In ainneoin chastacht an ábhair, cuireann an tOllamh Stephen Gabser Ollscoil Princeton réamhrá beacht, inrochtana agus siamsúil ar an gceann seo de na réimsí fisice is mó a pléadh inniu. Rudaí fíor is ea poill dhubha, ní hamháin turgnamh machnaimh! Tá poill dhubh thar a bheith áisiúil ó thaobh na teoirice de, ós rud é go bhfuil siad go matamaiticiúil i bhfad níos simplí ná an chuid is mó de réada réaltfhisiceacha, cosúil le réaltaí. Tosaíonn aisteach nuair a tharlaíonn sé nach bhfuil poill dhubh chomh dubh i ndáiríre.
Cad atá taobh istigh díobh i ndáiríre? Conas is féidir leat a shamhlú titim isteach i bpoll dubh? Nó b'fhéidir go bhfuilimid ag titim isteach ann cheana féin agus nach bhfuil a fhios againn go fóill?
I gcéimseata Kerr, tá fithisí geodasacha, atá faoi iamh go hiomlán san eirgesféar, leis an airí seo a leanas: tá fuinneamh féideartha diúltach ag na cáithníní a ghluaiseann orthu, a sháraíonn maiseanna eile agus fuinneamh cinéiteach na gcáithníní seo tógtha le chéile i luach absalóideach. Ciallaíonn sé seo go bhfuil fuinneamh iomlán na gcáithníní seo diúltach. Is é an cás seo a úsáidtear i bpróiseas Penrose. Agus í laistigh den eirgesféar, scaoileann an long a tháirgeann fuinneamh teilgeán sa chaoi is go mbogann sí feadh ceann de na fithisí seo le fuinneamh diúltach. De réir dhlí an chaomhnaithe fuinnimh, faigheann an long go leor fuinneamh cinéiteach chun cúiteamh a dhéanamh ar an gcuid eile den mhais caillte atá comhionann le fuinneamh an diúracáin, agus chomh maith le coibhéis dhearfach de ghlanfhuinnimh dhiúltach an diúracáin a fháil. Ós rud é go gcaithfidh an diúracán imithe isteach i bpoll dubh tar éis dó a bheith fired, bheadh sé go maith é a dhéanamh ó dhramhaíl de chineál éigin. Ar thaobh amháin, beidh an poll dubh gobble suas fós rud ar bith, agus ar an láimh eile, beidh sé ar ais dúinn níos mó fuinnimh ná mar a chuir muid isteach. Mar sin ina theannta sin, beidh an fuinneamh a fhaighimid "glas"!
Braitheann an t-uasmhéid fuinnimh is féidir a bhaint as poll dubh Kerr ar cé chomh tapa agus atá an poll ag sníomh. Sa chás is foircneacha (ag an luas rothlaithe uasta is féidir), is ionann an fuinneamh rothlach spás-ama agus thart ar 29% d'fhuinneamh iomlán an phoill dhubh. B'fhéidir nach bhfuil sé seo cosúil le mórán, ach cuimhnigh gur codán den mhais iomlán scíthe é seo! Mar chomparáid, cuimhnigh go n-úsáideann imoibreoirí núicléacha a spreagann meath radaighníomhach níos lú ná an deichiú cuid den fhuinneamh atá ar choibhéis mais-mhaise.
Tá difríocht mhór idir an chéimseata spás-ama taobh istigh den léaslíne de pholl dubh rothlach agus spás-am Schwarzschild. Leanaimis ár dtóraíocht agus féachfaimid cad a tharlaíonn. Ar dtús, tá gach rud cosúil le cás Schwarzschild. Mar a bhí cheana, tosaíonn spás-am ag titim, ag tarraingt gach rud in éineacht leis i dtreo lár an phoill dhubh, agus tosaíonn fórsaí taoide ag fás. Ach i gcás Kerr, sula n-imíonn an ga, mhoillíonn an titim agus tosaíonn sé ag dul siar. I bpoll dubh atá ag casadh go tapa, tarlóidh sé seo i bhfad sula mbeidh na fórsaí taoide láidir go leor chun sláine an taiscéalaí a bhagairt. Chun a thuiscint go hintuigthe cén fáth a dtarlaíonn sé seo, cuimhnigh go n-eascraíonn an fórsa lártheifeacha mar a thugtar air i Meicnic Newtonian le linn uainíochta. Níl an fórsa seo ar cheann de na fórsaí fisiceacha bunúsacha: eascraíonn sé mar gheall ar ghníomhaíocht chomhcheangailte na bhfórsaí bunúsacha, atá riachtanach chun staid uainíochta a sholáthar. Is féidir smaoineamh ar an toradh mar fhórsa amach éifeachtach, fórsa lártheifeacha. Braitheann tú é ar chasadh géar i gcarr atá ag gluaiseacht go tapa. Agus má rinne tú marcaíocht ar siúl riamh, tá a fhios agat dá thapúla a casadh sé, is amhlaidh is déine a bheidh ort greim a fháil ar na ráillí, mar má scaoiltear leat, caitear amach thú. Níl an analaí seo don spás-am iontach, ach cuireann sé an bunúsach in iúl i gceart. Soláthraíonn an móiminteam uilleach i spás-am poll dubh Kerr fórsa lártheifeacha éifeachtach a théann i ngleic leis an tarraingt imtharraingteach. De réir mar a laghdaíonn an titim laistigh den léaslíne spás-am go gathanna níos lú, méadaíonn an fórsa lártheifeacha agus ar deireadh thiar beidh sé in ann gníomhú in aghaidh an titime agus ansin é a aisiompú.
A luaithe a stopann an titim, sroicheann an taiscéalaí leibhéal ar a dtugtar léaslíne inmheánach an phoill dhubh. Ag an bpointe seo, tá na fórsaí taoide beag, agus tar éis dó trasnú na spéire imeacht a thógann an taiscéalaí ach roinnt ama teoranta chun é a bhaint amach. Mar sin féin, ní chiallaíonn sé ach stop a chur le titim an spáis-ama go bhfuil ár gcuid fadhbanna thart agus go bhfuil an uainíocht tar éis deireadh a chur leis an uathúlacht laistigh de pholl dubh Schwarzschild ar bhealach éigin. Tá sé seo i bhfad uaidh! Go deimhin, siar i lár na 1960idí, chruthaigh Roger Penrose agus Stephen Hawking córas teoirimí uatha, as ar lean sé dá mba rud é go raibh titim imtharraingteach tar éis tarlú cheana féin, cé gur ceann gairid é, ba cheart go gcruthófaí uathúlacht de chineál éigin dá bharr. I gcás Schwarzschild, is uathúlacht uile-chuimsitheach agus uile-scriosta é seo a thugann an spás ar fad laistigh den léaslíne faoi seach. I dtuaslagán Kerr, iompraíonn an uatha ar bhealach difriúil agus, ní mór a rá, gan choinne. Nuair a shroicheann an taiscéalaí an léaslíne inmheánach, léiríonn uathúlacht Kerr a láithreacht - ach tarlaíonn sé go dtarlaíonn sé seo san am atá caite cúiseach líne dhomhanda an taiscéalaithe. Tá sé amhail is dá mbeadh an uathúlacht ann i gcónaí, ach go dtí anois ar mhothaigh an taiscéalaí a tionchar air. Déarfaidh tú gur iontach an rud é seo, agus tá sé fíor. Agus tá roinnt neamhréireachtaí sa phictiúr de spás-am, as a bhfuil sé soiléir freisin nach féidir a mheas an freagra deiridh.
Is í an chéad fhadhb a bhaineann le uathúlacht breathnadóir a shroicheann an léaslíne inmheánach san am atá caite ná nach féidir, ag an bpointe sin, cothromóidí Einstein a thuar go soiléir cad a tharlóidh don spás-am lasmuigh den léaslíne sin. Is é sin, ar bhealach, is féidir rud ar bith a bheith mar thoradh ar uathúlacht. B'fhéidir gur féidir an rud a tharlóidh i ndáiríre a mhíniú dúinn trí theoiric an domhantarraingthe chandamach, ach ní thugann cothromóidí Einstein aon seans dúinn é seo a bheith ar an eolas. Díreach as fiosracht, déanaimid cur síos thíos ar cad a tharlóidh má éilíonn muid go mbeadh trasnú na spéire spás-ama chomh réidh agus is féidir go matamaiticiúil (má tá na feidhmeanna méadracha, mar a deir na matamaiticeoirí, "anailíseach"), ach níl aon bhunús fisiceach soiléir ann do toimhde den sórt sin. Go deimhin, tugann an dara fadhb leis an léaslíne inmheánach le fios go díreach a mhalairt: sa Cruinne fíor, ina bhfuil ábhar agus fuinneamh taobh amuigh de na poill dubha, éiríonn spás-am ar an léaslíne inmheánach an-míchothrom, agus forbraíonn uathúlacht lúb-mhaith ann. . Ní fheidhmíonn sé chomh millteach le fórsa taoide gan teorainn na uathúlachta i dtuaslagán Schwarzschild, ach ar aon chuma, cuireann a láithreacht amhras ar na hiarmhairtí a leanann ó choincheap na bhfeidhmeanna anailíse míne. B'fhéidir go bhfuil sé seo go maith - baineann rudaí an-aisteach leis an toimhde go bhfuil síneadh anailíse ann.
Go bunúsach, oibríonn meaisín ama i réimse na gcuar timelike dúnta. I bhfad ón uathúlacht, níl aon chuair dúnta cosúil le ham, agus seachas na fórsaí repulsive timpeall an uatha, breathnaíonn spás-am go hiomlán gnáth. Mar sin féin, tá conairí ann (níl siad geodasacha, mar sin ní mór duit inneall roicéad) a thabharfaidh tú go dtí an réigiún de chuair dúnta timelike. Nuair a bhíonn tú ann, is féidir leat bogadh i dtreo ar bith ar an t-chomhordanáid, is é sin am an bhreathnóra i bhfad i gcéin, ach i do chuid ama féin, beidh tú fós ag bogadh ar aghaidh i gcónaí. Agus ciallaíonn sé seo gur féidir leat dul go dtí aon phointe ama t mian leat, agus ansin filleadh ar chuid iargúlta den spás-am - agus fiú teacht ann sula dtéann tú. Ar ndóigh, tagann na paradacsa go léir a bhaineann leis an smaoineamh ar thaisteal ama ar an saol anois: mar shampla, cad más rud é, trí shiúlóid ama a dhéanamh, gur chuir tú ina luí ort féin an t-am atá caite a thabhairt suas? Ach cé acu is féidir a leithéid de spás-am a bheith ann, agus conas is féidir na paradacsa a bhaineann leis a réiteach, is ceisteanna nach bhfuil faoi raon feidhme an leabhair seo. Mar sin féin, díreach mar atá le fadhb an "uathúlacht ghorm" ar an léaslíne inmheánach, tá comharthaí sa choibhneasacht ghinearálta go bhfuil réigiúin an spáis ama le cuair dúnta timelike éagobhsaí: a luaithe a dhéanann tú iarracht ceann de na cuair seo a mheaitseáil le méid áirithe maise nó fuinnimh, is féidir leis na réimsí seo a bheith uatha. Ina theannta sin, agus na poill dhubha a bhíonn inár gCruinne á rothlú, is í an “uathúlacht ghorm” féin a chuireann cosc ar réigiún maiseanna diúltacha a fhoirmiú (agus na cruinneanna eile Kerr go léir a dtéann na poill bhána isteach iontu). Mar sin féin, is suimiúil an fhíric go gceadaíonn an choibhneasacht ghinearálta réitigh aisteach den sórt sin. Ar ndóigh, tá sé éasca iad a dhearbhú go paiteolaíoch, ach ná déanaimis dearmad gur dúirt Einstein féin agus go leor dá chomhghleacaithe an rud céanna faoi phoill dhubh.
» Le haghaidh tuilleadh eolais faoin leabhar, tabhair cuairt le do thoil
Le haghaidh Khabrozhiteli lascaine 25% ar an cúpón - Poill dhubh
Nuair a íoctar an leagan páipéir den leabhar, seoltar leagan leictreonach den leabhar chuig an ríomhphost.
Foinse: will.com