"ब्ल्याक होलको सानो पुस्तक"

विषयको जटिलताको बावजुद, प्रिन्सटन विश्वविद्यालयका प्रोफेसर स्टीफन गुब्सरले आज भौतिक विज्ञानको सबैभन्दा बहस भएको क्षेत्रहरू मध्ये एकको संक्षिप्त, पहुँचयोग्य र मनोरञ्जनात्मक परिचय प्रदान गर्दछ। ब्ल्याक होलहरू वास्तविक वस्तुहरू हुन्, केवल एक विचार प्रयोग होइन! ब्ल्याक होलहरू सैद्धान्तिक दृष्टिकोणबाट अत्यन्तै सुविधाजनक छन्, किनभने तिनीहरू गणितीय रूपमा धेरै खगोल भौतिक वस्तुहरू जस्तै ताराहरू भन्दा सरल छन्। चीजहरू अनौठो हुन्छन् जब यो थाहा हुन्छ कि ब्ल्याक होलहरू वास्तवमा कालो होइनन्।

तिनीहरू भित्र वास्तवमा के छ? तपाईं कसरी ब्ल्याक होलमा खसेको कल्पना गर्न सक्नुहुन्छ? वा हुनसक्छ हामी पहिले नै यसमा फसेका छौं र यसको बारेमा अझै थाहा छैन?

केर ज्यामितिमा, एर्गोस्फियरमा पूर्ण रूपमा संलग्न भइगोडेसिक कक्षाहरू छन्, निम्न गुणहरू सहित: तिनीहरूसँगै चल्ने कणहरूमा नकारात्मक सम्भाव्य ऊर्जाहरू हुन्छन् जुन यी कणहरूको बाँकी जनसमूह र गतिज ऊर्जाहरू सँगै लिइएको पूर्ण मूल्यमा बढी हुन्छ। यसको मतलब यी कणहरूको कुल ऊर्जा नकारात्मक छ। यो यो परिस्थिति हो जुन पेनरोज प्रक्रियामा प्रयोग गरिन्छ। एर्गोस्फियर भित्र हुँदा, ऊर्जा निकासी गर्ने जहाजले प्रक्षेपणलाई यस्तो तरिकाले फायर गर्छ कि यो नकारात्मक ऊर्जाको साथ यी कक्षाहरू मध्ये एकमा सर्छ। ऊर्जा संरक्षणको कानून अनुसार, जहाजले प्रक्षेपणको ऊर्जा बराबरको हराएको विश्राम मासको क्षतिपूर्ति गर्न पर्याप्त गतिज ऊर्जा प्राप्त गर्दछ, र थप रूपमा प्रोजेक्टाइलको शुद्ध नकारात्मक ऊर्जाको सकारात्मक बराबर प्राप्त गर्दछ। प्रक्षेपण फायर गरेपछि ब्ल्याक होलमा हराउनु पर्ने भएकोले, यसलाई कुनै प्रकारको फोहोरबाट बनाउनु राम्रो हुनेछ। एकातिर, ब्ल्याक होलले अझै पनि केहि खानेछ, तर अर्कोतर्फ, यसले हामीले लगानी गरेको भन्दा बढी ऊर्जा फिर्ता गर्नेछ। त्यसोभए, थप रूपमा, हामीले खरिद गर्ने ऊर्जा "हरियो" हुनेछ!

केर ब्ल्याक होलबाट निकाल्न सकिने ऊर्जाको अधिकतम मात्रा त्यो प्वाल कति छिटो घुमिरहेको छ त्यसमा भर पर्छ। सबैभन्दा चरम अवस्थामा (अधिकतम सम्भावित रोटेशन गतिमा), स्पेसटाइमको घूर्णन ऊर्जा ब्ल्याक होलको कुल ऊर्जाको लगभग 29% हो। यो धेरै जस्तो लाग्न सक्छ, तर याद गर्नुहोस् कि यो कुल आराम मास को एक अंश हो! तुलनाको लागि, याद गर्नुहोस् कि रेडियोधर्मी क्षय ऊर्जा द्वारा संचालित आणविक रिएक्टरहरूले विश्राम मास बराबर ऊर्जाको एक प्रतिशतको दशांश भन्दा कम प्रयोग गर्दछ।

घुमिरहेको ब्ल्याक होलको क्षितिज भित्रको स्पेसटाइमको ज्यामिति श्वार्जस्चाइल्ड स्पेसटाइम भन्दा नाटकीय रूपमा फरक छ। हाम्रो अनुसन्धानलाई पछ्याउनुहोस् र के हुन्छ हेरौं। सुरुमा, सबै कुरा Schwarzschild मामला जस्तै देखिन्छ। पहिले जस्तै, स्पेसटाइम पतन हुन थाल्छ, ब्ल्याक होलको केन्द्रमा सबै कुरा तान्दै, र ज्वार बलहरू बढ्न थाल्छन्। तर केरको अवस्थामा, त्रिज्या शून्यमा जानु अघि, पतन सुस्त हुन्छ र उल्टो हुन थाल्छ। द्रुत रूपमा घुम्ने ब्ल्याक होलमा, यो ज्वारीय शक्तिहरूले अनुसन्धानको अखण्डतालाई धम्की दिन पर्याप्त बलियो हुनु अघि नै हुनेछ। यो किन हुन्छ भन्ने कुरालाई सहज रूपमा बुझ्नको लागि, न्युटोनियन मेकानिक्समा, रोटेशनको समयमा, एक तथाकथित केन्द्रापसारक बल उत्पन्न हुन्छ भन्ने कुरा याद गरौं। यो बल आधारभूत भौतिक शक्तिहरू मध्ये एक होइन: यो मौलिक शक्तिहरूको संयुक्त कार्यको परिणामको रूपमा उत्पन्न हुन्छ, जुन घुमाउने अवस्था सुनिश्चित गर्न आवश्यक छ। नतिजालाई बाहिर निर्देशित प्रभावकारी शक्तिको रूपमा सोच्न सकिन्छ - केन्द्रापसारक बल। द्रुत गतिमा चलिरहेको कारमा तीव्र मोडमा तपाईंले यसलाई महसुस गर्नुहुन्छ। र यदि तपाइँ कहिल्यै क्यारोसेलमा हुनुहुन्छ भने, तपाइँलाई थाहा छ कि यो जति छिटो घुम्छ, तपाइँले रेलहरूलाई कडा समात्नु पर्छ किनभने यदि तपाइँ छोड्नुभयो भने, तपाइँ बाहिर फ्याँकिनेछ। स्पेस-टाइमको लागि यो समानता आदर्श होइन, तर यसले सही रूपमा बिन्दु प्राप्त गर्दछ। केर ब्ल्याक होलको स्पेसटाइममा कोणीय गतिले प्रभावकारी केन्द्रापसारक बल प्रदान गर्दछ जसले गुरुत्वाकर्षण पुललाई प्रतिरोध गर्दछ। क्षितिज भित्रको पतनले स्पेसटाइमलाई सानो त्रिज्यामा तान्दा, केन्द्रापसारक बल बढ्छ र अन्ततः पहिले पतनलाई प्रतिरोध गर्न सक्षम हुन्छ र त्यसपछि यसलाई उल्टाउन सक्षम हुन्छ।

यस क्षणमा जब पतन रोकिन्छ, प्रोब ब्ल्याक होलको भित्री क्षितिज भनिने स्तरमा पुग्छ। यस बिन्दुमा, टाइडल फोर्सहरू सानो हुन्छन्, र प्रोबले घटनाको क्षितिज पार गरिसकेपछि, त्यहाँ पुग्नको लागि मात्र सीमित समय लाग्छ। यद्यपि, स्पेसटाइमले भत्काउन रोकेको कारणले गर्दा हाम्रा समस्याहरू समाप्त भइसकेका छन् र रोटेशनले श्वार्जस्चाइल्ड ब्ल्याक होल भित्रको एकलतालाई कुनै न कुनै रूपमा हटाएको छ भन्ने होइन। यो अझै धेरै टाढा छ! आखिर, 1960 को दशकको मध्यमा, रोजर पेनरोज र स्टीफन हकिङले एकलता प्रमेयहरूको प्रणाली प्रमाणित गरे, जसबाट यो पछ्याइएको थियो कि यदि गुरुत्वाकर्षण पतन भयो भने, एक छोटो पनि, त्यसपछि परिणामको रूपमा एकलताको केहि रूप बन्नु पर्छ। Schwarzschild मामिलामा, यो एक सर्वसमावेशक र सबै-क्रसिंग एकलता हो जसले क्षितिज भित्र सबै ठाउँलाई वशमा राख्छ। केरको समाधानमा, एकलताले फरक व्यवहार गर्छ र, मैले भन्नै पर्छ, एकदम अप्रत्याशित रूपमा। जब अनुसन्धान भित्री क्षितिजमा पुग्छ, केर एकलताले यसको उपस्थिति प्रकट गर्दछ - तर यो अनुसन्धानको विश्व रेखाको कारणगत विगतमा जान्छ। यो एकलता सधैं त्यहाँ थियो जस्तो थियो, तर अब मात्र अनुसन्धानले यसको प्रभाव त्यहाँ पुग्न महसुस गरेको छ। तपाईं भन्नुहुनेछ कि यो शानदार सुनिन्छ, र यो सत्य हो। र त्यहाँ अन्तरिक्ष-समयको चित्रमा धेरै विसंगतिहरू छन्, जसबाट यो पनि स्पष्ट छ कि यो जवाफ अन्तिम मान्न सकिँदैन।

भित्री क्षितिजमा पुग्ने एक पर्यवेक्षकको विगतमा देखिने एकलताको पहिलो समस्या यो हो कि त्यो क्षण आइन्स्टाइनका समीकरणहरूले त्यो क्षितिज बाहिरको अन्तरिक्ष समयलाई के हुनेछ भनेर अनौठो रूपमा भविष्यवाणी गर्न सक्दैन। त्यो हो, एक अर्थमा, एकलताको उपस्थितिले जे पनि गर्न सक्छ। सायद वास्तवमा के हुनेछ भनेर क्वान्टम गुरुत्वाकर्षणको सिद्धान्तले हामीलाई व्याख्या गर्न सक्छ, तर आइन्स्टाइनको समीकरणले हामीलाई थाहा पाउने कुनै मौका दिँदैन। केवल चासोको कारण, हामी तल वर्णन गर्छौं यदि हामीले स्पेसटाइम क्षितिजको प्रतिच्छेदनलाई गणितीय रूपमा सम्भव भएसम्म चिल्लो बनाउन आवश्यक छ भने (यदि मेट्रिक प्रकार्यहरू, गणितज्ञहरू भन्छन्, "विश्लेषणात्मक"), तर त्यहाँ कुनै स्पष्ट भौतिक आधार छैन। यस्तो धारणाको लागि नं. संक्षेपमा, भित्री क्षितिजको दोस्रो समस्याले ठीक उल्टो सुझाव दिन्छ: वास्तविक ब्रह्माण्डमा, जसमा पदार्थ र ऊर्जा ब्ल्याक होल बाहिर अवस्थित छ, भित्री क्षितिजमा स्पेसटाइम एकदमै नराम्रो हुन्छ, र त्यहाँ लुप जस्तो एकलता विकास हुन्छ। यो Schwarzschild समाधानमा एकलताको असीम ज्वारीय बल जत्तिकै विनाशकारी छैन, तर कुनै पनि अवस्थामा यसको उपस्थितिले सहज विश्लेषणात्मक कार्यहरूको विचारबाट पछ्याउने परिणामहरूमा शंका उत्पन्न गर्दछ। सायद यो राम्रो कुरा हो - विश्लेषणात्मक विस्तार को धारणा धेरै अनौठो चीजहरू समावेश गर्दछ।

संक्षेपमा, टाइम मेसिनले बन्द टाइमलाइक कर्भको क्षेत्रमा काम गर्छ। एकलताबाट टाढा, त्यहाँ कुनै बन्द टाइमलाइक वक्रहरू छैनन्, र एकलताको क्षेत्रमा घृणित बलहरू बाहेक, स्पेसटाइम पूर्ण रूपमा सामान्य देखिन्छ। यद्यपि, त्यहाँ ट्र्याजेक्टोरीहरू छन् (तिनीहरू जियोडेसिक होइनन्, त्यसैले तपाईंलाई रकेट इन्जिन चाहिन्छ) जसले तपाईंलाई बन्द टाइमलाइक कर्भहरूको क्षेत्रमा लैजान्छ। एकचोटि तपाईं त्यहाँ पुगेपछि, तपाईं t समन्वयको साथ कुनै पनि दिशामा जान सक्नुहुन्छ, जुन टाढाको पर्यवेक्षकको समय हो, तर तपाईंको आफ्नै समयमा तपाईं अझै पनि अगाडि बढ्नुहुनेछ। यसको मतलब तपाईं आफूले चाहेको कुनै पनि समयमा जान सक्नुहुन्छ, र त्यसपछि स्पेस-टाइमको टाढाको भागमा फर्कन सक्नुहुन्छ - र तपाईं जानु अघि त्यहाँ पुग्नुहुन्छ। निस्सन्देह, अब समय यात्राको विचारसँग सम्बन्धित सबै विरोधाभासहरू जीवनमा आउँछन्: उदाहरणका लागि, के हुन्छ यदि, एक समय पैदल यात्रा गरेर, तपाईंले आफ्नो विगतको आत्मलाई यसलाई छोड्न विश्वस्त गर्नुभयो? तर यस प्रकारको अन्तरिक्ष-समय अवस्थित हुन सक्छ र यससँग सम्बन्धित विरोधाभासहरू कसरी समाधान गर्न सकिन्छ भन्ने प्रश्नहरू यस पुस्तकको दायराभन्दा बाहिर छन्। जे होस्, भित्री क्षितिजमा "नीलो एकलता" को समस्या जस्तै, सामान्य सापेक्षताले बन्द टाइमलाइक कर्भहरू भएका स्पेस-टाइमका क्षेत्रहरू अस्थिर छन् भन्ने संकेतहरू समावेश गर्दछ: तपाईंले कुनै प्रकारको द्रव्यमान वा ऊर्जालाई संयोजन गर्ने प्रयास गर्ने बित्तिकै। यी क्षेत्रहरू एकल हुन सक्छन्। यसबाहेक, हाम्रो ब्रह्माण्डमा बन्ने घुम्ने ब्ल्याक होलहरूमा, यो "नीलो एकलता" हो जसले नकारात्मक जनसमूहको क्षेत्र (र सबै केरका अन्य ब्रह्माण्डहरू जसमा सेतो प्वालहरू नेतृत्व गर्दछ) को गठनलाई रोक्न सक्छ। यद्यपि, सामान्य सापेक्षताले त्यस्ता अनौठो समाधानहरूको लागि अनुमति दिन्छ भन्ने तथ्य चाखलाग्दो छ। निस्सन्देह, तिनीहरूलाई रोगविज्ञान घोषणा गर्न सजिलो छ, तर आइन्स्टाइन आफैं र उनका धेरै समकालीनहरूले ब्ल्याक होलको बारेमा एउटै कुरा भनेका थिए भनेर नबिर्सनुहोस्।

» पुस्तकको बारेमा थप विवरणहरू यहाँ पाउन सकिन्छ प्रकाशकको ​​वेबसाइट

Khabrozhiteley को लागि कुपन प्रयोग गरेर 25% छुट - काला प्वालहरू

पुस्तकको पेपर संस्करणको लागि भुक्तानी गरेपछि, पुस्तकको इलेक्ट्रोनिक संस्करण इ-मेल मार्फत पठाइनेछ।

स्रोत: www.habr.com