularitatea este un antonim al continuității (continuitate, absența lacunelor, cuantificarea, separarea în fragmente - NS). Singularitatea este ceva care se întâmplă o singură dată. Punctul spre care s-au căutat evenimentele nu a fost încă rezolvat printr-un rezultat unic. Explozie, fuzionare, eliberare. La punctele de singularitate, funcțiile matematice își schimbă dramatic comportamentul: au tendința de a infinita, de a rupe, brusc transforma la zero. Dacă variabila X tinde la zero, iar funcția de la X la infinit, știți: sunteți deja într-o singularitate. Într-o zonă în care se rupe geometria continuă (continuum) a spațiului-timp - se întâmplă ceva foarte de neconceput.
În mod surprinzător, teoria generală a relativității denotă limitele aplicabilității sale: în singularitate, "nu funcționează". Mai mult decât atât, teoria nu doar indică singură posibilitatea existenței singularităților gravitaționale, dar în unele cazuri le face obligatorii în general. Discurs, în special, despre găurile negre - obiecte de densitate colosală, ceea ce le face incredibil de masive pentru mărimea lor.
O gaură neagră poate avea o masă comparabilă cu masa unei planete mare sau un miliard de stele majore, dar această masă determină doar valoarea zonei din jurul ei, în cazul în care există doar o singură gravitate - și unde nu se rupe nimic, nici o substanță, nu radiații, nici o informație. Dimensiunea acestui „domeniu fără întoarcere“ se numește raza Schwarzschild, și limitează orizontul evenimentului, o linie imaginară pe o parte din care universul trăiește propriile sale legi, iar pe de altă parte domină singularitate.
Gravitațional plus cosmologic
Este obișnuit să spunem că în singularitate "legile fizicii pierd putere". Nu este așa - doar legile obișnuite aici sunt inaplicabile, deoarece legile mecanicii clasice în lumea particulelor cuantice sunt inaplicabile. Conform expresiei colorate a profesorului german Klaus Uggla, comportamentul ecuațiilor matematice și al funcțiilor în singularitate "devine patologic". Este destul de ușor să observăm acest moment - este suficient să observăm comportamentul particulelor care cad în mod liber.
Indiferent de natura particulei însăși, nici de locul în care se încadrează, aceasta tinde să se deplaseze de-a lungul traiectoriei maximale drepte care există doar în condițiile date. Într-un cosmos gol, aproape de suprafața Pământului sau dincolo de orizontul evenimentelor, o particulă își schimbă traiectoria numai sub influența altor forțe, inclusiv a gravitației. Dar în singularitate câmpul gravitațional crește până la infinit, iar particula care cădea liber este simplă. încetează să mai existe.
Liniile se rupe aici (această proprietate de singularitate se numește incompletență geodezică), iar soarta particulei se termină cu ele. După cum arată marele matematician Roger Penrose acum 40 de ani, incompletența geodezică ar trebui să apară în interiorul oricărei găuri negre. Ulterior, calculele sale au dezvoltat Stephen Hawking, extinzând aceste vederi la întregul univers.
Da, la început a existat o singularitate. Cu toate acestea, riguros dovedit în 1967, Hawking, că, dacă luați orice variantă de soluție a ecuațiilor relativității generale și „le transformă“ înapoi în timp, apoi, în orice caz, într-un univers în expansiune am ajuns la ea, la singularitatea. Din eșecul infinit al acestei "fecioare cosmologice" și a florei timpului nostru spațial a înflorit.
Totuși, pentru toată frumusețea ei, "teorema de singularitate Penrose-Hawking" indică doar posibilitatea existenței lor. Despre același lucru care se întâmplă acolo, în interiorul a ceea ce poate fi "văzut" în inima unei găuri negre și ceea ce universul era înainte de Big Bang, ei nu spun deloc nimic. Să luăm cel puțin singularitatea cosmologică a lui Hawking: trebuie să aibă o densitate infinită și o temperatură infinită, care nu poate fi combinată în același timp. La urma urmei, temperatura infinită înseamnă entropie infinită, măsura haosului sistemului - și densitatea infinită, dimpotrivă, indică haosul tinzând la zero.
Cu toate acestea, aceasta nu este singura ciudățenie în jurul singularității. Printre ipotezele ciudate, construite pe o bază strictă a teoriei generale a relativității, Ria, este în valoare de amintind ideea existenței „singularitate gol“ - nu înconjurat de orizontul evenimentului, și, prin urmare, se observă din exterior.
Potrivit unor fizicieni, o singularitate goală poate să apară dintr-o gaură neagră obișnuită. Dacă o gaură neagră se rotește extrem de rapid, singularitatea în loc de un punct poate dobândi o formă inelară a unui torus înconjurat de orizontul evenimentului. Cu cât gaura se rotește mai repede, cu atât se apropie orizonturile exterioare și interioare - și într-un anumit moment se pot îmbina, dispărând.
Din păcate, în realitate nu este posibil să observăm singularitatea goală, dar în science fiction se întâlnește în mod regulat. Una dintre coloniile locuite de creaturi inteligente din filmul de cult "Galaxia Star Cruiser" nu se rotește în jurul unei stele sau al unei planete, ci în jurul unei singularități atât de goale.
Este de remarcat faptul că Roger Penrose a introdus principiul cenzurii cosmice în cosmologie, presupunerea că nu pot exista singularități goale în univers. Omul de știință și-a formulat figurativ abordarea: "Natura nu tolerează singularități goale". Acest principiu este încă nedovedit și nu este înlăturat definitiv.
Cum să nu intrăm în singularitate
Expunând logic raționamentul, putem ajunge la concluzia că nu putem fi în interiorul singularității vreodată - până în momentul morții finale a universului. Să ne imaginăm o particulă atrasă de o gaură neagră. Aici este, accelerând, spiraling mai aproape de ea. Cu cât gravitatea este mai puternică și cu atât este mai mare viteza, conform ecuațiilor aceluiași Einstein, fluxul de timp încetinește mai încet. În cele din urmă, particula noastră traversează orizontul evenimentelor.
Cât timp a cheltuit pentru asta? Pentru un observator extern, aceasta poate fi de ani. Dar aici particulă se îndreaptă spre singularitatea din centrul găurii - spațiul-timp în jurul ei se ridică literalmente, timpul pentru particula se oprește practic. Se poate imagina acest lucru și invers: timpul universului în comparație cu el este accelerat aproape infinit.
Dar chiar și găurile negre nu sunt eterne. După cum a arătat Stephen Hawking în anii 1970, ca rezultat al jocului complex de gravitate și efectele cuantice de lângă orizontul evenimentului, toate găurile negre se evaporă treptat și, în cele din urmă, dispar. Poate că particula va dispărea și nu va ajunge niciodată singular. Dar, din nou, paradoxurile par mai curate decât cele întâlnite în Alice in Țara Minunilor. De exemplu - unde este situată această particulă?
Din punct de vedere al fizicii teoretice, găurile negre sunt goale. Da, ele sunt limitate de orizontul evenimentelor, dar în spatele ei nu există nimic care să poată fi măsurat, identificat, fixat - ceea ce înseamnă că nu există nimic. Întreaga masă a găurii negre este concentrată într-o singularitate - un punct infinitezimal înconjurat de o sferă plină de întuneric aproape metafizic.
Unii teoreticieni cred că universul detestă singularitate gol, nu numai, dar, de asemenea, lacunele spațiu-timp. Prin urmare, fiecare singularitate este o gaură de vierme - un fel de eșec, tunelul care leagă o regiune a lumii cu un alt „cale directă“, numit la figurat „vizuină mol“ sau „găuri de vierme“. Dar aceasta este doar o ipoteză și nu se știe dacă vreodată vom avea ocazia să o confirmăm sau să o negăm.
Întrebarea principală rămâne: ce este, în interiorul singularității? Ceea ce vine după ce materialul spațiu-timp este încrețită, dybitsya întinse până în cele din urmă de rupere? Este ușor să răspunzi: nu se știe.
Am creat un grup în VC pentru a vă spune rapid știrile. Abonează-te! → vk.com
Când toată lumea a fost șocată de tragedia din Las Vegas, am scris despre altceva: Scott, în cazul în care fizica a demonstrat într-adevăr că universul - nu o simulare pe computer, și nu putem trăi în.
În timpul șederii de doi ani de la cometa Churyumov-Gerasimenko, masina Rosetta a înregistrat mai multe manifestări ale activității sale: creșterea ejections coma cauzate de aceste procese de schimbare în relief și chiar zburat departe de suprafață în aer liber.
Ce puteți face pentru a face producția de rachete spațiale de zece sau zece ori mai puțin! Aici, de exemplu, foștii angajați ai SpaceX și Bue Origin au întemeiat un spațiu de relativitate inițial, al cărui scop.
Ideea utilizării panourilor solare absolut transparente ca o fereastră de sticlă a fost în aer de ceva timp. Imaginați-vă cât de eficient ar fi să utilizați suprafețe familiare pentru a le produce.
Site-ul Universității din Cambridge nu a rezistat unui număr mare de cereri după ce accesul deschis la teză a fost scris de fizicianul Stephen Hawking.
Astronomii sugerează că formele inteligente de viață de pe alte planete și de luna sistemului solar pot trăi în oceane colosale subglaciare, care au devenit pentru ele o casă și o închisoare naturală.
De la începutul conștiinței interesate, omul a început să exploreze lumea din jurul lui, extindând în mod constant orizonturile. Dar se pare că, în măsura în care aceste orizonturi nu se extind, ele dezvăluie și mai mult orizonturi.
Temperatura ridicată este cea mai probabilă explicație pentru albedo-ul scăzut al WASP-12b.
Compania Boring, fondată de Elon Mask, a primit permisiunea de a săpa un al doilea tunel - de 16,5 kilometri. Probabil, a doua mașină de găurit va participa la proces, care, potrivit Mask, este deja "aproape.
Diavolul sau diavolul (Krampus) este o figură legendară în folclorul regiunii alpine. Și cel mai important diavol european.
Natura și toate creaturile sale, mari și mici, reprezintă o sursă constantă de miracole pentru oamenii de știință și pentru toți ceilalți. Nimeni nu poate concura cu labele puternice ale unui urs brun din Alaska sau co.
Experimentul Philadelphia - una dintre cele mai cunoscute legende urbane, care a fost susținută în mod activ și continuă să susțină susținătorii teoriilor de conspirație. Potrivit mitului, în 1943 armata americană a reușit să-l facă pe distrugătorul "Eldridge" să dispară pentru o perioadă scurtă de timp.
Termenul "grimoire" a fost folosit inițial pentru toate cărțile care au fost scrise în limba latină. Dar, prin secolul al XVIII-lea, acest cuvânt a început să se numească conducere magică medievală. În multe grimoire găsiți o descriere a păgânilor.
Phryne. Nu ai adevărat numele ăsta, nu-i așa? Dar o privire la acest monstru este suficientă să-l amintesc o dată pentru totdeauna.
Viața modernă ne oferă multe provocări zilnice, dar unele nu sunt suficiente. Prin urmare, există grupuri care sunt încrezător în existența unor roboți, străini, guvernul mondial.
Aproape toată lumea știe cine este Adolf Hitler. Dar există 14 fapte despre principalul ticălos din secolul XX, despre care probabil nu știați.
Mulți sunt înclinați să creadă că moralul din Lumea Veche era mult mai promiscuit decât astăzi. Adevărul este în acest lucru, desigur, există. Până în prezent, au existat multe dovezi istorice despre caracteristici reale.
Natura Pamantului nu inceteaza sa uimeasca prin diversitatea sa: abia in ultimii zece ani, biologii au descoperit peste 100.000 de specii noi de animale si plante. Ele sunt ca eroi de filme science fiction, se ascund în greu-la-ajunge.
În Uniunea Sovietică, secretele au fost păstrate și iubite. De fapt, este mai ușor să conduci o țară a cărei cetățeni trăiesc sub motto-ul "mai puțin știi - mai bine dormi". Și glasnost, și prăbușirea ulterioară a Țării sovieticilor.
Trimiteți-le prietenilor: