මාතෘකාවේ සංකීර්ණත්වය නොතකා, ප්‍රින්ස්ටන් විශ්ව විද්‍යාලයේ මහාචාර්ය ස්ටීවන් ගුබ්සර් අද භෞතික විද්‍යාවේ වඩාත්ම විවාදයට ලක්වන ක්ෂේත්‍රවලින් එකක් සඳහා සංක්ෂිප්ත, ප්‍රවේශ විය හැකි සහ විනෝදාත්මක හැඳින්වීමක් ඉදිරිපත් කරයි. කළු කුහර යනු සැබෑ වස්තූන් මිස සිතුවිල්ලක් පමණක් නොවේ! තාරකා වැනි බොහෝ තාරකා භෞතික වස්තූන්ට වඩා ගණිතමය වශයෙන් ඉතා සරල බැවින් කළු කුහර සෛද්ධාන්තික දෘෂ්ටි කෝණයකින් අතිශයින්ම පහසු වේ. ඇත්ත වශයෙන්ම කළු කුහර එතරම් කළු නොවන බව පෙනී යන විට දේවල් අමුතුයි.
ඇත්ත වශයෙන්ම ඔවුන් තුළ ඇත්තේ කුමක්ද? කළු කුහරයකට වැටීම ගැන ඔබ සිතන්නේ කෙසේද? නැතහොත් සමහර විට අපි දැනටමත් එයට වැටී ඇති අතර තවමත් ඒ ගැන නොදන්නේද?
Kerr ජ්‍යාමිතිය තුළ, භූගෝලීය කක්ෂයන් ඇත, සම්පූර්ණයෙන් ergosphere තුළ සංවෘත, පහත ගුණාංග ඇත: ඒවා දිගේ චලනය වන අංශුවල නිරපේක්ෂ වටිනාකමින් යුත් ඍණාත්මක විභව ශක්තීන් ඇති අතර මෙම අංශුවල ඉතිරි ස්කන්ධ සහ චාලක ශක්තීන් එකට ගෙන ඇත. මෙයින් අදහස් කරන්නේ මෙම අංශුවල සම්පූර්ණ ශක්තිය සෘණ බවයි. පෙන්රෝස් ක්‍රියාවලියේදී භාවිතා වන්නේ මෙම තත්වයයි. ergosphere තුළ සිටින විට, ශක්තිය නිස්සාරණය කරන නැව ප්‍රක්ෂේපණයක් වෙඩි තබන අතර එය සෘණ ශක්තියෙන් මෙම කක්ෂවලින් එකක් දිගේ ගමන් කරයි. බලශක්ති සංරක්ෂණ නීතියට අනුව, නැව ප්‍රක්ෂේපණයේ ශක්තියට සමාන නැතිවූ විවේක ස්කන්ධයට වන්දි ගෙවීමට ප්‍රමාණවත් චාලක ශක්තියක් ලබා ගනී, ඊට අමතරව ප්‍රක්ෂේපණයේ ශුද්ධ negative ණ ශක්තියට ධනාත්මක සමානතාවක් ලබා ගනී. වෙඩි තැබීමෙන් පසු ප්‍රක්ෂේපණය කළු කුහරයක් තුළට අතුරුදහන් විය යුතු බැවින්, එය යම් ආකාරයක අපද්‍රව්‍යයකින් එය සෑදීම හොඳය. එක් අතකින්, කළු කුහරයක් තවමත් ඕනෑම දෙයක් අනුභව කරනු ඇත, නමුත් අනෙක් අතට, එය අප ආයෝජනය කළ ප්‍රමාණයට වඩා වැඩි ශක්තියක් අප වෙත ආපසු ලබා දෙනු ඇත. ඉතින්, ඊට අමතරව, අපි මිලදී ගන්නා ශක්තිය "හරිත" වනු ඇත!
Kerr කළු කුහරයකින් ලබා ගත හැකි උපරිම ශක්ති ප්‍රමාණය රඳා පවතින්නේ කුහරය කෙතරම් වේගයෙන් කැරකෙනවාද යන්න මතය. වඩාත්ම ආන්තික අවස්ථාවෙහිදී (හැකි උපරිම භ්‍රමණ වේගයකින්), අවකාශකාලයේ භ්‍රමණ ශක්තිය කළු කුහරයේ මුළු ශක්තියෙන් ආසන්න වශයෙන් 29% ක් පමණ වේ. මෙය එතරම් නොපෙනේ, නමුත් එය සම්පූර්ණ විවේක ස්කන්ධයෙන් කොටසක් බව මතක තබා ගන්න! සංසන්දනය කිරීම සඳහා, විකිරණශීලී ක්ෂය වීමේ ශක්තියෙන් බල ගැන්වෙන න්‍යෂ්ටික ප්‍රතික්‍රියාකාරක විවේක ස්කන්ධයට සමාන ශක්තියෙන් සියයට දහයෙන් එකකට වඩා අඩුවෙන් භාවිතා කරන බව මතක තබා ගන්න.
කැරකෙන කළු කුහරයක ක්ෂිතිජය තුළ අභ්‍යවකාශ කාලයේ ජ්‍යාමිතිය Schwarzschild අවකාශ කාලයට වඩා නාටකාකාර ලෙස වෙනස් වේ. අපි අපේ පරීක්ෂණය අනුගමනය කර කුමක් සිදුවේදැයි බලමු. මුලදී, සෑම දෙයක්ම Schwarzschild නඩුවට සමානයි. පෙර පරිදිම, අවකාශ කාලය බිඳ වැටීමට පටන් ගනී, එය සමඟ සෑම දෙයක්ම කළු කුහරයේ කේන්ද්‍රය දෙසට ඇදගෙන යන අතර උදම් බලවේග වර්ධනය වීමට පටන් ගනී. නමුත් Kerr නඩුවේදී අරය බිංදුවට යාමට පෙර කඩා වැටීම මන්දගාමී වී ආපසු හැරවීමට පටන් ගනී. ශීඝ්‍රයෙන් භ්‍රමණය වන කළු කුහරයක, මෙය සිදුවනු ඇත්තේ උදම් බලයන් පරීක්ෂණයේ අඛණ්ඩතාවයට තර්ජනයක් වීමට තරම් ශක්තිමත් වීමට බොහෝ කලකට පෙරය. මෙය සිදුවන්නේ මන්දැයි අවබෝධයෙන් වටහා ගැනීම සඳහා, නිව්ටෝනියානු යාන්ත්‍ර විද්‍යාවේ, භ්‍රමණය අතරතුර, ඊනියා කේන්ද්‍රාපසාරී බලයක් පැන නගින බව මතක තබා ගනිමු. මෙම බලය මූලික භෞතික බලවේග වලින් එකක් නොවේ: එය භ්‍රමණ තත්වයක් සහතික කිරීම සඳහා අවශ්‍ය වන මූලික බලවේගවල ඒකාබද්ධ ක්‍රියාකාරිත්වයේ ප්‍රති result ලයක් ලෙස පැන නගී. එහි ප්‍රතිඵලය පිටතට යොමු කරන ලද ඵලදායී බලයක් ලෙස සැලකිය හැකිය - කේන්ද්‍රාපසාරී බලය. වේගයෙන් ගමන් කරන මෝටර් රථයක තියුණු හැරීමකදී ඔබට එය දැනේ. ඔබ කවදා හෝ කැරොසල් එකක ගොස් ඇත්නම්, එය වේගයෙන් කැරකෙන තරමට, ඔබට රේල් පීලි තදින් අල්ලා ගත යුතු බව ඔබ දන්නවා, ඔබ යන්න දුන්නොත්, ඔබව එළියට දමනු ඇත. අවකාශ කාලය සඳහා මෙම සාදෘශ්‍යය පරමාදර්ශී නොවේ, නමුත් එය නිවැරදිව හරස් කරයි. කර් කළු කුහරයක අවකාශ කාලයෙහි ඇති කෝණික ගම්‍යතාව ගුරුත්වාකර්ෂණ බලයට ප්‍රතික්‍රියා කරන ඵලදායී කේන්ද්‍රාපසාරී බලයක් සපයයි. ක්ෂිතිජය තුළ කඩා වැටීම අවකාශ කාලය කුඩා අරය වෙත ඇද ගන්නා විට, කේන්ද්‍රාපසාරී බලය වැඩි වන අතර අවසානයේ බිඳ වැටීමට ප්‍රතිරෝධය දැක්වීමට සහ පසුව එය ආපසු හැරවීමට හැකි වේ.
කඩාවැටීම නතර වන මොහොතේදී, පරීක්ෂණය කළු කුහරයේ අභ්‍යන්තර ක්ෂිතිජය ලෙස හැඳින්වෙන මට්ටමට ළඟා වේ. මෙම අවස්ථාවේදී, උදම් බලවේග කුඩා වන අතර, විමර්ශනය, සිදුවීම් ක්ෂිතිජය පසු කළ පසු, එය වෙත ළඟා වීමට ගත වන්නේ සීමිත කාලයක් පමණි. කෙසේ වෙතත්, අවකාශ කාලය බිඳවැටීම නතර වූ පමණින් අපගේ ගැටළු අවසන් වී ඇති බවත්, භ්‍රමණය Schwarzschild කළු කුහරය තුළ ඇති ඒකීයත්වය කෙසේ හෝ ඉවත් කර ඇති බවත් අදහස් නොවේ. මෙය තවමත් බොහෝ දුරයි! ඇත්ත වශයෙන්ම, 1960 ගණන්වල මැද භාගයේදී, රොජර් පෙන්රෝස් සහ ස්ටීවන් හෝකින් විසින් ඒකීයත්ව ප්‍රමේය පද්ධතියක් ඔප්පු කරන ලද අතර, එයින් අනුගමනය කළේ ගුරුත්වාකර්ෂණ බිඳවැටීමක් තිබේ නම්, කෙටි එකක් වුවද, එහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස යම් ආකාරයක ඒකීයත්වය සෑදිය යුතු බවයි. Schwarzschild නඩුවේදී, මෙය ක්ෂිතිජය තුළ ඇති සියලු අවකාශය යටපත් කරන සියල්ල ඇතුළත් සහ සියල්ල තලා දමන ඒකීයත්වයකි. කර්ගේ විසඳුමේ දී, ඒකීයත්වය වෙනස් ලෙස හැසිරෙන අතර, මම කිව යුත්තේ, තරමක් අනපේක්ෂිත ලෙස ය. පරීක්ෂණය අභ්‍යන්තර ක්ෂිතිජයට ළඟා වූ විට, කර් ඒකීයත්වය එහි පැවැත්ම හෙළි කරයි - නමුත් එය ගවේෂණයේ ලෝක රේඛාවේ හේතුවාදී අතීතයේ බව පෙනී යයි. ඒකීයත්වය හැම විටම තිබුනාක් මෙනි, නමුත් පරීක්ෂණයට එහි බලපෑම එය කරා ළඟා වන බව දැනෙන්නේ දැන් ය. මෙය අපූරු යැයි ඔබ කියනු ඇත, එය සත්‍යයකි. තවද අවකාශ-කාල පින්තූරයේ නොගැලපීම් කිහිපයක් ඇති අතර, මෙම පිළිතුර අවසාන වශයෙන් සැලකිය නොහැකි බව ද පැහැදිලිය.
අභ්‍යන්තර ක්ෂිතිජයට ළඟා වන නිරීක්ෂකයකුගේ අතීතයේ ඒකීයත්වයක් දිස්වීමේ පළමු ගැටලුව නම්, ඒ මොහොතේ අයින්ස්ටයින්ගේ සමීකරණවලට එම ක්ෂිතිජයෙන් පිටත අභ්‍යවකාශ කාලයට කුමක් සිදුවේදැයි අනන්‍යව අනාවැකි කිව නොහැකි වීමයි. එනම්, එක් අර්ථයකින්, ඒකීයභාවයක් පැවතීම ඕනෑම දෙයකට තුඩු දිය හැකිය. ක්වොන්ටම් ගුරුත්වාකර්ෂණ න්‍යාය මගින් සත්‍ය වශයෙන්ම සිදුවන්නේ කුමක්ද යන්න අපට පැහැදිලි කළ හැකි නමුත් අයින්ස්ටයින්ගේ සමීකරණ අපට දැන ගැනීමට අවස්ථාවක් ලබා නොදේ. හුදෙක් උනන්දුව නිසා, අපි පහත විස්තර කරන්නේ අවකාශ කාල ක්ෂිතිජයේ ඡේදනය ගණිතමය වශයෙන් හැකි තරම් සුමට විය යුතු නම් (මෙට්‍රික් ශ්‍රිතයන්, ගණිතඥයින් පවසන පරිදි, "විශ්ලේෂණ" නම්), නමුත් පැහැදිලි භෞතික පදනමක් නොමැත. එවැනි උපකල්පනයක් සඳහා අංක. සාරාංශයක් ලෙස, අභ්‍යන්තර ක්ෂිතිජය පිළිබඳ දෙවන ගැටලුව යෝජනා කරන්නේ හරියටම ප්‍රතිවිරුද්ධ දෙයයි: කළු කුහරවලින් පිටත පදාර්ථ හා ශක්තිය පවතින සැබෑ විශ්වයේ, අභ්‍යන්තර ක්ෂිතිජයේ අවකාශ කාලය ඉතා රළු වන අතර එහි ලූපයක් වැනි ඒකීයත්වයක් වර්ධනය වේ. එය Schwarzschild විසඳුමේ ඒකීයත්වයේ අසීමිත වඩදිය බාදිය තරම් විනාශකාරී නොවේ, නමුත් ඕනෑම අවස්ථාවක එහි පැමිණීම සුමට විශ්ලේෂණාත්මක කාර්යයන් පිළිබඳ අදහසින් අනුගමනය කරන ප්‍රතිවිපාක පිළිබඳව සැක පහළ කරයි. සමහර විට මෙය හොඳ දෙයක් විය හැකිය - විශ්ලේෂණාත්මක ප්‍රසාරණය පිළිබඳ උපකල්පනය ඉතා අමුතු දේවල් ඇතුළත් වේ.
සාරාංශයක් ලෙස, කාල යන්ත්‍රයක් ක්‍රියාත්මක වන්නේ සංවෘත කාලානුරූප වක්‍ර කලාපය තුළ ය. ඒකීයත්වයට වඩා දුරින්, සංවෘත කාලානුරූප වක්‍ර නොමැති අතර, ඒකීයත්වයේ කලාපයේ ඇති විකර්ෂක බලවේග හැරුණු විට, අවකාශ කාලය සම්පූර්ණයෙන්ම සාමාන්‍ය ලෙස පෙනේ. කෙසේ වෙතත්, සංවෘත කාලානුරූප වක්‍ර කලාපයට ඔබව රැගෙන යන ගමන් පථ (ඒවා භූගෝලීය නොවන බැවින් ඔබට රොකට් එන්ජිමක් අවශ්‍ය වේ) ඇත. ඔබ එහි ගිය පසු, ඔබට ටී ඛණ්ඩාංකය දිගේ ඕනෑම දිශාවකට ගමන් කළ හැකිය, එය දුරස්ථ නිරීක්ෂකයාගේ වේලාවයි, නමුත් ඔබේ කාලය තුළ ඔබ තවමත් ඉදිරියට යනු ඇත. මෙයින් අදහස් කරන්නේ ඔබට ඔබට අවශ්‍ය ඕනෑම වේලාවක t වෙත ගොස් පසුව අභ්‍යවකාශ-කාලයේ ඈත කොටසකට ආපසු යා හැකි බවයි - සහ ඔබ යාමට පෙර පවා එහි පැමිණිය හැක. ඇත්ත වශයෙන්ම, දැන් කාල තරණය පිළිබඳ අදහස හා සම්බන්ධ සියලුම විරුද්ධාභාසයන් ජීවයට පැමිණේ: නිදසුනක් වශයෙන්, කාල ගමනක් යාමෙන්, එය අත්හැරීමට ඔබ ඔබේ අතීත ආත්මයට ඒත්තු ගැන්වුවහොත් කුමක් කළ යුතුද? නමුත් එවැනි අවකාශ-කාල පැවතිය හැකිද සහ ඒ හා බැඳුනු පරස්පරතා විසඳිය හැක්කේ කෙසේද යන්න මෙම පොතේ විෂය පථයෙන් ඔබ්බට ගිය ප්‍රශ්න වේ. කෙසේ වෙතත්, අභ්‍යන්තර ක්ෂිතිජයේ ඇති "නිල් ඒකීයත්වය" පිළිබඳ ගැටළුව මෙන්ම, සාමාන්‍ය සාපේක්ෂතාවාදයේ සංවෘත කාලානුරූප වක්‍ර සහිත අවකාශ-කාල කලාප අස්ථායී බවට ඇඟවීම් අඩංගු වේ: ඔබ යම් ආකාරයක ස්කන්ධයක් හෝ ශක්ති ප්‍රමාණයක් ඒකාබද්ධ කිරීමට උත්සාහ කළ වහාම. , මෙම කලාප ඒකීය විය හැක. එපමණක් නොව, අපගේ විශ්වයේ ඇති වන භ්‍රමණය වන කළු කුහර තුළ, සෘණ ස්කන්ධ කලාපයක් (සහ සුදු කුහර ගමන් කරන සියලුම කර්ගේ අනෙකුත් විශ්වයන්) ඇතිවීම වැළැක්විය හැකි “නිල් ඒකීයත්වය” වේ. එසේ වුවද, සාමාන්‍ය සාපේක්ෂතාවාදය එවැනි අමුතු විසඳුම් සඳහා ඉඩ ලබා දීම කුතුහලය දනවන කරුණකි. ඇත්ත වශයෙන්ම, ඒවා ව්යාධි විද්යාවක් ලෙස ප්රකාශ කිරීම පහසුය, නමුත් අයින්ස්ටයින් සහ ඔහුගේ සමකාලීනයන් බොහෝ දෙනෙක් කළු කුහර ගැන එකම දේ පැවසූ බව අමතක නොකළ යුතුය.
» පොත පිළිබඳ වැඩි විස්තර මෙතැනින් සොයාගත හැකිය
Khabrozhiteley සඳහා කූපනය භාවිතයෙන් 25% වට්ටමක් - කළු කුහර
පොතේ කඩදාසි පිටපත සඳහා ගෙවීමෙන් පසු, පොතේ විද්‍යුත් පිටපතක් විද්‍යුත් තැපෑලෙන් එවනු ලැබේ.
මූලාශ්රය: www.habr.com