"দ্য লিটল বুক অফ ব্ল্যাক হোলস"

বিষয়টির জটিলতা সত্ত্বেও, প্রিন্সটন ইউনিভার্সিটির অধ্যাপক স্টিফেন গুবসার আজকের পদার্থবিজ্ঞানের সবচেয়ে বিতর্কিত ক্ষেত্রগুলির একটির একটি সংক্ষিপ্ত, অ্যাক্সেসযোগ্য এবং বিনোদনমূলক ভূমিকা অফার করেছেন। ব্ল্যাক হোল বাস্তব বস্তু, শুধু একটি চিন্তা পরীক্ষা নয়! ব্ল্যাক হোলগুলি তাত্ত্বিক দৃষ্টিকোণ থেকে অত্যন্ত সুবিধাজনক, কারণ তারা গাণিতিকভাবে বেশিরভাগ জ্যোতির্পদার্থীয় বস্তু যেমন নক্ষত্রের তুলনায় অনেক সহজ। জিনিসগুলি অদ্ভুত হয়ে যায় যখন দেখা যায় যে ব্ল্যাক হোলগুলি আসলে এতটা কালো নয়।

আসলে তাদের ভিতরে কি আছে? আপনি কিভাবে একটি ব্ল্যাক হোলে পড়ে কল্পনা করতে পারেন? অথবা হয়তো আমরা ইতিমধ্যে এটির মধ্যে পড়েছি এবং এখনও এটি সম্পর্কে জানি না?

কের জ্যামিতিতে, জিওডেসিক কক্ষপথ রয়েছে, যা সম্পূর্ণরূপে এরগোস্ফিয়ারে আবদ্ধ, নিম্নলিখিত বৈশিষ্ট্য সহ: তাদের বরাবর চলমান কণাগুলির নেতিবাচক সম্ভাব্য শক্তি থাকে যা এই কণাগুলির বাকী ভর এবং গতিশক্তিকে একত্রে নেওয়ার পরম মূল্যের চেয়ে বেশি। এর মানে হল এই কণাগুলির মোট শক্তি ঋণাত্মক। এই পরিস্থিতিতেই পেনরোজ প্রক্রিয়ায় ব্যবহার করা হয়। এরগোস্ফিয়ারের অভ্যন্তরে থাকাকালীন, শক্তি আহরণকারী জাহাজটি একটি প্রজেক্টাইলকে এমনভাবে আগুন দেয় যে এটি নেতিবাচক শক্তির সাথে এই কক্ষপথগুলির একটি বরাবর চলে। শক্তি সংরক্ষণের আইন অনুসারে, জাহাজটি প্রক্ষিপ্ত শক্তির সমতুল্য হারানো বিশ্রাম ভরের জন্য ক্ষতিপূরণের জন্য পর্যাপ্ত গতিশক্তি অর্জন করে এবং প্রক্ষেপণের নেট নেতিবাচক শক্তির ইতিবাচক সমতুল্য লাভ করে। যেহেতু প্রজেক্টাইলটি নিক্ষেপের পরে একটি ব্ল্যাকহোলে অদৃশ্য হয়ে যাওয়া উচিত, তাই এটি কোনও ধরণের বর্জ্য থেকে তৈরি করা ভাল। একদিকে, একটি ব্ল্যাক হোল এখনও কিছু খাবে, কিন্তু অন্যদিকে, এটি আমাদের বিনিয়োগের চেয়ে বেশি শক্তি ফিরিয়ে দেবে। সুতরাং, উপরন্তু, আমরা যে শক্তি কিনব তা হবে "সবুজ"!

কের ব্ল্যাক হোল থেকে সর্বোচ্চ কত শক্তি বের করা যায় তা নির্ভর করে গর্তটি কত দ্রুত ঘোরে তার উপর। সবচেয়ে চরম ক্ষেত্রে (সর্বোচ্চ সম্ভাব্য ঘূর্ণন গতিতে), স্থানকালের ঘূর্ণন শক্তি ব্ল্যাক হোলের মোট শক্তির প্রায় 29% জন্য দায়ী। এটি খুব বেশি মনে হতে পারে না, তবে মনে রাখবেন যে এটি মোট বিশ্রাম ভরের একটি ভগ্নাংশ! তুলনার জন্য, মনে রাখবেন যে তেজস্ক্রিয় ক্ষয় শক্তি দ্বারা চালিত পারমাণবিক চুল্লী বিশ্রাম ভরের সমতুল্য শক্তির এক শতাংশের এক দশমাংশেরও কম ব্যবহার করে।

একটি ঘূর্ণায়মান ব্ল্যাকহোলের দিগন্তের অভ্যন্তরে স্থানকালের জ্যামিতি শোয়ার্জচাইল্ড স্পেসটাইমের থেকে নাটকীয়ভাবে আলাদা। আসুন আমাদের তদন্ত অনুসরণ করুন এবং দেখুন কি হয়। প্রথমে, সবকিছু শোয়ার্জচাইল্ড কেসের মতো দেখায়। আগের মতই, স্পেসটাইম ভেঙে পড়তে শুরু করে, তার সাথে সবকিছুকে ব্ল্যাক হোলের কেন্দ্রের দিকে টেনে নিয়ে যায় এবং জোয়ারের শক্তি বাড়তে শুরু করে। কিন্তু কেরের ক্ষেত্রে, ব্যাসার্ধ শূন্যে যাওয়ার আগে, পতন ধীর হয়ে যায় এবং বিপরীত হতে শুরু করে। একটি দ্রুত ঘূর্ণায়মান ব্ল্যাক হোলে, জোয়ারের শক্তিগুলি তদন্তের অখণ্ডতাকে হুমকির জন্য যথেষ্ট শক্তিশালী হওয়ার অনেক আগেই এটি ঘটবে। কেন এটি ঘটে তা স্বজ্ঞাতভাবে বোঝার জন্য, আসুন আমরা মনে রাখি যে নিউটনিয়ান মেকানিক্সে, ঘূর্ণনের সময়, একটি তথাকথিত কেন্দ্রাতিগ শক্তির উদ্ভব হয়। এই শক্তিটি মৌলিক শারীরিক শক্তিগুলির মধ্যে একটি নয়: এটি মৌলিক শক্তিগুলির সম্মিলিত ক্রিয়াকলাপের ফলে উদ্ভূত হয়, যা ঘূর্ণনের অবস্থা নিশ্চিত করার জন্য প্রয়োজনীয়। ফলাফলটিকে বাহ্যিক নির্দেশিত একটি কার্যকরী শক্তি হিসাবে ভাবা যেতে পারে - কেন্দ্রাতিগ শক্তি। আপনি একটি দ্রুত চলমান গাড়ী একটি তীক্ষ্ণ বাঁক উপর এটি অনুভব. এবং আপনি যদি কখনও ক্যারোসেলে থাকেন তবে আপনি জানেন যে এটি যত দ্রুত ঘোরে, আপনাকে রেলগুলিকে তত শক্তভাবে আঁকড়ে ধরতে হবে কারণ আপনি যদি ছেড়ে দেন তবে আপনাকে বাইরে ফেলে দেওয়া হবে। স্থান-কালের জন্য এই সাদৃশ্যটি আদর্শ নয়, তবে এটি সঠিকভাবে বিন্দুকে জুড়ে দেয়। কের ব্ল্যাক হোলের স্থানকালের কৌণিক ভরবেগ একটি কার্যকর কেন্দ্রাতিগ বল প্রদান করে যা মহাকর্ষীয় টানকে প্রতিহত করে। দিগন্তের মধ্যে পতন যখন স্থানকালকে ছোট ব্যাসার্ধের দিকে টেনে নিয়ে যায়, তখন কেন্দ্রাতিগ বল বৃদ্ধি পায় এবং শেষ পর্যন্ত প্রথমে পতনকে প্রতিহত করতে সক্ষম হয় এবং তারপরে এটিকে বিপরীত করে।

যে মুহুর্তে পতন বন্ধ হয়ে যায়, প্রোবটি ব্ল্যাক হোলের অভ্যন্তরীণ দিগন্ত বলে একটি স্তরে পৌঁছে যায়। এই মুহুর্তে, জোয়ারের শক্তিগুলি ছোট, এবং অনুসন্ধানটি, একবার ঘটনা দিগন্ত অতিক্রম করলে, এটিতে পৌঁছাতে শুধুমাত্র একটি সীমিত পরিমাণ সময় নেয়। যাইহোক, স্পেসটাইম ধসে পড়া বন্ধ করার অর্থ এই নয় যে আমাদের সমস্যাগুলি শেষ হয়ে গেছে এবং ঘূর্ণন কোনওভাবে শোয়ার্জচাইল্ড ব্ল্যাক হোলের অভ্যন্তরে এককতা দূর করেছে। এই এখনও অনেক দূরে! সর্বোপরি, 1960-এর দশকের মাঝামাঝি সময়ে, রজার পেনরোজ এবং স্টিফেন হকিং সিঙ্গুলারিটি তত্ত্বের একটি সিস্টেম প্রমাণ করেছিলেন, যেখান থেকে এটি অনুসরণ করা হয়েছিল যে যদি একটি মহাকর্ষীয় পতন হয়, এমনকি একটি সংক্ষিপ্তও, তবে এর ফলে এককতার কিছু রূপ তৈরি হওয়া উচিত। শোয়ার্জচাইল্ডের ক্ষেত্রে, এটি হল একটি সর্বাঙ্গীণ এবং সমস্ত-চূর্ণকারী এককতা যা দিগন্তের মধ্যে সমস্ত স্থানকে বশীভূত করে। কেরের সমাধানে, এককতা ভিন্নভাবে আচরণ করে এবং, আমাকে অবশ্যই বলতে হবে, বেশ অপ্রত্যাশিতভাবে। যখন প্রোব অভ্যন্তরীণ দিগন্তে পৌঁছায়, কের সিঙ্গুলারিটি তার উপস্থিতি প্রকাশ করে-কিন্তু এটি প্রোবের বিশ্বরেখার কার্যকারণ অতীতে পরিণত হয়। মনে হচ্ছিল যেন এককতা সবসময়ই ছিল, কিন্তু এখন কেবলমাত্র অনুসন্ধানটি তার প্রভাব অনুভব করেছে। আপনি বলবেন যে এটি চমত্কার শোনাচ্ছে এবং এটি সত্য। এবং স্থান-কালের ছবিতে বেশ কিছু অসঙ্গতি রয়েছে, যা থেকে এটাও স্পষ্ট যে এই উত্তরটিকে চূড়ান্ত বলে গণ্য করা যাবে না।

অভ্যন্তরীণ দিগন্তে পৌঁছানো একজন পর্যবেক্ষকের অতীতে একটি এককতা দেখা দেওয়ার প্রথম সমস্যাটি হল যে সেই মুহুর্তে আইনস্টাইনের সমীকরণগুলি সেই দিগন্তের বাইরের স্থানকালের কী হবে তা অনন্যভাবে ভবিষ্যদ্বাণী করতে পারে না। অর্থাৎ, এক অর্থে, এককতার উপস্থিতি যে কোনও কিছুর দিকে নিয়ে যেতে পারে। সম্ভবত আসলে কি ঘটবে তা কোয়ান্টাম মাধ্যাকর্ষণ তত্ত্ব দ্বারা আমাদের ব্যাখ্যা করা যেতে পারে, কিন্তু আইনস্টাইনের সমীকরণ আমাদের জানার কোন সুযোগ দেয় না। শুধুমাত্র আগ্রহের কারণে, আমরা নীচে বর্ণনা করি যে যদি আমাদের প্রয়োজন হয় যে স্থানকালের দিগন্তের ছেদটি গাণিতিকভাবে যতটা সম্ভব মসৃণ হবে (যদি মেট্রিক ফাংশনগুলি গণিতবিদদের মতে, "বিশ্লেষণমূলক" হয়), তবে কোন স্পষ্ট শারীরিক ভিত্তি নেই যেমন একটি অনুমানের জন্য নং. সারমর্মে, অভ্যন্তরীণ দিগন্তের দ্বিতীয় সমস্যাটি ঠিক বিপরীতটি নির্দেশ করে: বাস্তব মহাবিশ্বে, যেখানে পদার্থ এবং শক্তি ব্ল্যাক হোলের বাইরে বিদ্যমান, অভ্যন্তরীণ দিগন্তের স্থানকাল খুব রুক্ষ হয়ে যায় এবং সেখানে একটি লুপের মতো এককতা বিকাশ লাভ করে। এটি শোয়ার্জচাইল্ড সমাধানে এককতার অসীম জোয়ারের শক্তির মতো ধ্বংসাত্মক নয়, তবে যে কোনও ক্ষেত্রেই এর উপস্থিতি মসৃণ বিশ্লেষণাত্মক ফাংশনগুলির ধারণা থেকে অনুসৃত পরিণতিগুলির বিষয়ে সন্দেহ সৃষ্টি করে। সম্ভবত এটি একটি ভাল জিনিস - বিশ্লেষণাত্মক সম্প্রসারণের অনুমান খুব অদ্ভুত জিনিসগুলিকে অন্তর্ভুক্ত করে।

সংক্ষেপে, একটি টাইম মেশিন বন্ধ সময়ের মতো বক্ররেখার অঞ্চলে কাজ করে। সিঙ্গুলারিটি থেকে অনেক দূরে, কোনও বন্ধ সময়ের মতো বক্ররেখা নেই এবং সিঙ্গুলারিটির অঞ্চলে বিকর্ষণকারী শক্তিগুলি ছাড়াও, স্থানকাল সম্পূর্ণ স্বাভাবিক দেখায়। যাইহোক, সেখানে ট্র্যাজেক্টরি আছে (এগুলি জিওডেসিক নয়, তাই আপনার একটি রকেট ইঞ্জিন প্রয়োজন) যা আপনাকে সময় মতো বন্ধ বক্ররেখার অঞ্চলে নিয়ে যাবে। একবার আপনি সেখানে গেলে, আপনি টি স্থানাঙ্ক বরাবর যে কোনও দিকে যেতে পারেন, যা দূরবর্তী পর্যবেক্ষকের সময়, তবে আপনার নিজের সময়ে আপনি সর্বদা এগিয়ে যাবেন। এর মানে হল যে আপনি চাইলে যে কোন সময়ে যেতে পারেন, এবং তারপর স্থান-কালের দূরবর্তী অংশে ফিরে যেতে পারেন - এবং এমনকি আপনি যাওয়ার আগে সেখানে পৌঁছে যান। অবশ্যই, এখন সময় ভ্রমণের ধারণার সাথে যুক্ত সমস্ত প্যারাডক্সগুলি জীবনে আসে: উদাহরণস্বরূপ, যদি, একটি সময় হাঁটাহাঁটি করে, আপনি আপনার অতীতকে এটি ছেড়ে দিতে রাজি হন? কিন্তু এই ধরনের স্থান-কালের অস্তিত্ব থাকতে পারে কিনা এবং এর সাথে সম্পর্কিত প্যারাডক্সগুলি কীভাবে সমাধান করা যেতে পারে তা এই বইয়ের সুযোগের বাইরের প্রশ্ন। যাইহোক, অভ্যন্তরীণ দিগন্তে "নীল এককতা" সমস্যাটির মতোই, সাধারণ আপেক্ষিকতা ইঙ্গিত দেয় যে স্থান-কালের অঞ্চলগুলি বদ্ধ সময়ের মতো বক্ররেখাগুলি অস্থির: যত তাড়াতাড়ি আপনি কিছু পরিমাণ ভর বা শক্তি একত্রিত করার চেষ্টা করেন , এই অঞ্চলগুলি একক হয়ে উঠতে পারে। তদুপরি, আমাদের মহাবিশ্বে যে ঘূর্ণমান ব্ল্যাক হোলগুলি তৈরি হয়, এটি নিজেই "নীল সিঙ্গুলারিটি" যা নেতিবাচক ভরের একটি অঞ্চল (এবং কেরের অন্যান্য সমস্ত মহাবিশ্ব যেখানে হোয়াইট হোল নিয়ে যায়) গঠন প্রতিরোধ করতে পারে। তবুও, সাধারণ আপেক্ষিকতা এই ধরনের অদ্ভুত সমাধানের অনুমতি দেয় তা কৌতুহলজনক। অবশ্যই, তাদের একটি প্যাথলজি ঘোষণা করা সহজ, তবে আসুন ভুলে গেলে চলবে না যে আইনস্টাইন নিজে এবং তার সমসাময়িক অনেকেই ব্ল্যাক হোল সম্পর্কে একই কথা বলেছিলেন।

» বইটি সম্পর্কে আরও বিস্তারিত এখানে পাওয়া যাবে প্রকাশকের ওয়েবসাইট

Khabrozhiteley জন্য কুপন ব্যবহার করে 25% ছাড় - কালো গহ্বর

বইটির কাগজের সংস্করণের জন্য অর্থ প্রদানের পরে, বইটির একটি ইলেকট্রনিক সংস্করণ ই-মেইলে পাঠানো হবে।

উত্স: www.habr.com