"தி லிட்டில் புக் ஆஃப் பிளாக் ஹோல்ஸ்"

தலைப்பின் சிக்கலான போதிலும், பிரின்ஸ்டன் பல்கலைக்கழக பேராசிரியர் ஸ்டீபன் குப்சர் இன்று இயற்பியலின் மிகவும் விவாதத்திற்குரிய பகுதிகளில் ஒன்றிற்கு சுருக்கமான, அணுகக்கூடிய மற்றும் பொழுதுபோக்கு அறிமுகத்தை வழங்குகிறார். கருந்துளைகள் உண்மையான பொருள்கள், வெறும் சிந்தனைப் பரிசோதனை அல்ல! கருந்துளைகள் கோட்பாட்டு பார்வையில் மிகவும் வசதியானவை, ஏனெனில் அவை நட்சத்திரங்கள் போன்ற பெரும்பாலான வானியற்பியல் பொருட்களை விட கணித ரீதியாக மிகவும் எளிமையானவை. கருந்துளைகள் உண்மையில் கருப்பு இல்லை என்று மாறும்போது விஷயங்கள் விசித்திரமாகின்றன.

உண்மையில் அவர்களுக்குள் என்ன இருக்கிறது? கருந்துளையில் விழுவதை நீங்கள் எப்படி கற்பனை செய்யலாம்? அல்லது நாம் ஏற்கனவே அதில் விழுந்துவிட்டோமா, அதைப் பற்றி இன்னும் தெரியவில்லையா?

கெர் வடிவவியலில், புவிசார் சுற்றுப்பாதைகள் உள்ளன, அவை முழுவதுமாக எர்கோஸ்பியரில் மூடப்பட்டு, பின்வரும் பண்புகளைக் கொண்டுள்ளன: அவற்றுடன் நகரும் துகள்கள் எதிர்மறையான ஆற்றல் ஆற்றல்களைக் கொண்டுள்ளன, அவை இந்த துகள்களின் மீதமுள்ள வெகுஜனங்கள் மற்றும் இயக்க ஆற்றல்களின் முழுமையான மதிப்பை விட அதிகமாக இருக்கும். இதன் பொருள் இந்த துகள்களின் மொத்த ஆற்றல் எதிர்மறையானது. இந்த சூழ்நிலையே பென்ரோஸ் செயல்முறையில் பயன்படுத்தப்படுகிறது. எர்கோஸ்பியருக்குள் இருக்கும்போது, ​​ஆற்றலைப் பிரித்தெடுக்கும் கப்பல் ஒரு எறிபொருளைச் சுடுகிறது, அது எதிர்மறை ஆற்றலுடன் இந்த சுற்றுப்பாதைகளில் ஒன்றில் நகரும். ஆற்றல் பாதுகாப்பு விதியின் படி, கப்பல் எறிபொருளின் ஆற்றலுக்கு சமமான இழந்த ஓய்வு வெகுஜனத்தை ஈடுசெய்ய போதுமான இயக்க ஆற்றலைப் பெறுகிறது, மேலும் எறிபொருளின் நிகர எதிர்மறை ஆற்றலின் நேர்மறை சமமானதைப் பெறுகிறது. எறிகணை சுடப்பட்ட பிறகு கருந்துளைக்குள் மறைந்துவிட வேண்டும் என்பதால், அதை ஒருவித கழிவுகளிலிருந்து தயாரிப்பது நல்லது. ஒருபுறம், கருந்துளை இன்னும் எதையும் சாப்பிடும், ஆனால் மறுபுறம், அது நாம் முதலீடு செய்ததை விட அதிக ஆற்றலை நமக்குத் திருப்பித் தரும். எனவே, கூடுதலாக, நாம் வாங்கும் ஆற்றல் "பச்சை" ஆக இருக்கும்!

கெர் கருந்துளையில் இருந்து எடுக்கப்படும் ஆற்றலின் அதிகபட்ச அளவு, துளை எவ்வளவு வேகமாக சுழல்கிறது என்பதைப் பொறுத்தது. மிகவும் தீவிரமான நிலையில் (அதிகபட்ச சாத்தியமான சுழற்சி வேகத்தில்), விண்வெளி நேரத்தின் சுழற்சி ஆற்றல் கருந்துளையின் மொத்த ஆற்றலில் சுமார் 29% ஆகும். இது பெரிதாகத் தோன்றவில்லை, ஆனால் இது மொத்த ஓய்வு வெகுஜனத்தின் ஒரு பகுதி என்பதை நினைவில் கொள்ளுங்கள்! ஒப்பிடுகையில், கதிரியக்கச் சிதைவு ஆற்றலால் இயக்கப்படும் அணு உலைகள் ஓய்வு நிறைக்கு சமமான ஆற்றலில் பத்தில் ஒரு சதவீதத்திற்கும் குறைவாகவே பயன்படுத்துகின்றன என்பதை நினைவில் கொள்ளுங்கள்.

சுழலும் கருந்துளையின் அடிவானத்தில் உள்ள விண்வெளி நேரத்தின் வடிவவியல் ஸ்வார்ஸ்சைல்ட் விண்வெளி நேரத்திலிருந்து வியத்தகு முறையில் வேறுபட்டது. எங்கள் ஆய்வைப் பின்பற்றி என்ன நடக்கிறது என்று பார்ப்போம். முதலில், எல்லாம் ஸ்வார்ஸ்சைல்ட் வழக்கைப் போலவே தெரிகிறது. முன்பு போலவே, விண்வெளி நேரம் சரிந்து, கருந்துளையின் மையத்தை நோக்கி எல்லாவற்றையும் இழுத்துச் செல்கிறது, மேலும் அலை சக்திகள் வளரத் தொடங்குகின்றன. ஆனால் கெர் வழக்கில், ஆரம் பூஜ்ஜியத்திற்குச் செல்வதற்கு முன், சரிவு குறைந்து, தலைகீழாகத் தொடங்குகிறது. வேகமாகச் சுழலும் கருந்துளையில், அலை சக்திகள் ஆய்வின் ஒருமைப்பாட்டை அச்சுறுத்தும் அளவுக்கு வலுவடைவதற்கு முன்பே இது நடக்கும். இது ஏன் நடக்கிறது என்பதை உள்ளுணர்வாகப் புரிந்து கொள்ள, நியூட்டனின் இயக்கவியலில், சுழற்சியின் போது, ​​மையவிலக்கு விசை என்று அழைக்கப்படுவதை நினைவில் கொள்வோம். இந்த சக்தி அடிப்படை இயற்பியல் சக்திகளில் ஒன்றல்ல: இது அடிப்படை சக்திகளின் ஒருங்கிணைந்த செயல்பாட்டின் விளைவாக எழுகிறது, இது சுழற்சியின் நிலையை உறுதிப்படுத்த அவசியம். இதன் விளைவாக வெளிப்புறமாக இயக்கப்படும் ஒரு பயனுள்ள சக்தியாக கருதலாம் - மையவிலக்கு விசை. வேகமாக நகரும் காரில் கூர்மையான திருப்பத்தில் நீங்கள் அதை உணர்கிறீர்கள். நீங்கள் எப்போதாவது ஒரு கொணர்வியில் இருந்திருந்தால், அது வேகமாகச் சுழலும், நீங்கள் தண்டவாளத்தை இறுக்கமாகப் பிடிக்க வேண்டும் என்று உங்களுக்குத் தெரியும், ஏனென்றால் நீங்கள் விட்டுவிட்டால், நீங்கள் தூக்கி எறியப்படுவீர்கள். விண்வெளி நேரத்திற்கான இந்த ஒப்புமை சிறந்ததல்ல, ஆனால் அது புள்ளியை சரியாகப் பெறுகிறது. ஒரு கெர் கருந்துளையின் விண்வெளி நேரத்தில் கோண உந்தம் ஈர்ப்பு விசையை எதிர்க்கும் ஒரு பயனுள்ள மையவிலக்கு விசையை வழங்குகிறது. அடிவானத்தில் உள்ள சரிவு விண்வெளி நேரத்தை சிறிய ஆரங்களுக்கு இழுக்கும்போது, ​​மையவிலக்கு விசை அதிகரிக்கிறது மற்றும் இறுதியில் முதலில் சரிவை எதிர்க்கவும் பின்னர் அதை மாற்றவும் முடியும்.

சரிவு நிறுத்தப்படும் தருணத்தில், ஆய்வு கருந்துளையின் உள் அடிவானம் என்று அழைக்கப்படும் நிலையை அடைகிறது. இந்த கட்டத்தில், அலை சக்திகள் சிறியதாக இருக்கும், மற்றும் ஆய்வு, நிகழ்வு அடிவானத்தை கடந்ததும், அதை அடைய வரையறுக்கப்பட்ட நேரத்தை மட்டுமே எடுக்கும். எவ்வாறாயினும், ஸ்பேஸ்டைம் சரிவதை நிறுத்திவிட்டதால், நமது பிரச்சனைகள் முடிந்துவிட்டன என்றும், சுழற்சியானது ஸ்வார்ஸ்சைல்ட் கருந்துளைக்குள் இருக்கும் ஒருமைப்பாட்டை எப்படியாவது நீக்கிவிட்டது என்றும் அர்த்தமல்ல. இது இன்னும் வெகு தொலைவில் உள்ளது! எல்லாவற்றிற்கும் மேலாக, 1960 களின் நடுப்பகுதியில், ரோஜர் பென்ரோஸ் மற்றும் ஸ்டீபன் ஹாக்கிங் ஒருமைத் தேற்றங்களின் அமைப்பை நிரூபித்தார்கள், அதில் இருந்து ஈர்ப்பு சரிவு ஏற்பட்டால், குறுகியதாக இருந்தாலும், அதன் விளைவாக சில வகையான ஒருமைப்பாடு உருவாக வேண்டும். ஸ்க்வார்ஸ்சைல்ட் வழக்கில், இது அனைத்தையும் உள்ளடக்கிய மற்றும் அனைத்தையும் நசுக்கும் ஒருமையாகும், இது அடிவானத்தில் உள்ள அனைத்து இடத்தையும் கீழ்ப்படுத்துகிறது. கெர்ரின் தீர்வில், ஒருமை வித்தியாசமாக நடந்துகொள்கிறது, நான் மிகவும் எதிர்பாராத விதமாகச் சொல்ல வேண்டும். ஆய்வு உள் அடிவானத்தை அடையும் போது, ​​கெர் ஒருமை அதன் இருப்பை வெளிப்படுத்துகிறது-ஆனால் அது ஆய்வின் உலகக் கோட்டின் காரண கடந்த காலத்தில் உள்ளது. ஒருமை எப்பொழுதும் இருப்பது போல் இருந்தது, ஆனால் இப்போதுதான் ஆய்வு அதன் தாக்கத்தை அடைவதை உணர்ந்தது. இது அற்புதம் என்று நீங்கள் கூறுவீர்கள், அது உண்மைதான். விண்வெளி நேரத்தின் படத்தில் பல முரண்பாடுகள் உள்ளன, அதிலிருந்து இந்த பதிலை இறுதியாகக் கருத முடியாது என்பதும் தெளிவாகிறது.

உள் அடிவானத்தை அடையும் ஒரு பார்வையாளரின் கடந்த காலத்தில் ஒரு தனித்தன்மை தோன்றுவதில் உள்ள முதல் சிக்கல் என்னவென்றால், அந்த நேரத்தில் ஐன்ஸ்டீனின் சமன்பாடுகள் அந்த அடிவானத்திற்கு வெளியே விண்வெளி நேரத்திற்கு என்ன நடக்கும் என்பதை தனித்துவமாக கணிக்க முடியாது. அதாவது, ஒரு வகையில், ஒருமையின் இருப்பு எதற்கும் வழிவகுக்கும். ஒருவேளை உண்மையில் என்ன நடக்கும் என்பதை குவாண்டம் ஈர்ப்பு கோட்பாட்டின் மூலம் நமக்கு விளக்கலாம், ஆனால் ஐன்ஸ்டீனின் சமன்பாடுகள் நமக்குத் தெரிய வாய்ப்பில்லை. ஆர்வத்தின் காரணமாக, விண்வெளி நேர அடிவானத்தின் குறுக்குவெட்டு கணித ரீதியாக முடிந்தவரை மென்மையானதாக இருக்க வேண்டும் என்றால் என்ன நடக்கும் என்பதை கீழே விவரிக்கிறோம் (மெட்ரிக் செயல்பாடுகள், கணிதவியலாளர்கள் சொல்வது போல், "பகுப்பாய்வு" என்றால்), ஆனால் தெளிவான இயற்பியல் அடிப்படை இல்லை. அத்தகைய அனுமானத்திற்கு எண். சாராம்சத்தில், உள் அடிவானத்தில் உள்ள இரண்டாவது சிக்கல் இதற்கு நேர்மாறாக இருப்பதைக் குறிக்கிறது: கருந்துளைகளுக்கு வெளியே பொருளும் ஆற்றலும் இருக்கும் உண்மையான பிரபஞ்சத்தில், உள் அடிவானத்தில் விண்வெளி நேரம் மிகவும் கடினமானதாக மாறும், மேலும் ஒரு வளையம் போன்ற ஒருமைப்பாடு அங்கு உருவாகிறது. இது ஸ்வார்ஸ்சைல்ட் கரைசலில் உள்ள ஒருமைப்பாட்டின் எல்லையற்ற அலை விசையைப் போல அழிவுகரமானது அல்ல, ஆனால் எந்தவொரு சந்தர்ப்பத்திலும் அதன் இருப்பு மென்மையான பகுப்பாய்வு செயல்பாடுகளின் யோசனையிலிருந்து பின்தொடரும் விளைவுகளில் சந்தேகத்தை ஏற்படுத்துகிறது. ஒருவேளை இது ஒரு நல்ல விஷயம் - பகுப்பாய்வு விரிவாக்கத்தின் அனுமானம் மிகவும் விசித்திரமான விஷயங்களை உள்ளடக்கியது.

சாராம்சத்தில், ஒரு நேர இயந்திரம் மூடிய நேர வளைவுகளின் பகுதியில் செயல்படுகிறது. ஒருமைப்பாட்டிலிருந்து வெகு தொலைவில், மூடிய நேரம் போன்ற வளைவுகள் இல்லை, மேலும் ஒருமையின் பகுதியில் உள்ள விரட்டும் சக்திகளைத் தவிர, விண்வெளி நேரம் முற்றிலும் சாதாரணமாகத் தெரிகிறது. இருப்பினும், பாதைகள் உள்ளன (அவை ஜியோடெசிக் அல்ல, எனவே உங்களுக்கு ராக்கெட் இயந்திரம் தேவை) அவை உங்களை மூடிய நேர வளைவுகளின் பகுதிக்கு அழைத்துச் செல்லும். நீங்கள் அங்கு சென்றதும், தொலைதூரப் பார்வையாளரின் நேரமான டி ஒருங்கிணைப்புடன் எந்த திசையிலும் நீங்கள் நகரலாம், ஆனால் உங்கள் சொந்த நேரத்தில் நீங்கள் எப்போதும் முன்னேறுவீர்கள். இதன் பொருள் நீங்கள் விரும்பும் எந்த நேரத்திலும் நீங்கள் செல்லலாம், பின்னர் விண்வெளி நேரத்தின் தொலைதூர பகுதிக்கு திரும்பலாம் - மேலும் நீங்கள் செல்வதற்கு முன்பே அங்கு வந்து சேரலாம். நிச்சயமாக, இப்போது காலப்பயணத்தின் யோசனையுடன் தொடர்புடைய அனைத்து முரண்பாடுகளும் உயிர்ப்பிக்கப்படுகின்றன: எடுத்துக்காட்டாக, ஒரு நேர நடைப்பயணத்தின் மூலம், உங்கள் கடந்த காலத்தை விட்டுவிடுங்கள் என்று நீங்கள் நம்பினால் என்ன செய்வது? ஆனால் இது போன்ற இட-நேரம் இருக்க முடியுமா மற்றும் அதனுடன் தொடர்புடைய முரண்பாடுகளை எவ்வாறு தீர்க்க முடியும் என்பது இந்த புத்தகத்தின் எல்லைக்கு அப்பாற்பட்ட கேள்விகள். இருப்பினும், உள் அடிவானத்தில் உள்ள "நீல ஒருமை" பிரச்சனையைப் போலவே, பொது சார்பியல் என்பது மூடிய காலப்போக்கு வளைவுகளுடன் கூடிய விண்வெளி நேரத்தின் பகுதிகள் நிலையற்றவை என்பதற்கான அறிகுறிகளைக் கொண்டுள்ளது: நீங்கள் ஒருவித நிறை அல்லது ஆற்றலை இணைக்க முயற்சித்தவுடன். , இந்த பகுதிகள் ஒருமை ஆகலாம். மேலும், நமது பிரபஞ்சத்தில் உருவாகும் சுழலும் கருந்துளைகளில், "நீல ஒருமை" தானே எதிர்மறை வெகுஜனங்களின் (மற்றும் கெரின் மற்ற அனைத்து பிரபஞ்சங்களிலும் வெள்ளை துளைகள் செல்லும்) ஒரு பகுதியை உருவாக்குவதைத் தடுக்கும். ஆயினும்கூட, பொதுவான சார்பியல் இத்தகைய விசித்திரமான தீர்வுகளை அனுமதிக்கிறது என்பது புதிரானது. நிச்சயமாக, அவற்றை ஒரு நோயியல் என்று அறிவிப்பது எளிது, ஆனால் ஐன்ஸ்டீனும் அவரது சமகாலத்தவர்களும் கருந்துளைகளைப் பற்றி ஒரே விஷயத்தைச் சொன்னார்கள் என்பதை மறந்துவிடக் கூடாது.

» புத்தகத்தைப் பற்றிய கூடுதல் விவரங்களை இங்கே காணலாம் வெளியீட்டாளரின் இணையதளம்

கூப்பனைப் பயன்படுத்தி Khabrozhiteleyக்கு 25% தள்ளுபடி - கருந்துளைகள்

புத்தகத்தின் காகித பதிப்பிற்கு பணம் செலுத்தியவுடன், புத்தகத்தின் மின்னணு பதிப்பு மின்னஞ்சல் மூலம் அனுப்பப்படும்.

ஆதாரம்: www.habr.com