Ce este o singularitate? Punct de singularitate. Singularitatea unei găuri negre

În momentul de față, întrebarea despre ce este o singularitate excitează nu numai oamenii interesați de știință, ci și cei mai buni oameni de știință ai lumii. Acest termen se regăsește în matematică, fizică, astronomie, cosmologie și alte științe exacte. Interpretarea lui variază puțin, dar principiul rămâne același. Prin urmare, acum luăm în considerare succesiv ceea ce este o singularitate din diferite puncte de vedere și aflați ce este atât de interesant pentru cercetători acest fenomen misterios.

Interpretarea generală a termenului

Înainte de a începe să ne îngropăm în secretele universului, să ne întoarcem la istoria universului. Cea mai corectă versiune a lumii în prezent este teoria Big Bang-ului. La momentul nașterii a tot ce ne înconjoară, a existat doar un singur punct de singularitate. Dimensiunile sale nu sunt cunoscute exact, dar oamenii de știință o compară adesea cu un mazăre pentru înțelegere. În acest caz, nu credeți că acest mini-minge ar putea fi ținut în mână. Masa sa a fost egală cu masa tuturor stelelor și a galaxiilor care se află astăzi în spațiu. Mai mult decât atât, temperatura acestui mazar era la margine, iar forța gravitațională din ea era mai mare decât cea a găurilor negre existente. Cu alte cuvinte, punctul de singularitate este o unitate de timp-spațiu, în care consta toată materia care umple Universul nostru.

Cum a venit timpul?

Merită să menționăm că termenul "materie" înseamnă nu doar spațiul cosmic, format din miliarde de unități astronomice, ci și toate intervalele de timp. Da, este greu de imaginat, dar pentru a înțelege ce este o singularitate, trebuie să vă imaginați timpul ca o dimensiune spațială în care puteți să vă mișcați înainte sau înapoi. Toate acestea sunt inextricabil legate de curbura spațiului, pe care o vom discuta mai jos. Oamenii de știință, de asemenea, nu știu cât timp acest mazăre a existat prin măsuri terestre. Paradoxal, într-o astfel de stare comprimată în orice dimensiune, infinitatea este zero. Mai târziu, punctul de singularitate a început să crească, temperatura în ea a căzut, particulele s-au respins unul de celălalt. Deci, timpul a fost separat de alte dimensiuni și a încetat să mai fie o unitate spațială. Pentru că astăzi poate merge doar înainte.

Concepte cosmologice

După cum știți, știința cosmologiei este angajată în studiul evoluției universului. Aici luăm în considerare toate așa-numitele epoci care au urmat Big Bang-ului. În conformitate cu această teorie, oamenii de știință au emis ipoteza că universul provine dintr-o singularitate. În acest caz, perioada de existență a acestuia din urmă nu poate fi stabilită. Continuând de aici, cele două versiuni cele mai credibile sunt încă studiate cu atenție. Primul este că lumea noastră este statică. O mare explozie a avut loc la un moment dat, când toate particulele, într-o stare de compresiune infinită, s-au împins brusc unul de celălalt. În plus, singularitatea universului înainte de explozie a fost caracterizată de prezența materiei și a antimateriei. Astăzi, oamenii de știință nu au găsit o singură antiparticlă. A doua versiune se bazează pe faptul că Big Bang-ul este un cosmos real. Se constată că galaxiile se îndepărtează în mod constant unul de celălalt, prin urmare, procesul de extindere a lumii continuă până în prezent.

Singularitatea în cosmologie

În evoluția cosmosului, ciudat cum pare, nu există loc pentru formulele fizice și legile care acționează pe Pământ. Acest fenomen este demonstrat vizual de singularitatea cosmologică. Desigur, în practică este imposibil să aflăm în ce stare a fost problema în momentul originii lumii, dar teoretic oamenii de știință au calculat regularitățile paradoxale. Prima este curbura spațiului-timp. Aceasta înseamnă că este imposibil să trasăm o linie sau un unghi geodetic chiar în sfera de singularitate. Al doilea este, așa cum am spus deja, un moment foarte diferit. Aici puteți ajunge în orice punct într-un interval de timp. Singularitatea cosmologică, potrivit oamenilor de știință, este punctul de plecare, numit Big Bang. În această perioadă, densitatea și temperatura substanței se apropiau de infinit. În același timp, măsura haosului a avut tendința de a zero, înmulțind singure cele două unități anterioare. Din punct de vedere al fizicii terestre, temperatura și densitatea nu pot suporta simultan într-o stare infinită. Și acesta este doar unul din multe paradoxuri pe care oamenii de știință nu le pot rezolva.

Teorie veche și nouă

Cu mulți ani în urmă, Albert Einstein a prezentat lumii faimoasa teorie a relativității, care se numește acum teoria gravitației. Datorită acestui fapt, descriem astăzi toate fenomenele din spațiu și timp care ne înconjoară. Conform teoriei, obiectele fizice nu pot avea o singularitate. Aceasta înseamnă că, în practică, orice materie sau materie nu poate avea masa, densitatea sau temperatura egale cu infinitul. Dar matematica este cunoscută ca o știință teoretică, prin urmare în ea există un loc pentru funcții cu sensuri infinite. Aplicând o arie de cunoaștere la altul, obținem un calcul aproximativ al ceea ce s-ar putea întâmpla în timpul Big Bang-ului. Aceasta, așa cum am menționat deja, indică cu cantități fizice infinite. Acest fenomen se numește singularitate fizică sau cosmică. Dar legile sale sunt incomparabile cu teoria relativității. O nouă teorie a gravitației cuantice poate explica acest fenomen. Asta este secția de fizică, unde se studiază comportamentul luminii, proprietățile și semnificația ei în univers. Teoria în sine nu există încă, dar există anumite calcule și ipoteze care pot deveni baza sa.

Descoperirea misterelor gravitaționale

În astrofizică există un astfel de lucru ca viteza de evadare. Acesta este folosit pentru a determina gradul de accelerare cu care un anumit obiect poate rezista forțele gravitaționale. De exemplu, o rachetă care ia în considerare masa sa ar trebui să se deplaseze cu o viteză de aproximativ 12 km / s pentru a părăsi atmosfera Pământului. Dar dacă planeta noastră avea un diametru de 12.742 kilometri și un centimetru, atunci pentru a depăși câmpul de atracție ar fi necesar să se miște cu o viteză mai mare decât viteza luminii. În acest caz, Pământul ar fi înconjurat nu de forța gravitațională obișnuită, ci de singularitatea gravitațională. Desigur, totul această teorie, pentru că dacă planeta noastră are astfel de dimensiuni, ea se va transforma într-o gaură neagră. Dar o astfel de experiență face posibilă înțelegerea semnificației gravitației în univers.

Ce determină forța gravitației?

Cu cât atomii sunt mai apropiați, cu atât substanța este mai densă. Dacă moleculele interacționează cumva unul cu celălalt, atunci procesul de încălzire are loc, prin urmare, temperatura acestei substanțe crește. În condiții terestre, astfel de procese apar în anumite limite, de aceea am inventat de mult formule care ne permit să calculam comportamentul oricărui element chimic. Toate deoarece forța gravitațională nu permite particulelor să se apropie mai puțin de o anumită distanță și să se îndepărteze mai mult decât o anumită cantitate. În spațiul cosmic, acolo unde există gropi între galaxii, spațiul este în mod special descărcat, acest lucru se numește vid. În principiu nu există nici o gravitate, deoarece o mică cantitate de materie este în haos. Lângă obiectele foarte dense (stele albastre gigant, quasari, și găuri negre), forța gravitațională este ridicată la nerealistă pentru valori noi, muritorii de rând. Particulele sunt situate atât de aproape unul de celălalt încât se formează un fenomen numit "singularitate gravitațională". Aceasta este chiar baza care afectează distorsiunea spațiului și gradul de curbură.

Gravitația și comportamentul în materie

În regiunea singularității, materia nu este aspirată. Numai vântul cosmic și particulele microscopice sunt atrase acolo. Dar, în teorie, o persoană poate merge în mod voluntar în astfel de zone. Ele sunt situate în quasare și găuri negre și, din păcate, pentru că ființele vii sunt mortale din punctul de vedere al biologiei. Intrând în zona de mare forță mare, corpul va începe să se întindă atât de-a lungul și de-a lungul. În consecință, contururile unei persoane vor învălui sfera și se vor roti în ea. Teoretic, dacă ochii văd încă și transmit semnalul în creier, omule În același timp, el va putea contempla toate părțile corpului, inclusiv fața care se va roti înaintea lui, depășind viteza luminii. Este clar că în această formă corpul uman nu poate exista, dar acest lucru este valabil și pentru fizica terestră. Totuși, acest exemplu ne oferă ocazia să ne imaginăm ce este o singularitate din punct de vedere practic. Ar fi interesant să presupunem că, ca specie biologică, vom putea să acceptăm aceste noi legi fizice și să existe în astfel de forme, formând noi lumi pentru noi înșine.

Fluxul de timp

Despre ce oră este, poți să te lupți pentru totdeauna. Astăzi este definit ca procesul de trecere a proceselor fiziologice, fizice și mentale pentru organismele vii și materia lumii noastre. Dar proprietățile timpului, posibilitățile sale ascunse nu au fost studiate. Îl percepem ca pe ceva subiectiv și poate fi monitorizat cu atenție, amintindu-și anii anteriori. Când am trăit primul an de viață, acest segment pentru noi a fost egal cu 100%. El a fost singurul lucru pe care îl avem, toată viața și experiența. La a doua zi de naștere, un an a devenit deja 50%, al treilea - doar al treilea. Până la vârsta de 80 de ani, un an a fost deja de doar 1/80 parte din viață și nimic nu prea contează. Sa intamplat deoarece in primul an tot ce am vazut a fost nou. În viitor, am întâlnit lucruri și fenomene tot mai familiare. Pentru că părea că copilăria durează incredibil de lungă, iar ani maturi zboară instantaneu. Acesta este un exemplu clar despre modul în care percepția unei persoane denaturează fluxul de timp. Și ce se va întâmpla dacă te uiți la acest termen din punct de vedere astronomic?

Ora la începutul timpului

A fost o mică diminuare, ceea ce a făcut posibilă înțelegerea a tot ceea ce vedem. Fiind blocat în cadrul fizicii și, în plus, al percepției noastre, este dificil să ne imaginăm că lumea a fost și poate fi destul de diferită. Deci, singularitatea timpului avea același loc în cosmologie, precum și singularitatea spațiului. Acum pentru a depăși un segment de 1 kilometru la o viteză de 5 km / h va dura 0,2 ore. Pentru a zbura de la Pământ la Saturn, este necesar să petreceți mai mulți ani. Dar ce zici de timp, dacă toată distanța care există în lume este egală cu 1 centimetru? Înmulțind astfel de parametri nesemnificativi printr-o densitate și masă infinit de mari, obținem curbura spațiului-timp. Aceasta înseamnă că, în momentul în care universul era unic, tot ceea ce vedem acum se poate întâmpla. Evenimentele s-ar putea să fi fost amestecate, incredibil de distorsionate și corelate. Pur și simplu, orice obiect material ar putea arăta ca în trecutul Pământului sau al unei alte planete și în viitorul său.

Tehnologie și intrarea într-o nouă eră

Există și așa-numita teorie a singularității, conform căreia planeta noastră se va transforma în curând într-un mare intelect biotehnic. Potrivit cercetătorilor, până la mijlocul secolului 21 va fi creat un computer, capabilitățile acestuia vor depăși capacitățile creierului. Inteligența artificială, firește, va prevala asupra ființelor mai puțin dezvoltate. În acel moment, singularitatea tehnologică. Acest nume a fost inventat, deoarece nu se știe cum se va încheia un salt progresiv în știință și dacă omenirea va supraviețui.

găurile de vierme

Singularitatea găurii negre, din care, de fapt, acest obiect cosmic este compus, este una dintre cele mai mari mistere ale lumii. Gaura de vierme nu arata cu adevarat ca o groapa cu o pâlnie si un tunel îngust, ci ca o sfera formata de o forta gigantica de gravitate. Am menționat deja găurile negre de mai sus, definindu-le ca obiecte mortale în univers. Rezistența compresiei lor este incredibil de mare, deoarece orizontul evenimentelor răstoarnă spațiul și timpul se oprește. Singularitatea unei găuri negre este comparabilă cu teoria Big Bang-ului. Nu a fost studiată temeinic, dar se crede că forța de comprimare din interiorul găurii de vierme este aceeași ca în momentul nașterii lumii. De aceea există o teorie că găurile negre sunt evoluția noilor Universuri care există în paralel cu ale noastre.

O anexă care explică o parte din teorie

În termeni generali, teoria puncte fără întoarcere și densitatea infinită face posibilă înțelegerea jocului "Singularitate". Trecerea unei misiuni implică mișcarea în spațiu și timp, unde cele două concepte sunt una. Eroul se mișcă între 1950 și 2010, corectând greșelile oamenilor de știință sovietici și salvând condamnații moderni pe o insulă înconjurată de radiații. Dacă te scufunzi în această lume, poți să înțelegi treptat ce înseamnă timpul în spațiu.

Rezumă

Studiul tuturor secretelor cosmosului, care se referă la gravitate, face posibilă înțelegerea faptului că teoria relativității ne limitează la maxim. Desigur, aceasta este o descoperire incredibilă pentru condițiile terestre, dar dacă este vorba de a studia alte spații, atunci toate stereotipurile ar trebui să fie aruncate. Un astfel de concept ca "singularitate" răstoarnă percepția sunetului, a impulsurilor luminoase, a curburii spațiului și a timpului. Dar este încă întâlnit numai în teoria matematică, iar în practica fizică nu găsim o explicație. Singularitatea găurii negre este studiată în detaliu, dar se crede că această regiune, deși comprimată până la infinit, nu este punctul cel mai colmatat al universului.