"ປື້ມນ້ອຍໆຂອງຂຸມດໍາ"

ເຖິງວ່າຈະມີຄວາມສັບສົນຂອງຫົວຂໍ້, ສາດສະດາຈານ Stephen Gubser ມະຫາວິທະຍາໄລ Princeton ສະເຫນີບົດແນະນໍາທີ່ຊັດເຈນ, ເຂົ້າເຖິງໄດ້, ແລະມ່ວນຊື່ນກັບຫນຶ່ງໃນພື້ນທີ່ທີ່ມີການໂຕ້ຖຽງກັນຫຼາຍທີ່ສຸດຂອງຟີຊິກໃນມື້ນີ້. ຂຸມດຳແມ່ນວັດຖຸຂອງແທ້, ບໍ່ພຽງແຕ່ເປັນການທົດລອງທາງຄວາມຄິດ! ຂຸມດຳແມ່ນມີຄວາມສະດວກສະບາຍທີ່ສຸດຈາກທັດສະນະທາງທິດສະດີ, ເພາະວ່າພວກມັນແມ່ນທາງຄະນິດສາດທີ່ງ່າຍດາຍກວ່າວັດຖຸທາງອາວະກາດສ່ວນໃຫຍ່, ເຊັ່ນດາວ. ສິ່ງທີ່ແປກປະຫຼາດເມື່ອມັນປາກົດວ່າຂຸມດໍາບໍ່ແມ່ນສີດໍາແທ້ໆ.

ແມ່ນຫຍັງຢູ່ໃນພວກມັນແທ້ໆ? ເຈົ້າ​ຈະ​ນຶກ​ພາບ​ໄດ້​ແນວ​ໃດ​ວ່າ​ຕົກ​ຢູ່​ໃນ​ຂຸມ​ດຳ? ຫຼືບາງທີພວກເຮົາຕົກຢູ່ໃນມັນແລ້ວແລະພຽງແຕ່ບໍ່ຮູ້ກ່ຽວກັບມັນບໍ?

ໃນ Kerr ເລຂາຄະນິດ, ມີວົງໂຄຈອນ geodesic, ຖືກປິດລ້ອມຢ່າງສົມບູນໃນ ergosphere, ໂດຍມີຄຸນສົມບັດດັ່ງຕໍ່ໄປນີ້: ອະນຸພາກທີ່ເຄື່ອນຍ້າຍຕາມພວກມັນມີພະລັງງານທາງລົບທີ່ມີທ່າແຮງທາງລົບຫຼາຍກວ່າມູນຄ່າຢ່າງແທ້ຈິງຂອງມະຫາຊົນສ່ວນທີ່ເຫຼືອແລະພະລັງງານ kinetic ຂອງອະນຸພາກເຫຼົ່ານີ້ຖືກນໍາມາຮ່ວມກັນ. ນີ້ຫມາຍຄວາມວ່າພະລັງງານທັງຫມົດຂອງອະນຸພາກເຫຼົ່ານີ້ແມ່ນລົບ. ມັນແມ່ນສະຖານະການນີ້ທີ່ໃຊ້ໃນຂະບວນການ Penrose. ໃນຂະນະທີ່ຢູ່ໃນ ergosphere, ເຮືອທີ່ສະກັດເອົາພະລັງງານໄດ້ຍິງລູກສອນໄຟໃນລັກສະນະທີ່ມັນເຄື່ອນຍ້າຍໄປຕາມຫນຶ່ງໃນວົງໂຄຈອນເຫຼົ່ານີ້ດ້ວຍພະລັງງານທາງລົບ. ອີງຕາມກົດຫມາຍຂອງການອະນຸລັກພະລັງງານ, ເຮືອໄດ້ຮັບພະລັງງານ kinetic ພຽງພໍເພື່ອຊົດເຊີຍມະຫາຊົນສ່ວນທີ່ເຫຼືອທີ່ສູນເສຍໄປທຽບເທົ່າກັບພະລັງງານຂອງ projectile, ແລະນອກເຫນືອຈາກການໄດ້ຮັບຜົນບວກຂອງພະລັງງານລົບສຸດທິຂອງ projectile. ເນື່ອງຈາກ projectile ຄວນຈະຫາຍໄປເຂົ້າໄປໃນຂຸມດໍາຫຼັງຈາກຖືກຍິງ, ມັນຈະເປັນການດີທີ່ຈະເຮັດໃຫ້ມັນມາຈາກສິ່ງເສດເຫຼືອບາງຊະນິດ. ໃນອີກດ້ານຫນຶ່ງ, ຂຸມດໍາຍັງຈະກິນຫຍັງ, ແຕ່ອີກດ້ານຫນຶ່ງ, ມັນຈະສົ່ງຄືນພະລັງງານໃຫ້ພວກເຮົາຫຼາຍກ່ວາທີ່ພວກເຮົາໄດ້ລົງທຶນ. ດັ່ງນັ້ນ, ນອກຈາກນັ້ນ, ພະລັງງານທີ່ພວກເຮົາຊື້ຈະເປັນ "ສີຂຽວ"!

ຈໍານວນພະລັງງານສູງສຸດທີ່ສາມາດສະກັດອອກຈາກຂຸມດໍາ Kerr ແມ່ນຂຶ້ນກັບຄວາມໄວຂອງຂຸມແມ່ນ spinning. ໃນກໍລະນີທີ່ຮ້າຍແຮງທີ່ສຸດ (ໃນຄວາມໄວສູງສຸດທີ່ເປັນໄປໄດ້), ພະລັງງານຫມຸນຂອງຍານອະວະກາດກວມເອົາປະມານ 29% ຂອງພະລັງງານທັງຫມົດຂອງຂຸມດໍາ. ນີ້ອາດຈະບໍ່ເບິ່ງຄືວ່າຫຼາຍ, ແຕ່ຈື່ໄວ້ວ່າມັນແມ່ນສ່ວນຫນຶ່ງຂອງມະຫາຊົນສ່ວນທີ່ເຫຼືອທັງຫມົດ! ສໍາລັບການປຽບທຽບ, ຈື່ໄວ້ວ່າເຕົາປະຕິກອນນິວເຄລຍທີ່ຂັບເຄື່ອນໂດຍພະລັງງານການທໍາລາຍ radioactive ໃຊ້ຫນ້ອຍກວ່າຫນຶ່ງສ່ວນສິບຂອງຫນຶ່ງເປີເຊັນຂອງພະລັງງານທຽບເທົ່າກັບມະຫາຊົນສ່ວນທີ່ເຫຼືອ.

ເລຂາຄະນິດຂອງຍານອະວະກາດພາຍໃນຂອບເຂດຂອງຂຸມດໍາທີ່ໝູນວຽນແມ່ນແຕກຕ່າງກັນຢ່າງຫຼວງຫຼາຍກັບເວລາອະວະກາດ Schwarzschild. ໃຫ້ຕິດຕາມການສືບສວນຂອງພວກເຮົາແລະເບິ່ງວ່າມີຫຍັງເກີດຂື້ນ. ໃນຕອນທໍາອິດ, ທຸກສິ່ງທຸກຢ່າງເບິ່ງຄືວ່າຄ້າຍຄືກັນກັບກໍລະນີ Schwarzschild. ດັ່ງທີ່ຜ່ານມາ, ຍານອະວະກາດເລີ່ມຍຸບລົງ, ລາກທຸກຢ່າງພ້ອມກັບມັນໄປສູ່ຈຸດໃຈກາງຂອງຂຸມດຳ, ແລະກຳລັງຂອງນ້ຳທະເລເລີ່ມເຕີບໃຫຍ່. ແຕ່ໃນກໍລະນີ Kerr, ກ່ອນທີ່ລັດສະໝີຈະໄປຫາສູນ, ການພັງທະລາຍຈະຊ້າລົງ ແລະເລີ່ມປີ້ນຄືນ. ໃນຂຸມດໍາທີ່ໝູນວຽນໄປມາຢ່າງໄວ, ນີ້ຈະເກີດຂຶ້ນດົນນານກ່ອນທີ່ກະແສນໍ້າຈະແຂງແຮງພໍທີ່ຈະຂົ່ມຂູ່ຄວາມສົມບູນຂອງຍານສຳຫຼວດ. ເພື່ອເຂົ້າໃຈຢ່າງຕັ້ງໃຈວ່າເປັນຫຍັງສິ່ງນີ້ເກີດຂື້ນ, ໃຫ້ພວກເຮົາຈື່ໄວ້ວ່າໃນກົນຈັກນິວຕັນ, ໃນລະຫວ່າງການຫມຸນ, ອັນທີ່ເອີ້ນວ່າແຮງ centrifugal ເກີດຂື້ນ. ກໍາລັງນີ້ບໍ່ແມ່ນຫນຶ່ງຂອງກໍາລັງທາງດ້ານຮ່າງກາຍພື້ນຖານ: ມັນເກີດຂື້ນເປັນຜົນມາຈາກການປະຕິບັດລວມຂອງກໍາລັງພື້ນຖານ, ເຊິ່ງເປັນສິ່ງຈໍາເປັນເພື່ອຮັບປະກັນສະພາບຂອງການຫມຸນ. ຜົນໄດ້ຮັບສາມາດຄິດວ່າເປັນຜົນບັງຄັບໃຊ້ທີ່ມີປະສິດຕິຜົນທີ່ມຸ້ງໄປຂ້າງນອກ - ກໍາລັງສູນກາງ. ທ່ານຮູ້ສຶກວ່າມັນຢູ່ໃນລ້ຽວແຫຼມຢູ່ໃນລົດທີ່ເຄື່ອນທີ່ໄວ. ແລະຖ້າທ່ານເຄີຍຢູ່ເທິງ carousel, ທ່ານຮູ້ວ່າການທີ່ມັນຫມຸນໄວຂຶ້ນ, ທ່ານກໍ່ຕ້ອງຍຶດ rails ແຫນ້ນຂຶ້ນເພາະວ່າຖ້າທ່ານປ່ອຍໃຫ້ໄປ, ທ່ານຈະຖືກໂຍນອອກ. ການປຽບທຽບນີ້ສໍາລັບເວລາອາວະກາດແມ່ນບໍ່ເຫມາະສົມ, ແຕ່ມັນໄດ້ຮັບຈຸດທີ່ຖືກຕ້ອງ. ຊ່ວງເວລາເປັນລ່ຽມໃນຍານອະວະກາດຂອງຂຸມດຳ Kerr ສະໜອງກຳລັງແຮງສູນກາງທີ່ມີປະສິດທິຜົນທີ່ຕ້ານການດຶງແຮງໂນ້ມຖ່ວງ. ໃນຂະນະທີ່ການລົ້ມລົງພາຍໃນຂອບຟ້າຈະດຶງເວລາອາວະກາດໄປສູ່ລັດສະໝີທີ່ນ້ອຍລົງ, ແຮງດັນສູນກາງຈະເພີ່ມຂຶ້ນ ແລະໃນທີ່ສຸດກໍສາມາດຕ້ານການພັງລົງໄດ້ກ່ອນ ແລະຈາກນັ້ນປີ້ນກັບມັນ.

ຂະນະ​ທີ່​ການ​ພັງ​ລົງ​ຢຸດ​ລົງ, ຍານ​ສຳຫຼວດ​ໄດ້​ຮອດ​ລະດັບ​ທີ່​ເອີ້ນ​ວ່າ​ຂອບ​ເຂດ​ຂອງ​ຂຸມ​ດຳ. ໃນຈຸດນີ້, ກໍາລັງ tidal ແມ່ນຂະຫນາດນ້ອຍ, ແລະ probe, ເມື່ອມັນຂ້າມຂອບເຂດເຫດການ, ໃຊ້ເວລາພຽງແຕ່ຈໍານວນຈໍາກັດເພື່ອບັນລຸມັນ. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ພຽງແຕ່ເນື່ອງຈາກວ່າ spacetime ໄດ້ຢຸດເຊົາການຍຸບລົງບໍ່ໄດ້ຫມາຍຄວາມວ່າບັນຫາຂອງພວກເຮົາສິ້ນສຸດລົງແລະການຫມູນວຽນໄດ້ລົບລ້າງບາງຄວາມຫມາຍພາຍໃນຂຸມດໍາ Schwarzschild. ອັນນີ້ຍັງອີກໄກ! ຫຼັງຈາກທີ່ທັງຫມົດ, ກັບຄືນໄປບ່ອນໃນກາງຊຸມປີ 1960, Roger Penrose ແລະ Stephen Hawking ໄດ້ພິສູດລະບົບຂອງທິດສະດີບົດດຽວ, ຈາກທີ່ມັນປະຕິບັດຕາມວ່າຖ້າມີການລົ້ມລົງຂອງຄວາມໂນ້ມຖ່ວງ, ເຖິງແມ່ນວ່າສັ້ນ, ບາງຮູບແບບຂອງ singularity ຄວນຈະເປັນຜົນໄດ້ຮັບ. ໃນກໍລະນີ Schwarzschild, ນີ້ແມ່ນການລວມຕົວທີ່ກວມເອົາທັງຫມົດແລະທໍາລາຍທຸກຊ່ອງທີ່ subjugates ທັງຫມົດພາຍໃນຂອບເຂດ. ໃນການແກ້ໄຂຂອງ Kerr, ເອກະລັກປະຕິບັດຕົວແຕກຕ່າງກັນແລະ, ຂ້າພະເຈົ້າຕ້ອງເວົ້າວ່າ, ຂ້ອນຂ້າງບໍ່ຄາດຄິດ. ໃນເວລາທີ່ probe ໄປຮອດຂອບເຂດພາຍໃນ, Kerr singularity ເປີດເຜີຍການປະກົດຕົວຂອງມັນ - ແຕ່ມັນກາຍເປັນໃນອະດີດທີ່ເປັນສາເຫດຂອງໂລກ probe ຂອງໂລກ. ມັນຄືກັບວ່າຄວາມໂດດດ່ຽວມີຢູ່ສະ ເໝີ, ແຕ່ວ່າພຽງແຕ່ດຽວນີ້ຜູ້ສືບສວນຮູ້ສຶກວ່າອິດທິພົນຂອງມັນມາຮອດມັນ. ເຈົ້າ​ຈະ​ເວົ້າ​ວ່າ​ນີ້​ສຽງ​ທີ່​ຍິ່ງ​ໃຫຍ່​, ແລະ​ມັນ​ເປັນ​ຄວາມ​ຈິງ​. ແລະມີຄວາມບໍ່ສອດຄ່ອງຫຼາຍໃນຮູບຂອງເວລາອາວະກາດ, ຈາກນັ້ນມັນຍັງຊັດເຈນວ່າຄໍາຕອບນີ້ບໍ່ສາມາດພິຈາລະນາສຸດທ້າຍໄດ້.

ບັນຫາທໍາອິດທີ່ມີເອກະລັກທີ່ປາກົດຢູ່ໃນອະດີດຂອງຜູ້ສັງເກດການທີ່ໄປຮອດຂອບເຂດພາຍໃນແມ່ນວ່າສົມຜົນຂອງ Einstein ບໍ່ສາມາດຄາດເດົາໄດ້ຢ່າງເປັນເອກະລັກວ່າຈະມີຫຍັງເກີດຂື້ນກັບຍານອະວະກາດຢູ່ນອກຂອບເຂດນັ້ນ. ນັ້ນແມ່ນ, ໃນຄວາມຫມາຍ, ການປະກົດຕົວຂອງເອກະລັກສາມາດນໍາໄປສູ່ສິ່ງໃດ. ບາງທີສິ່ງທີ່ຈະເກີດຂຶ້ນຈິງສາມາດຖືກອະທິບາຍໃຫ້ພວກເຮົາໂດຍທິດສະດີຂອງແຮງໂນ້ມຖ່ວງຂອງ quantum, ແຕ່ສົມຜົນຂອງ Einstein ເຮັດໃຫ້ພວກເຮົາບໍ່ມີໂອກາດທີ່ຈະຮູ້. ບໍ່ສົນໃຈ, ພວກເຮົາອະທິບາຍຂ້າງລຸ່ມນີ້ສິ່ງທີ່ຈະເກີດຂື້ນຖ້າພວກເຮົາຕ້ອງການໃຫ້ຈຸດຕັດກັນຂອງຂອບເຂດຂອງ spacetime ກ້ຽງເທົ່າທີ່ເປັນໄປໄດ້ທາງຄະນິດສາດ (ຖ້າຫນ້າທີ່ metric ແມ່ນ, ດັ່ງທີ່ນັກຄະນິດສາດເວົ້າວ່າ, "ການວິເຄາະ"), ແຕ່ບໍ່ມີພື້ນຖານທາງດ້ານຮ່າງກາຍທີ່ຊັດເຈນ. ສໍາລັບການສົມມຸດຕິຖານດັ່ງກ່າວ No. ໂດຍເນື້ອແທ້ແລ້ວ, ບັນຫາທີສອງກ່ຽວກັບຂອບເຂດພາຍໃນຊີ້ໃຫ້ເຫັນກົງກັນຂ້າມຢ່າງແທ້ຈິງ: ໃນຈັກກະວານທີ່ແທ້ຈິງ, ວັດຖຸແລະພະລັງງານທີ່ມີຢູ່ຢູ່ນອກຂຸມດໍາ, ຊ່ວງເວລາຢູ່ໃນຂອບຟ້າພາຍໃນຈະກາຍເປັນທີ່ຫຍາບຄາຍຫຼາຍ, ແລະຄວາມໂດດດ່ຽວທີ່ຄ້າຍຄືກັບ loop ພັດທະນາຢູ່ທີ່ນັ້ນ. ມັນບໍ່ແມ່ນການທໍາລາຍເປັນຜົນບັງຄັບໃຊ້ tidal infinite ຂອງ singularity ໃນການແກ້ໄຂ Schwarzschild, ແຕ່ໃນກໍລະນີໃດກໍ່ຕາມການປະກົດຕົວຂອງມັນເຮັດໃຫ້ເກີດຄວາມສົງໃສໃນຜົນສະທ້ອນທີ່ຕິດຕາມມາຈາກຄວາມຄິດຂອງຫນ້າທີ່ການວິເຄາະທີ່ລຽບງ່າຍ. ບາງທີນີ້ແມ່ນສິ່ງທີ່ດີ - ການສົມມຸດຕິຖານຂອງການຂະຫຍາຍຕົວການວິເຄາະປະກອບມີສິ່ງທີ່ແປກປະຫຼາດຫຼາຍ.

ໂດຍເນື້ອແທ້ແລ້ວ, ເຄື່ອງເວລາເຮັດວຽກຢູ່ໃນພາກພື້ນຂອງເສັ້ນໂຄ້ງທີ່ຄ້າຍຄືກັບເວລາປິດ. ໄກຈາກຄວາມໂດດດ່ຽວ, ບໍ່ມີເສັ້ນໂຄ້ງຕາມເວລາປິດ, ແລະນອກເໜືອໄປຈາກກຳລັງທີ່ໜ້າລັງກຽດຢູ່ໃນພາກພື້ນຂອງເອກະລັກ, ເວລາອະວະກາດເບິ່ງຄືວ່າປົກກະຕິທັງໝົດ. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ມີ trajectories (ພວກເຂົາບໍ່ແມ່ນ geodesic, ດັ່ງນັ້ນທ່ານຕ້ອງການເຄື່ອງຈັກລູກ) ທີ່ຈະນໍາທ່ານໄປສູ່ພາກພື້ນຂອງເສັ້ນໂຄ້ງຕາມເວລາປິດ. ເມື່ອເຈົ້າຢູ່ທີ່ນັ້ນ, ເຈົ້າສາມາດເຄື່ອນຍ້າຍໄປໃນທິດທາງໃດກໍ່ຕາມຕາມເສັ້ນປະສານງານ t, ເຊິ່ງເປັນເວລາຂອງຜູ້ສັງເກດການຫ່າງໄກ, ແຕ່ໃນເວລາຂອງເຈົ້າເອງເຈົ້າຍັງຈະກ້າວໄປຂ້າງຫນ້າສະເຫມີ. ນີ້ ໝາຍ ຄວາມວ່າເຈົ້າສາມາດໄປໄດ້ທຸກເວລາທີ່ທ່ານຕ້ອງການ, ແລະຫຼັງຈາກນັ້ນກັບຄືນສູ່ພື້ນທີ່ຫ່າງໄກຂອງເວລາ - ແລະແມ້ແຕ່ມາຮອດບ່ອນນັ້ນກ່ອນທີ່ທ່ານຈະໄປ. ແນ່ນອນ, ດຽວນີ້ຄວາມຜິດຖຽງກັນທັງ ໝົດ ທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບຄວາມຄິດຂອງການເດີນທາງເວລາເຂົ້າມາໃນຊີວິດ: ຕົວຢ່າງ, ຈະເປັນແນວໃດຖ້າ, ໂດຍໃຊ້ເວລາຍ່າງ, ເຈົ້າຫມັ້ນໃຈຕົນເອງໃນອະດີດຂອງເຈົ້າໃຫ້ມັນຂຶ້ນ? ແຕ່ບໍ່ວ່າຈະເປັນປະເພດຂອງເວລາອາວະກາດດັ່ງກ່າວສາມາດມີຢູ່ໄດ້ແລະວິທີການ paradoxes ທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບມັນສາມາດແກ້ໄຂໄດ້ແມ່ນຄໍາຖາມທີ່ເກີນຂອບເຂດຂອງຫນັງສືເຫຼັ້ມນີ້. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ເຊັ່ນດຽວກັນກັບບັນຫາຂອງ "ເອກະລັກສີຟ້າ" ຢູ່ໃນຂອບເຂດພາຍໃນ, ຄວາມກ່ຽວຂ້ອງທົ່ວໄປມີຕົວຊີ້ວັດວ່າພາກພື້ນຂອງຊ່ອງທີ່ໃຊ້ເວລາກັບເສັ້ນໂຄ້ງຂອງເວລາປິດແມ່ນບໍ່ຄົງທີ່: ທັນທີທີ່ທ່ານພະຍາຍາມສົມທົບບາງປະເພດຂອງມະຫາຊົນຫຼືພະລັງງານ. , ພາກພື້ນເຫຼົ່ານີ້ສາມາດກາຍເປັນເອກະລັກ. ຍິ່ງໄປກວ່ານັ້ນ, ໃນການຫມູນວຽນຂອງຂຸມດໍາທີ່ປະກອບຢູ່ໃນຈັກກະວານຂອງພວກເຮົາ, ມັນແມ່ນ "ເອກະລັກສີຟ້າ" ຕົວຂອງມັນເອງທີ່ສາມາດປ້ອງກັນການສ້າງຕັ້ງຂອງພາກພື້ນຂອງມະຫາຊົນທາງລົບ (ແລະທຸກຈັກກະວານອື່ນໆຂອງ Kerr ທີ່ຂຸມສີຂາວນໍາໄປສູ່). ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ຄວາມຈິງທີ່ວ່າຄວາມກ່ຽວຂ້ອງທົ່ວໄປອະນຸຍາດໃຫ້ມີການແກ້ໄຂທີ່ແປກປະຫລາດດັ່ງກ່າວແມ່ນຫນ້າສົນໃຈ. ແນ່ນອນ, ມັນງ່າຍທີ່ຈະປະກາດໃຫ້ພວກເຂົາເປັນພະຍາດ, ແຕ່ຢ່າລືມວ່າ Einstein ເອງແລະຫຼາຍໆຄົນໃນຍຸກຂອງລາວໄດ້ເວົ້າເລື່ອງດຽວກັນກ່ຽວກັບຂຸມດໍາ.

» ລາຍລະອຽດເພີ່ມເຕີມກ່ຽວກັບປຶ້ມສາມາດເຂົ້າໄປເບິ່ງໄດ້ທີ່ ເວັບໄຊທ໌ຂອງຜູ້ເຜີຍແຜ່

ສໍາລັບ Khabrozhiteley ສ່ວນລົດ 25% ການນໍາໃຊ້ຄູປອງ - ຂຸມດໍາ

ເມື່ອຈ່າຍເງິນສໍາລັບສະບັບຂອງຫນັງສື, ສະບັບເອເລັກໂຕຣນິກຂອງຫນັງສືຈະຖືກສົ່ງໄປທາງອີເມລ.

ແຫຼ່ງຂໍ້ມູນ: www.habr.com