Չնայած թեմայի բարդությանը, Փրինսթոնի համալսարանի պրոֆեսոր Սթիվեն Գաբսերը առաջարկում է հակիրճ, մատչելի և զվարճալի ներածություն ֆիզիկայի այսօր ամենաքննարկվող ոլորտներից մեկի վերաբերյալ: Սև անցքերը իրական առարկաներ են, ոչ միայն մտքի փորձ: Սև խոռոչները չափազանց հարմար են տեսական տեսանկյունից, քանի որ դրանք մաթեմատիկորեն շատ ավելի պարզ են, քան աստղաֆիզիկական օբյեկտների մեծ մասը, ինչպիսիք են աստղերը: Ամեն ինչ տարօրինակ է դառնում, երբ պարզվում է, որ սև խոռոչներն իրականում այդքան էլ սև չեն:
Ի՞նչ կա իրականում նրանց ներսում: Ինչպե՞ս կարող եք պատկերացնել, թե ինչպես եք ընկնում սև խոռոչի մեջ: Կամ գուցե մենք արդեն ընկնում ենք դրա մեջ և պարզապես դեռ չգիտե՞նք դրա մասին:
Քերի երկրաչափության մեջ կան գեոդեզիական ուղեծրեր, որոնք ամբողջությամբ փակված են էրգոսֆերայում, հետևյալ հատկությամբ. դրանց երկայնքով շարժվող մասնիկները ունեն բացասական պոտենցիալ էներգիաներ, որոնք բացարձակ արժեքով գերազանցում են այս մասնիկների մնացած զանգվածները և կինետիկ էներգիաները միասին վերցրած: Սա նշանակում է, որ այս մասնիկների ընդհանուր էներգիան բացասական է։ Հենց այս հանգամանքն է օգտագործվում Պենրոզի գործընթացում։ Էրգոսֆերայի ներսում լինելով՝ էներգիա արդյունահանող նավը արկ է կրակում այնպես, որ այն շարժվում է այդ ուղեծրերից մեկի երկայնքով բացասական էներգիայով։ Ըստ էներգիայի պահպանման օրենքի՝ նավը ստանում է բավականաչափ կինետիկ էներգիա՝ փոխհատուցելու արկի էներգիային համարժեք կորցրած հանգստի զանգվածը, և ի հավելումն արկի զուտ բացասական էներգիայի դրական համարժեքը ստանալու։ Քանի որ արկը կրակելուց հետո պետք է անհետանա սև խոռոչի մեջ, լավ կլինի այն պատրաստել ինչ-որ թափոններից։ Մի կողմից, սև խոռոչը դեռևս ամեն ինչ ուտելու է, բայց մյուս կողմից՝ այն մեզ ավելի շատ էներգիա կվերադարձնի, քան մենք ներդրել ենք։ Այսպիսով, բացի այդ, մեր գնած էներգիան կլինի «կանաչ»:
Էներգիայի առավելագույն քանակությունը, որը կարելի է կորզել Քերի սև անցքից, կախված է նրանից, թե որքան արագ է պտտվում անցքը: Ամենածայրահեղ դեպքում (պտտման հնարավոր առավելագույն արագությամբ) տարածության ժամանակի պտտման էներգիան կազմում է սև խոռոչի ընդհանուր էներգիայի մոտավորապես 29%-ը։ Սա կարող է թվալ շատ քիչ, բայց հիշեք, որ դա ընդհանուր հանգստի զանգվածի մի մասն է: Համեմատության համար հիշեք, որ ռադիոակտիվ քայքայման էներգիայով սնվող միջուկային ռեակտորներն օգտագործում են հանգստի զանգվածին համարժեք էներգիայի մեկ տոկոսից պակաս:
Պտտվող սև խոռոչի հորիզոնի ներսում տարածության ժամանակի երկրաչափությունը կտրուկ տարբերվում է Շվարցշիլդի տարածաժամանակից։ Եկեք հետևենք մեր հետաքննությանը և տեսնենք, թե ինչ է տեղի ունենում: Սկզբում ամեն ինչ նման է Շվարցշիլդի գործին։ Ինչպես նախկինում, տիեզերական ժամանակը սկսում է փլուզվել՝ իր հետ միասին ամեն ինչ քարշ տալով դեպի սև խոռոչի կենտրոն, և մակընթացային ուժերը սկսում են աճել։ Բայց Քերի դեպքում, մինչ շառավիղը զրոյի կհասնի, փլուզումը դանդաղում է և սկսում է շրջվել: Արագ պտտվող սև խոռոչում դա տեղի կունենա շատ ավելի վաղ, քան մակընթացային ուժերը այնքան ուժեղ կլինեն, որպեսզի սպառնան զոնդի ամբողջականությանը: Ինտուիտիվ հասկանալու համար, թե ինչու է դա տեղի ունենում, հիշենք, որ նյուտոնյան մեխանիկայի մեջ պտտման ժամանակ առաջանում է այսպես կոչված կենտրոնախույս ուժ։ Այս ուժը հիմնական ֆիզիկական ուժերից չէ. այն առաջանում է հիմնարար ուժերի համակցված գործողության արդյունքում, որն անհրաժեշտ է պտտման վիճակ ապահովելու համար։ Արդյունքը կարելի է դիտարկել որպես դեպի դուրս ուղղված արդյունավետ ուժ՝ կենտրոնախույս ուժ։ Դուք դա զգում եք արագ ընթացող մեքենայի կտրուկ շրջադարձի վրա: Եվ եթե երբևէ եղել եք կարուսելի վրա, գիտեք, որ որքան արագ է այն պտտվում, այնքան ավելի ամուր պետք է բռնեք ռելսերից, քանի որ եթե բաց թողնեք, դուրս կշպրտվեք: Տարածություն-ժամանակի այս անալոգիան իդեալական չէ, բայց այն ճիշտ է փոխանցում իմաստը: Կերրի սև խոռոչի տարածաժամանակի անկյունային իմպուլսը ապահովում է արդյունավետ կենտրոնախույս ուժ, որը հակազդում է գրավիտացիոն ձգմանը: Երբ հորիզոնում փլուզումը ձգում է տարածությունը դեպի ավելի փոքր շառավիղներ, կենտրոնախույս ուժը մեծանում է և, ի վերջո, կարող է սկզբում հակազդել փլուզմանը, այնուհետև հակադարձել այն:
Այն պահին, երբ փլուզումը դադարում է, զոնդը հասնում է մի մակարդակի, որը կոչվում է սև խոռոչի ներքին հորիզոն։ Այս պահին մակընթացային ուժերը փոքր են, և զոնդը, երբ այն հատում է իրադարձությունների հորիզոնը, միայն սահմանափակ ժամանակ է պահանջում դրան հասնելու համար: Այնուամենայնիվ, միայն այն պատճառով, որ տարածական ժամանակը դադարել է փլուզվել, չի նշանակում, որ մեր խնդիրներն ավարտվել են, և որ պտույտը ինչ-որ կերպ վերացրել է Շվարցշիլդի սև խոռոչի եզակիությունը: Սա դեռ երկար ճանապարհ է: Ի վերջո, դեռևս 1960-ականների կեսերին Ռոջեր Փենրոուզը և Սթիվեն Հոքինգը ապացուցեցին եզակիության թեորեմների համակարգ, որից հետևում էր, որ եթե լինի գրավիտացիոն փլուզում, նույնիսկ կարճ, ապա դրա արդյունքում պետք է ձևավորվի եզակիության ինչ-որ ձև: Շվարցշիլդի դեպքում սա համապարփակ և ջախջախիչ եզակիություն է, որը հպատակեցնում է ամբողջ տարածությունը հորիզոնում: Քերի լուծման մեջ եզակիությունն իրեն այլ կերպ է պահում և, պետք է ասեմ, միանգամայն անսպասելի։ Երբ զոնդը հասնում է ներքին հորիզոնին, Քերի եզակիությունը բացահայտում է իր ներկայությունը, բայց պարզվում է, որ այն գտնվում է զոնդի աշխարհի պատճառահետևանքային անցյալում: Թվում էր, թե եզակիությունը միշտ եղել է այնտեղ, բայց միայն այժմ զոնդը զգաց, որ իր ազդեցությունը հասնում է իրեն: Դուք կասեք, որ սա ֆանտաստիկ է հնչում, և դա ճիշտ է։ Իսկ տարածություն-ժամանակի պատկերում կան մի քանի անհամապատասխանություններ, որոնցից պարզ է դառնում նաև, որ այս պատասխանը վերջնական համարվել չի կարող։
Ներքին հորիզոնին հասնող դիտորդի անցյալում հայտնվող եզակիության առաջին խնդիրն այն է, որ այդ պահին Էյնշտեյնի հավասարումները չեն կարող եզակիորեն կանխատեսել, թե ինչ կլինի այդ հորիզոնից դուրս տարած ժամանակի հետ: Այսինքն, ինչ-որ առումով եզակիության առկայությունը կարող է հանգեցնել ամեն ինչի: Թերևս այն, ինչ իրականում տեղի կունենա, կարելի է բացատրել մեզ քվանտային գրավիտացիայի տեսությամբ, սակայն Էյնշտեյնի հավասարումները մեզ հնարավորություն չեն տալիս իմանալու: Հետաքրքրությունից ելնելով, մենք ստորև նկարագրում ենք, թե ինչ տեղի կունենա, եթե պահանջենք, որ տարածա-ժամանակային հորիզոնի հատումը մաթեմատիկորեն հնարավորինս հարթ լինի (եթե մետրային ֆունկցիաները, ինչպես ասում են մաթեմատիկոսները, «վերլուծական» լինեին), բայց հստակ ֆիզիկական հիմք չկա։ նման ենթադրության համար No. Ըստ էության, ներքին հորիզոնի հետ կապված երկրորդ խնդիրը ճիշտ հակառակն է հուշում. իրական Տիեզերքում, որտեղ նյութն ու էներգիան գոյություն ունեն սև խոռոչներից դուրս, ներքին հորիզոնում տարածությունը դառնում է շատ կոպիտ, և այնտեղ զարգանում է օղակի եզակիություն: Այն այնքան կործանարար չէ, որքան եզակիության անսահման մակընթացային ուժը Շվարցշիլդի լուծման մեջ, բայց ամեն դեպքում դրա առկայությունը կասկածի տակ է դնում սահուն վերլուծական գործառույթների գաղափարից բխող հետևանքները: Միգուցե սա լավ բան է. վերլուծական ընդլայնման ենթադրությունը շատ տարօրինակ բաներ է ենթադրում։
Ըստ էության, ժամանակի մեքենան գործում է փակ ժամանակի կորերի շրջանում: Եզակիությունից հեռու՝ փակ ժամանակի կորեր չկան, և բացի եզակիության շրջանի վանող ուժերից, տարածաժամանակը լիովին նորմալ է թվում։ Այնուամենայնիվ, կան հետագծեր (դրանք գեոդեզիական չեն, հետևաբար ձեզ հրթիռային շարժիչ է պետք), որոնք ձեզ կտանեն փակ ժամանակային կորերի շրջան։ Հենց այնտեղ լինեք, դուք կարող եք շարժվել ցանկացած ուղղությամբ t կոորդինատի երկայնքով, որը հեռավոր դիտորդի ժամանակն է, բայց ձեր ժամանակում դուք դեռ միշտ առաջ եք շարժվելու: Սա նշանակում է, որ դուք կարող եք գնալ ցանկացած ժամանակ, երբ ցանկանում եք, այնուհետև վերադառնալ տարածություն-ժամանակի հեռավոր հատված, և նույնիսկ հասնել այնտեղ գնալուց առաջ: Իհարկե, այժմ կյանքի են կոչվում ժամանակի ճանապարհորդության գաղափարի հետ կապված բոլոր պարադոքսները. օրինակ, ի՞նչ կլիներ, եթե ժամանակի ընթացքում քայլելով համոզեիք ձեր անցյալին հրաժարվել դրանից: Բայց արդյոք նման տեսակի տարածություն-ժամանակը կարող է գոյություն ունենալ և ինչպես կարելի է լուծել դրա հետ կապված պարադոքսները, այս գրքի շրջանակներից դուրս հարցեր են: Այնուամենայնիվ, ինչպես ներքին հորիզոնում «կապույտ եզակիության» խնդրի դեպքում, հարաբերականության ընդհանուր տեսությունը ցուցումներ է պարունակում, որ ժամանակի փակ կորերով տարածություն-ժամանակի շրջանները անկայուն են. հենց որ փորձում եք միավորել զանգվածի կամ էներգիայի ինչ-որ քանակություն։ , այս շրջանները կարող են դառնալ եզակի։ Ավելին, պտտվող սև խոռոչներում, որոնք ձևավորվում են մեր Տիեզերքում, հենց «կապույտ եզակիությունն» է, որը կարող է կանխել բացասական զանգվածների շրջանի ձևավորումը (և Քերի մյուս բոլոր տիեզերքները, որտեղ սպիտակ անցքերը տանում են): Այնուամենայնիվ, ինտրիգային է այն փաստը, որ ընդհանուր հարաբերականությունը թույլ է տալիս նման տարօրինակ լուծումներ գտնել։ Իհարկե, հեշտ է դրանք պաթոլոգիա հայտարարելը, բայց չմոռանանք, որ ինքը Էյնշտեյնը և իր ժամանակակիցներից շատերը նույն բանն են ասել սև խոռոչների մասին:
» Գրքի մասին ավելի մանրամասն կարող եք գտնել այստեղ
Khabrozhiteley-ի համար 25% զեղչ՝ օգտագործելով կտրոնը - Սև անցքեր
Գրքի թղթային տարբերակի վճարումից հետո էլեկտրոնային փոստով կուղարկվի գրքի էլեկտրոնային տարբերակը:
Source: www.habr.com