VAI LIELAIS SPRĀDZIENS BIJA TIKAI MELNS CAURUMS?

Send

Freizers “Jautā kosmosa darbiniekam” Dr Paul Matt Sutter - kāpēc mēs saucam Lielo sprādzienu par singularitāti, kad mēs saucam arī par melno caurumu īpatnībām?

Visumu piepilda nejaušības. Vai arī Pac Man miglāja vai Wizard Miglāja forma. Vai arī tāpat kā filmas Force Awakens sižets un katra otrā Zvaigžņu karu filma, sakritības ir visur.

Bet šeit ir diezgan dīvaina sakritība, un tā ir saistīta ar paša Visuma dabu. Sekojiet līdzi man šeit.

Apsvērsim melnos caurumus - tēmu, kuru šajā kanālā esam apskatījuši daudzkārt. Ja esat pietiekami noskatījies mūsu videoklipus, tad zināt, ka melnais caurums ir kosmosa reģions, kurā matērija un enerģija ir sajaukta tik blīvi, ka gravitācijas evakuācijas ātrums pārsniedz gaismas ātrumu.

Mēs nezinām, cik lieli ir melnie caurumi, taču ir iespējams, ka tie ir sadalīti bezgalīgi blīvā reģionā, kas pazīstams kā singularitāte.

Singularitāte, singularitāte… kur mēs šo vārdu esam dzirdējuši iepriekš? Neatkarīgi no Reja Kurzveila un viņa tehnisko singlu kritiķu apkalpes.

Šis vārds parādās, kad mēs apspriežam Visuma veidošanos; lielais sprādziens. Sākumā, pirms 13,8 miljardiem gadu, viss visā Visumā tika saspiests bezgalīga blīvuma reģionā. Un tad sekundes daļas laikā viss izvērsās uz āru.

Astronomi šo bezgalīgā blīvuma reģionu sauc par lielā sprādziena singularitāti.

Tā nevar būt tikai sakritība, vai ne? Tas ir tas pats vārds. Tas ir tāds pats vārds!

Vai lielā sprādziena singularitāte bija tikai patiešām liela melnā cauruma singularitāte? Melns caurums ar visu Visuma masu tajā?

Atzīšos, šis jautājums nedaudz pārsniedz manu atalgojumu. Lai pilnībā izskaidrotu zinātni, es domāju, ka es ienesīšu zvana zvanu. Dr Paul Matt Sutter ir astrofiziķis no Ohaio štata universitātes un Triestes astronomiskās observatorijas.

Pāvils specializējas kosmiskajos tukšumos, viņš arī daudz zina gan par Lielo sprādzienu, gan melnajiem caurumiem. Esmu sasniedzis Pāvilu viņa Ask a Spaceman podkāsta komplektā un izmetu šo zingeru tieši viņam.

Sveiks, Pols, kāda ir atšķirība starp singlāritāti, kas veidoja Lielo sprādzienu, un melnā cauruma singularitāti?

1. Vai viss Visums sākās no patiešām masīva melna cauruma?
Pols: Paldies, Freizer. Tāpēc, aplūkojot īpatnības, ir svarīgi atcerēties, kas ir tā īpatnība. Īpašība ir bezgalīga blīvuma vieta, un tā nav īsta lieta. Tas tikai nozīmē, ka matemātika, ko mēs izmantojam lietas aprakstīšanai, ir sadalījusies. Tāpat kā mēs iegūstam bezgalības atbildēs, kad mēģinām aprēķināt notiekošo. Cik mēs zinām, šāda veida lietas, šie sadalījumi matemātikā notiek divās vietās. Viens no tiem ir melnā cauruma centrā, kur sīkumi ir tik saspiesti, ka mēs vairs nevaram sekot matemātikai, bet otrs laiks ir pašā agrīnajā Visumā, kad viss Visums ir sagrauzts tik niecīgā tilpumā. pie tik augsta blīvuma, ka mēs vairs nevaram sekot matemātikai. Tas ir vienīgais, kas viņiem kopīgs, - ka ir raksturīgums, kas nozīmē, ka mēs vairs nevaram izdarīt matemātiku.

Pols: Un lai arī viņi ir vienādi, viņi ir ļoti, ļoti atšķirīgi. Melnā cauruma singularitāte ir punkts kosmosa laikā - tāpat kā jūs dzīvojat Visumā un varat norādīt - ir tāda singularitāte kā turpat vai tur, vai tur. Tas ir Visuma gabals, kas ir iestrādāts lielākā Visumā, turpretī Lielā sprādziena singularitāte ir viss Visums. Cita lieta, kad viss Visums ir sablīvēts ar tik neticami augstu blīvumu, ka mūsu matemātika to vairs nespēj izsekot.

2. Kāpēc agrīnais Visums vienkārši nesabruka atpakaļ melnajā caurumā?
Pols: Ak, tas ir ļoti labs jautājums, Freizer. Jūs domājat par šiem neticami lielajiem blīvumiem agrīnajā Visumā, un ir dabiski brīnīties, kāpēc tas nav izturējies tikai tā, kā melnais caurums uzvedas un saraujas līdz bezgalīgi blīvam punktam - kāpēc pat apnikt paplašināties? Un šeit ir svarīgi atcerēties, cik dažādi ir melnie caurumi no agrīnā Visuma. Abos gadījumos mēs izmantojam vispārējo relativitāti - tie ir gravitācijas likumi - tie nosaka šo sistēmu likumus. Bet dažādos scenārijos mēs izmantojam to pašu vienādojumu komplektu. Mēs tos izmantojam, lai aprakstītu dažādas lietas. Melnais caurums ir īpašs risinājums Einšteina vispārējās relativitātes vienādojumos, un tas rodas, uzdodot jautājumu “Ja es tur ņemu ķekars lietas un sablīvēju to līdz neticami lielam blīvumam, kas notiek?” Atbilde ir tāda, ka jūs iegūstat raksturīgumu, ko ieskauj notikumu horizonts. Tas ir viens no šī scenārija matemātikas risinājumiem.

Pols: Bet agrīnajā Visumā mums ir atšķirīgs risinājums - mums notiek cita lieta. Tas ir atšķirīgs Visums. Melnā cauruma risinājums ir statisks - tas ir fiksēts, tas nemainās ar laiku. Tas ir pieņēmums matemātikā. Bet agrīnajā Visumā lietas mainās. Tas ir atšķirīgs jautājumu kopums, uz kuru mēs cenšamies atbildēt, piemērojot vispārējo relativitāti agrīnajam visumam: “Ja es vienmērīgi piepildu visu Visumu ar veselu ķekars, ko tad dara viss Visums?” Tas ir cits jautājums nekā jautājums, ko mēs uzdodam par melnajiem caurumiem, un tāpēc mēs saņemam atšķirīgu atbildi. Tātad, kaut arī mums ir tik neticami augsts blīvums, matemātiskais risinājums, kas to raksturo, jo mēs aprakstām Visuma laika attīstību, mēs saņemam atšķirīgas atbildes, nekā mēs saņemam par melnā cauruma bitiem. Un, kad runa ir par agrīno Visumu - kad jūs to vienmērīgi piepildāt ar daudzām lietām un pajautājat, kas ar visumu notiek, tad ir tikai divas atbildes. Vai nu sīkumi Visumā izraisa to sabrukšanu un saraušanos, vai arī Visumā esošie sīkumi izraisa Visuma paplašināšanos. Un tas ir atkarīgs no tā, no kura Visuma ir izgatavots, un, pietiekami ērti, izrādās, ka Visums ir izgatavots no tāda veida sīkumiem, kas liek tam paplašināties. Svarīga ir šī laika evolūcijas sastāvdaļa - tā nosaka atšķirību starp to, kas notiek agrīnajā Visumā, un to, kas notiek melnajā caurumā.

3. Vai agrīnajā Visumā varēja veidoties melnie caurumi, jo tam ir tik liels blīvums?
Pols: Ak jā, ļoti gudrs, Freizers. Es redzu, kurp jūs dodaties. Ar neticami augstiem blīvumiem jūs domājat, varbūt kāds neliels Visuma gabals ir izspiests un izveidojis melnu caurumu. Varbūt tajās agrīnajās mikrosekundēs. Un kāpēc gan tas melnais caurums nevarētu paplašināties, lai patērētu pārējo Visumu? Un galvenais šeit nav par blīvumu, tas attiecas uz blīvuma atšķirībām. Melno caurumu no manis atšķir tas, ka tas ir vairāk blīvs nekā es, vai vismaz es tā ceru. Tas padara to par melno caurumu. Tas ir daudz blīvāks nekā apkārtne. Bet, lai izveidotu šo melno caurumu, jums bija jābūt mazliet papildu sīkumiem, piemēram, kabatā, piemēram, papildu gāzes mākonim vai zvaigznei, mazliet lielākam blīvumam nekā parasti. Tad gravitācija var darboties, un var sākt ievilkt vairāk un citus materiālus, kā arī daudz ko citu, celt un celt, līdz jūs saņemat gravitācijas sabrukumu, kas noved pie melnā cauruma.

Pols: Bet agrīnajā Visumā viss bija vienveidīgi. Gravitācijā nebija atšķirību. Jā, tas bija neticami augsts blīvums, bet, ja jūs varētu aizvest atpakaļ uz turieni un patiesībā izdzīvot, jūs nekur nejustu nekādu gravitācijas spēku, jo katrs virziens ir vienāds blīvums. Jums apkārt ir vienāds daudzums lietu katrā virzienā - nav gravitācijas. Tas viss viens otru atceļ. Tātad melnajam caurumam nav iespēju veidoties, jo neviens Visuma plankums nav blīvāks par jebkuru citu, tāpēc viss gravitācijas spēks izzūd, un jūs neko nesaņemat. Nav melnā cauruma - viņi nerodas uz skatuves tikai daudz, daudz vēlāk Visuma evolūcijā, un līdz tam laikam Visums ir tik liels, melnie caurumi nevar ietekmēt kopējo evolūciju.

4. Šobrīd Visums paplašinās - vai tas kādreiz sabruks?

Pols: Jā, daudz astrofiziķu un kosmologu uztraucas par šo gadu desmitiem atpakaļ - mēs domājām, ka jā, varbūt tagad Visums paplašinās, bet varbūt tajā ir mazliet par daudz lietu - varbūt šī paplašināšanās palēnināsies, apstāsies un tad otrādi, un tad mēs nonākt šajā masīvajā lielā krīzē scenārijā, kas ir pretējs Lielajam sprādzienam.

Pols: Bet izrādās, ka tumšā enerģija ir klāt, un tumšā enerģija liek paātrināt Visuma izplešanos, tāpēc ne tikai tas, ka Visums katru dienu kļūst lielāks un lielāks, tas katru dienu kļūst arvien ātrāks. Un tas, labi, ka kaut kā sūkā.

Tas izklausās diezgan atvērts un slēgts, taču šajā ceļojumā ir vēl kas cits. Ja jūs paņemtu visa Visuma masu un enerģiju un pārvērstu to melnajā caurumā, tam būtu gandrīz tāds pats blīvums kā pašam Visumam, un notikumu horizonts būtu lielāks nekā novērojamais Visums.

Vai tas nozīmē, ka patiesībā mēs dzīvojam melnajā caurumā? Vai mēs varētu pateikt atšķirību?