Сарфи назар аз мураккабии мавзӯъ, профессори Донишгоҳи Принстон Стивен Губсер як муқаддимаи мухтасар, дастрас ва шавқоварро ба яке аз соҳаҳои мубоҳисаи физикаи имрӯз пешниҳод мекунад. Сӯрохиҳои сиёҳ объектҳои воқеӣ мебошанд, на танҳо як таҷрибаи фикрӣ! Сӯрохиҳои сиёҳ аз нуқтаи назари назариявӣ бениҳоят қулайанд, зеро онҳо нисбат ба аксари объектҳои астрофизикӣ, ба монанди ситораҳо, аз ҷиҳати математикӣ хеле соддатаранд. Вақте маълум мешавад, ки сӯрохиҳои сиёҳ воқеан он қадар сиёҳ нестанд, чизҳо аҷиб мешаванд.
Дар ҳақиқат дар дохили онҳо чӣ аст? Чӣ тавр шумо тасаввур карда метавонед, ки ба сӯрохи сиёҳ афтодед? Ё шояд мо аллакай ба он афтодаем ва ҳоло дар бораи он намедонем?
Дар геометрияи Керр орбитаҳои геодезӣ мавҷуданд, ки дар эргосфера комилан пӯшидаанд, дорои хосиятҳои зерин мебошанд: заррачаҳое, ки дар баробари онҳо ҳаракат мекунанд, энергияҳои потенсиалии манфи доранд, ки аз рӯи қимати мутлақ нисбат ба массаҳои боқимонда ва энергияи кинетикии якҷоя гирифташудаи ин зарраҳо зиёдтаранд. Ин маънои онро дорад, ки энергияи умумии ин заррачаҳо манфӣ аст. Маҳз ин ҳолат дар раванди Penrose истифода мешавад. Ҳангоми дар дохили эргосфера, киштие, ки энергия истихроҷ мекунад, снарядро тавре партоб мекунад, ки он дар яке аз ин мадорҳо бо энергияи манфӣ ҳаракат мекунад. Мувофики конуни сарфаи энергия киштй энергияи кинетикии кофй ба даст меорад, то ки массаи оромии аз даст рафтаи эквиваленти энергияи снаряд ва ба гайр аз он ба даст овардани эквиваленти мусбати энергияи манфии холиси снаряд бошад. Азбаски снаряд пас аз паррондан бояд дар сурохи сиёх нопадид шавад, хуб мебуд, ки онро аз як навъ партов сохтан. Аз як тараф, сӯрохи сиёҳ то ҳол ҳама чизро мехӯрад, аммо аз тарафи дигар, он ба мо энергияи бештареро бармегардонад, ки мо сарф кардаем. Ҳамин тавр, илова бар ин, энергияе, ки мо мехарем, "сабз" хоҳад буд!
Миқдори максималии энергияе, ки аз сӯрохи сиёҳи Керр гирифта мешавад, аз он вобаста аст, ки сӯрох то чӣ андоза тез чарх мезанад. Дар ҳолати шадидтарин (бо суръати максималии имконпазири гардиш) энергияи гардиши вақти фазо тақрибан 29% энергияи умумии сӯрохи сиёҳро ташкил медиҳад. Ин метавонад чандон зиёд набошад, аммо дар хотир доред, ки ин як қисми массаи умумии истироҳат аст! Барои муқоиса, дар хотир доред, ки реакторҳои атомие, ки бо энергияи таназзули радиоактивӣ кор мекунанд, камтар аз даҳяки як фоизи энергияи эквиваленти массаи оромро истифода мебаранд.
Геометрияи вақти фазоӣ дар дохили уфуқи сӯрохи сиёҳи чархзананда аз вақти кайҳонии Шварцшилд ба куллӣ фарқ мекунад. Биёед тафтиши худро пайгирӣ кунем ва бубинем, ки чӣ мешавад. Дар аввал, ҳама чиз ба парвандаи Шварцшилд монанд аст. Мисли пештара, вақти кайҳон ба фурӯпошӣ шурӯъ мекунад ва ҳама чизро бо худ ба маркази сӯрохи сиёҳ кашола мекунад ва қувваҳои мавҷ ба афзоиш меёбанд. Аммо дар ҳолати Керр, пеш аз он ки радиус ба сифр расад, шикаста суст мешавад ва ба баръакс оғоз мекунад. Дар сӯрохи сиёҳи зуд даврзананда, ин хеле пеш аз он, ки қувваҳои обхезӣ ба қадри кофӣ қавӣ шаванд, ки ба тамомияти зонд таҳдид кунанд. Барои ба таври интуитивӣ фаҳмидани он ки чаро ин рӯй медиҳад, биёед дар хотир дорем, ки дар механикаи Нютонӣ ҳангоми гардиш қувваи ба истилоҳ марказгурез ба вуҷуд меояд. Ин кувва яке аз куввахои асосии физики нест: вай дар натичаи амалиёти якчояи куввахои асосй ба вучуд меояд, ки барои таъмини холати гардиш зарур аст. Натиҷаро метавон ҳамчун як қувваи таъсирбахше, ки ба берун нигаронида шудааст, баррасӣ кард - қувваи марказгурез. Шумо инро дар гардиши тез дар мошини босуръат ҳаракаткунанда эҳсос мекунед. Ва агар шумо ягон бор дар карусел нишаста бошед, шумо медонед, ки ҳар қадар тезтар чарх занад, шумо бояд рельсҳоро сахттар бигиред, зеро агар шумо раҳо кунед, шуморо берун мепартоянд. Ин қиёс барои вақти кайҳон идеалӣ нест, аммо он нуктаро дуруст мефаҳмонад. Импулси кунҷӣ дар вақти фазоӣ сӯрохи сиёҳи Керр як қувваи муассири марказгурезро таъмин мекунад, ки ба кашиши ҷозиба муқобилат мекунад. Вақте ки фурӯпошӣ дар дохили уфуқ вақти фазоро ба радиусҳои хурдтар мекашад, қувваи марказгурез зиёд мешавад ва дар ниҳоят қодир мешавад, ки аввал ба фурӯпошӣ муқобилат кунад ва сипас онро баргардонад.
Дар лахзае, ки харобшавй катъ мегардад, зонд ба дарачае мерасад, ки уфуки дохилии сурохи сиёх номида мешавад. Дар ин лаҳза, қувваҳои обхезӣ хурданд ва зонд, вақте ки аз уфуқи рӯйдод убур мекунад, барои расидан ба он танҳо вақти маҳдуд мегирад. Бо вуҷуди ин, танҳо аз сабаби он ки вақти кайҳон фурӯпоширо қатъ кард, маънои онро надорад, ки мушкилоти мо ба итмом расидаанд ва гардиш ба ягон навъ ягонагии дохили сӯрохи сиёҳи Шварцшилдро аз байн бурд. Ин ҳанӯз роҳи дур аст! Охир, хануз дар миёнахои солхои 1960-ум Рочер Пенроуз ва Стивен Хокинг системаи теоремахои сингуляриятро исбот карда буданд, ки аз он чунин бармеояд, ки агар шикасти гравитационй, хатто кутох бошад, дар натича ягон шакли сингулярият ба вучуд меояд. Дар мавриди Шварцшилд, ин як ягонагии ҳамаҷониба ва ҳаматарафа аст, ки тамоми фазоро дар уфуқ тобеъ мекунад. Дар ҳалли Керр, ягонагӣ дигар хел рафтор мекунад ва бояд бигӯям, ки комилан ғайричашмдошт аст. Вақте ки зонд ба уфуқи ботинӣ мерасад, ягонагии Керр ҳузури худро ошкор мекунад - аммо он дар гузаштаи сабабҳои хатти ҷаҳонии таҳқиқ маълум мешавад. Чунин буд, ки гӯё ягонагӣ ҳамеша вуҷуд дошт, аммо танҳо ҳоло зонд ҳис кард, ки таъсири он ба он мерасад. Шумо мегӯед, ки ин афсонавӣ садо медиҳад ва ин дуруст аст. Ва дар тасвири фазо-ваќт чанд носозгорї вуљуд дорад, ки аз онњо низ маълум мешавад, ки ин љавобро нињої донистан мумкин нест.
Мушкилоти аввалине, ки дар гузаштаи нозире, ки ба уфуқи ботинӣ мерасад, пайдо мешавад, ин аст, ки дар он лаҳза муодилаҳои Эйнштейн наметавонанд ба таври ягона пешгӯӣ кунанд, ки бо вақти кайҳон берун аз ин уфуқ чӣ мешавад. Яъне, ба як маъно, мавҷудияти хосият метавонад ба ҳар чизе оварда расонад. Шояд он чизе, ки воқеан рӯй хоҳад дод, ба мо тавассути назарияи ҷозибаи квантӣ шарҳ дода мешавад, аммо муодилаҳои Эйнштейн ба мо имкони донистани онро намедиҳанд. Танҳо аз рӯи таваҷҷӯҳ, мо дар зер шарҳ медиҳем, ки агар мо талаб кунем, ки буриши уфуқи кайҳон то ҳадди имкон ҳамвор бошад (агар функсияҳои метрикӣ, тавре ки математикҳо мегӯянд, "таҳлилӣ" мебуданд), аммо ҳеҷ гуна асоси дақиқи физикӣ вуҷуд надорад. барои чунин тахмин № Аслан масъалаи дуюми уфуки ботинй тамоман акси онро нишон медихад: дар Коиноти хакикй, ки дар он материя ва энергия берун аз сурохихои сиёх мавчуданд, вакти фазой дар уфуки ботинй хеле нохамвор мешавад ва дар он чо ягонагии доирашакл ба вучуд меояд. Он ҳамчун қувваи беохири сингулярӣ дар ҳалли Шварцшилд харобиовар нест, аммо дар ҳар сурат мавҷудияти он ба оқибатҳои аз идеяи функсияҳои ҳамвор таҳлилӣ бармеоянд, шубҳа мекунад. Шояд ин як чизи хуб аст - фарзияи густариши аналитикӣ чизҳои хеле аҷибро дар бар мегирад.
Аслан, мошини вақт дар минтақаи каҷҳои пӯшидаи вақт кор мекунад. Дуртар аз сингулярӣ, ҳеҷ гуна каҷҳои пӯшидаи вақтӣ вуҷуд надоранд ва ба ғайр аз қувваҳои бозгардонанда дар минтақаи сингулярӣ вақти фазоӣ комилан муқаррарӣ менамояд. Аммо, траекторияҳо мавҷуданд (онҳо геодезӣ нестанд, бинобар ин ба шумо муҳаррики мушак лозим аст), ки шуморо ба минтақаи каҷҳои пӯшидаи замонӣ мебаранд. Вақте ки шумо дар он ҷо ҳастед, шумо метавонед дар ҳама самт қад-қади координати t, ки вақти нозири дур аст, ҳаракат кунед, аммо дар вақти худ шумо ҳамеша ба пеш ҳаракат хоҳед кард. Ин маънои онро дорад, ки шумо метавонед ба ҳар вақти дилхоҳатон равед ва сипас ба як қисми дури вақти кайҳон баргардед - ва ҳатто пеш аз рафтан ба он ҷо расед. Албатта, ҳоло ҳама парадоксҳои марбут ба ғояи саёҳати вақт ба ҳаёт меоянд: масалан, агар шумо бо роҳи сайру гашти вақт худатонро бовар кунонед, ки аз он даст кашед? Аммо оё чунин навъҳои фазо-вақт вуҷуд дошта метавонанд ва чӣ гуна парадоксҳои марбут ба он ҳал карда мешаванд, саволҳои берун аз доираи ин китоб мебошанд. Бо вуҷуди ин, ҳамон тавре ки бо мушкилоти «сингулярияти кабуд» дар уфуқи ботинӣ, нисбияти умумӣ нишон медиҳад, ки минтақаҳои фазо-вақт бо каҷҳои пӯшидаи вақт ноустуворанд: ҳамин ки шумо кӯшиш мекунед, ки ягон миқдори масса ё энергияро муттаҳид кунед. , ин минтақаҳо метавонанд ягона шаванд. Гузашта аз ин, дар сӯрохиҳои сиёҳи даврзананда, ки дар Коиноти мо ба вуҷуд меоянд, худи "сингулярияти кабуд" метавонад ба ташаккули минтақаи массаҳои манфӣ (ва тамоми оламҳои дигари Керр, ки сӯрохиҳои сафед ба он роҳ меёбанд) монеъ мешавад. Бо вуҷуди ин, далели он, ки нисбияти умумӣ барои чунин ҳалли аҷиб имкон медиҳад, ҷолиб аст. Албатта, онҳоро патология эълон кардан осон аст, аммо фаромӯш накунем, ки худи Эйнштейн ва бисёре аз ҳамзамонони ӯ дар бораи сӯрохиҳои сиёҳ як чизро гуфтаанд.
» Тафсилоти бештар дар бораи китобро метавонед дар ин ҷо пайдо кунед
Барои Khabrozhiteley 25% тахфиф бо истифода аз купон - Сӯрохии сиёҳ
Ҳангоми пардохт барои нусхаи коғазии китоб нусхаи электронии китоб тавассути почтаи электронӣ фиристода мешавад.
Манбаъ: will.com