Senadyan kerumitan topik kasebut, profesor Universitas Princeton Stephen Gubser nawakake introduksi sing ringkes, bisa diakses, lan nyenengake kanggo salah sawijining bidang fisika sing paling dibahas saiki. Black hole minangka obyek nyata, ora mung eksperimen pamikiran! Bolongan ireng pancen trep banget saka sudut pandang teori, amarga sacara matématis luwih gampang tinimbang obyek astrofisika, kayata lintang. Kahanan dadi aneh nalika dadi metu sing bolongan ireng ora tenan sing ireng sawise kabeh.
Apa sing sejatine ana ing njero dheweke? Kepiye sampeyan bisa mbayangake yen sampeyan tiba ing bolongan ireng? Utawa mungkin kita wis tiba lan durung ngerti babagan iki?
Ing géomètri Kerr, ana orbit geodesik, sing ditutupi kanthi lengkap ing ergosfer, kanthi sifat ing ngisor iki: partikel sing obah ing sadawane nduweni energi potensial negatif sing ngluwihi nilai absolut saka massa sisa lan energi kinetik saka partikel kasebut. Iki tegese energi total partikel kasebut negatif. Kahanan iki sing digunakake ing proses Penrose. Nalika ing jero ergosphere, kapal sing ngekstrak energi ngobong proyektil kanthi cara sing obah ing salah sawijining orbit kasebut kanthi energi negatif. Miturut hukum konservasi energi, kapal entuk energi kinetik sing cukup kanggo ngimbangi massa sisa sing ilang sing padha karo energi proyektil, lan saliyane entuk padha karo positif energi negatif proyektil. Wiwit projectile kudu ilang menyang bolongan ireng sawise kang murub, iku bakal apik kanggo nggawe saka sawetara jenis sampah. Ing tangan siji, bolongan ireng isih bakal mangan apa-apa, nanging ing tangan liyane, iku bakal bali kanggo kita luwih energi saka kita nandur modhal. Dadi, saliyane, energi sing kita tuku bakal "ijo"!
Jumlah maksimum energi sing bisa dijupuk saka bolongan ireng Kerr gumantung carane cepet bolongan wis Spinning. Ing kasus sing paling ekstrem (kanthi kacepetan rotasi maksimal), energi rotasi spasi-wektu kira-kira 29% saka total energi bolongan ireng. Iki bisa uga ora koyone akeh, nanging elinga yen iku bagian sekedhik saka total massa liyane! Kanggo mbandhingake, elinga yen reaktor nuklir sing didhukung dening energi peluruhan radioaktif nggunakake kurang saka sepersepuluh persen saka energi sing padha karo massa istirahat.
Geometri spasi-wektu ing jero cakrawala bolongan ireng sing muter beda banget karo spasi-wektu Schwarzschild. Ayo tindakake probe kita lan ndeleng apa sing kedadeyan. Ing wiwitan, kabeh katon padha karo kasus Schwarzschild. Kaya sadurunge, spacetime wiwit ambruk, nyeret kabeh menyang tengah bolongan ireng, lan pasukan pasang surut wiwit tuwuh. Nanging ing kasus Kerr, sadurunge radius dadi nul, ambruk slows mudhun lan wiwit mbalikke. Ing bolongan ireng puteran kanthi cepet, iki bakal kelakon dawa sadurunge pasukan pasang surut dadi cukup kuwat kanggo ngancam integritas probe. Kanggo intuisi ngerti sebabe kedadeyan kasebut, ayo elinga yen ing mekanika Newtonian, sajrone rotasi, ana sing diarani gaya centrifugal. Kekuwatan iki dudu salah sawijining kekuwatan fisik dhasar: muncul minangka akibat saka aksi gabungan saka pasukan dhasar, sing perlu kanggo njamin kahanan rotasi. Asil kasebut bisa dianggep minangka gaya efektif sing diarahake metu - gaya sentrifugal. Sampeyan aran iku ing giliran cetha ing mobil obah cepet. Lan yen sampeyan wis tau numpak carousel, sampeyan ngerti yen luwih cepet muter, luwih kenceng sampeyan kudu nyekel ril amarga yen sampeyan ngeculake, sampeyan bakal dibuwang metu. Analogi kanggo spasi-wektu iki ora becik, nanging bisa nggayuh titik kasebut kanthi bener. Momentum sudut ing spacetime bolongan ireng Kerr menehi gaya centrifugal efektif sing counteracts tarikan gravitasi. Nalika ambruk ing cakrawala narik spasi-wektu menyang radii sing luwih cilik, gaya sentrifugal mundhak lan pungkasane bisa nglawan ambruk kasebut lan banjur mbalikke.
Ing wayahe nalika ambruk mandheg, probe tekan tingkat disebut cakrawala njero bolongan ireng. Ing wektu iki, pasukan pasang surut cilik, lan probe, yen wis nyabrang cakrawala acara, mung butuh wektu sing winates kanggo nggayuh. Nanging, mung amarga spacetime wis mandheg ambruk ora ateges masalah kita wis rampung lan rotasi wis ngilangi singularitas ing bolongan ireng Schwarzschild. Iki isih adoh! Sawise kabeh, ing pertengahan taun 1960-an, Roger Penrose lan Stephen Hawking mbuktekake sistem teorema singularitas, sing banjur yen ana ambruk gravitasi, sanajan sing cendhak, mula sawetara wujud singularitas kudu dibentuk. Ing kasus Schwarzschild, iki minangka singularitas kabeh-nyakup lan kabeh-ngremehake sing subjugates kabeh spasi ing cakrawala. Ing solusi Kerr, singularitas tumindak kanthi beda lan, aku kudu ngomong, kanthi ora sengaja. Nalika probe tekan cakrawala utama, singularitas Kerr ngungkapake ngarsane-nanging ternyata ana ing jaman kepungkur sing nyebabake garis dunia probe. Kaya-kaya wis ana singularitas, nanging saiki panyelidik ngrasakake pengaruhe nganti tekan. Sampeyan bakal ngomong sing iki muni Fantastic, lan iku bener. Lan ana sawetara inconsistencies ing gambar saka papan-wektu, saka kang uga cetha yen jawaban iki ora bisa dianggep final.
Masalah pisanan babagan singularitas sing katon ing jaman kepungkur saka pengamat sing tekan cakrawala batin yaiku yen ing wektu kasebut persamaan Einstein ora bisa prédhiksi kanthi unik apa sing bakal kelakon ing ruang wektu ing njaba cakrawala kasebut. Tegese, anane singularitas bisa nyebabake apa wae. Mbok menawa apa sing bakal kelakon bisa diterangake karo teori gravitasi kuantum, nanging persamaan Einstein ora menehi kesempatan kanggo ngerti. Mung amarga kapentingan, kita njlèntrèhaké ing ngisor iki apa sing bakal kelakon yen kita mbutuhake persimpangan saka cakrawala spacetime dadi lancar sabisa matématis (yen fungsi metrik padha, minangka matématikawan ngomong, "analitik"), nanging ora ana basis fisik sing cetha. kanggo asumsi kuwi No. Intine, masalah kaloro karo cakrawala batin nuduhake persis ngelawan: ing Alam Semesta sing nyata, ing ngendi materi lan energi ana ing njaba bolongan ireng, spasi-wektu ing cakrawala njero dadi kasar banget, lan singularitas kaya loop berkembang ing kono. Iku ora ngrusak minangka pasukan pasang surut tanpa wates saka singularitas ing solusi Schwarzschild, nanging ing kasus apa wae ngarsane mamang ing jalaran saka idea saka fungsi analitik Gamelan. Mbok menawa iki apik - asumsi ekspansi analitis mbutuhake perkara sing aneh banget.
Intine, mesin wektu beroperasi ing wilayah kurva timelike sing ditutup. Adoh saka singularitas, ora ana kurva timelike sing ditutup, lan kajaba saka pasukan repulsive ing wilayah singularitas, spacetime katon normal. Nanging, ana lintasan (ora geodesik, dadi sampeyan butuh mesin roket) sing bakal nggawa sampeyan menyang wilayah kurva timelike sing ditutup. Sawise sampeyan ana, sampeyan bisa pindhah menyang sembarang arah ing sadawane t koordinat, yaiku wektu pengamat sing adoh, nanging ing wektu sampeyan sampeyan isih bakal maju. Iki tegese sampeyan bisa pindhah menyang sembarang wektu t sampeyan pengin, lan banjur bali menyang bagean adoh saka papan-wektu - lan malah teka ana sadurunge sampeyan lunga. Mesthine, saiki kabeh paradoks sing ana gandhengane karo ide perjalanan wektu urip: umpamane, kepiye yen, kanthi mlaku-mlaku, sampeyan bisa ngyakinake awake dhewe kanggo nyerah? Nanging apa jenis ruang-wektu bisa ana lan kepiye paradoks sing ana gandhengane bisa dirampungake minangka pitakonan sing ngluwihi ruang lingkup buku iki. Nanging, kaya masalah "singularitas biru" ing cakrawala utama, relativitas umum ngemot indikasi yen wilayah ruang-wektu kanthi kurva timelike tertutup ora stabil: sanalika sampeyan nyoba nggabungake sawetara jinis massa utawa energi. , wilayah kasebut bisa dadi tunggal. Kajaba iku, ing bolongan ireng puteran sing dibentuk ing Semesta kita, "singularitas biru" dhewe sing bisa nyegah pembentukan wilayah massa negatif (lan kabeh alam semesta liyane Kerr sing ana bolongan putih). Nanging, kasunyatan sing relativitas umum ngidini kanggo solusi aneh kuwi nyenengake. Mesthi, iku gampang kanggo wara-wara mau patologi, nanging aja lali sing Einstein piyambak lan akeh contemporaries ngandika bab sing padha bab bolongan ireng.
» Rincian liyane babagan buku bisa ditemokake ing
Kanggo Khabrozhiteley diskon 25% nggunakake kupon - bolongan ireng
Sawise mbayar kanggo versi kertas saka buku, versi elektronik saka buku bakal dikirim dening e-mail.
Source: www.habr.com