Физики говорят, что нашли способ определения голой сингулярности

24 Апреля 2017 в 10:30, Николай Хижняк 13 324 просмотра 18

Черные дыры. Безумно плотные космические объекты, обладающие такой мощной гравитацией, что она искривляет пространство-время, а также наши нынешние законы физики, в конечном итоге создавая сингулярность. К счастью, Вселенная защищает нас от этих объектов, создавая вокруг них горизонт событий. Мы не можем видеть черные дыры, но можем увидеть границы ее горизонта событий. Однако сейчас физики заявляют, что нашли способ, как обнаружить голую сингулярность, попутно при этом проверив на прочность парочку законов нашей классической физики.

«Голая сингулярность, если это явление действительно существует, скорее всего, будет представлена в виде грубого разрыва ткани реальности, дыры, искажающей не только пространство-время, но и все законы физики, где бы она ни появилась, что лишало бы ее всякого рода предсказуемости», — комментирует Аванеш Пандей, автор научной колонки издания IB Times.

Если такое объяснение вводит вас в легкий ступор – не переживайте. Все это исследование, о котором мы сегодня поговорим, — чистая теория, основанная на одном серьезном предположении о том, что голая сингулярность на самом деле существует в нашей Вселенной, хотя нынешний уровень нашей физики и не позволяет нам это подтвердить.

И все же, согласно общей теории относительности Эйнштейна, а также нашим лучшим на сегодняшний день компьютерным моделям, голая сингулярность действительно возможна. Так что же это такое? Сингулярность может появляться при звездном коллапсе, когда жизненный цикл звезды подходит к своему завершению и в пространстве создается некая область с такой огромной плотностью, что наша физика не в состоянии объяснить, что же в этой области происходит.

В самой физике есть два раздела, позволяющие понять нашу реальность: квантовая механика, которая объясняет взаимодействие между мельчайшими частицами (субатомными частицами) во Вселенной, а также общая теория относительности, которая описывает то, что мы можем видеть своими глазами (поведение звезд, галактик и так далее). Проблема заключается в том, что оба этих раздела по-разному объясняют сингулярность и предсказывают ее поведение.

Мы никогда не рассматривали вопрос сингулярности с практической точки зрения, потому как все сингулярности, о которых нам известно и о которых мы можем догадываться, заключены непосредственно в черных дырах, в их центрах, окруженных горизонтом событий, после пересечения границ которого ничто, даже свет, не способно избежать дальнейшей участи навсегда быть поглощенным. Был, конечно, еще один вариант – изучить сингулярность, из которой родилась вся Вселенная (согласно теории Большого взрыва) но, к сожалению, мы не обладаем возможностью заглянуть в прошлое.

Что же касается голой сингулярности, то это теоретическая сингулярность, игнорирующая законы Вселенной в отношении черных дыр, и этому есть объяснение. Рассмотрим наглядный пример. Ниже вы можете видеть схематичную иллюстрацию черной дыры. Слева она окружена горизонтом событий (пунктирным кругом). Справа показана голая сингулярность. Стрелками показан свет, который в случае черной дыры с горизонтом событий не сможет его покинуть, а в случае голой сингулярности – сможет.

Если предположить, что голая сингулярность действительно существует, то самый большой вопрос будет заключаться в том, как мы сможем определить голую сингулярность и отличить ее от обычной черной дыры. В этом как раз и пытается разобраться новое исследование.

Ученые из индийского Института фундаментальных исследований Тата предложили двухступенчатый план, основанный на устойчивом предположении о том, что сами по себе сингулярности представляют собой вращающиеся объекты, как черные дыры.

Согласно общей теории относительности Эйнштейна, ткань пространства-времени, находящаяся рядом с любыми вращающимися объектами, сама начинает «закручиваться» с учетом этого вращения. И этот эффект создает гироскопический момент, делая орбиты вращающихся вокруг таких объектов частиц «прецессированными», то есть изменяет ось их вращения.

Ниже можно понаблюдать за прецессивным вращением гироскопа, чтобы понять, о чем идет речь. Ось его вращения не является прямой.

Полагаясь на эти данные, исследователи говорят, что мы можем выяснить природу вращения объектов путем измерения скорости, с которой прецессирует гироскоп, то есть узнать частоту его прецессии между двумя ближайшими к объекту точками.

Согласно исследованию, можно вывести следующее предположение:

  • Сильно изменяемая частота прецессии гироскопа между двумя точками может указывать на то, что рассматриваемый вращающийся объект является черной дырой;
  • Относительно слабое изменение частоты прецессии и предсказуемость этого поведения может указывать на то, что рассматриваемый вращающийся объект является голой сингулярностью.

Разумеется, доставку гироскопа к черной дыре и проверку этой теории вряд ли можно назвать простой задачей. Но тем не менее крест на теории ставить рано, так как группа исследователей нашла более доступную и безопасную возможность понаблюдать за этими реакциями гироскопа с Земли, измерив частоту прецессии, падающей в черные дыры или голые сингулярности материи, с помощью рентгеновского излучения.

«Орбитальная плоскость частоты прецессии будет возрастать с приближением материи к вращающейся черной дыре, однако в теории эта частота может снижаться и даже выходить на нулевое значение при приближении к вращающейся голой сингулярности», — говорят исследователи в своей опубликованной статье.

Опять же, чтобы в очередной раз прояснить: все это на данный момент — лишь рассуждения. Во-первых, мы еще ни разу не находили кандидата на роль голой сингулярности, а во-вторых, мы только начали понимать суть обычных черных дыр. Кроме того, буквально неделей ранее другая группа ученых вынесла предположение, что даже если голые сингулярности и существуют, неизученные квантовые эффекты могут их скрывать от нас.

Короче говоря, делать сейчас какие-либо выводы будет явно преждевременно, так как мы пока готовы (точнее даже неспособны) наблюдать за явлениями, которые могут происходить на краю нашей Вселенной. Но, возможно, когда-нибудь, когда технологии станут на несколько порядков более развитыми? Кто знает.

Физики говорят, что нашли способ определения голой сингулярности

Приложение
Hi-News.ru

Новости высоких технологий в приложении для iOS и Android.

18 комментариев

  1. ponchic

    Шансы обнаружить эту дыру такие же как и то что положить кирпич (он тяжлее) на жидкую воду и он не утонет

  2. haroshii

    А как же доказанная Перельманом теория Пуанкаре. Ведь согласно ей в нашей вселенной и нет никаких "дырок". Или я что то не то говорю?

    • Strike529

      Это за которую он миллион не стал получать? Там вроде насколько помню говорится, (моими словами) что имея сферу с отверстием, можно её за это отверстие растянуть до круга:)

  3. Strike529

    "теория основанная на предположении" ну круто чё скажешь:)

    • vyshny

      поэтому это и называется теорией. прикинь...

      • haroshii

        На предположении строятся гипотезы, а на ряде фактов теории!

        • Taras-proger

          Нет. На ряде фактов строятся справочники, а теории на гипотезах. Сама гипотеза - это "пусть скорость света одинакова в любой системе отсчёта", а теория - это "если скорость света одинакова в любой системе отсчёта, то время и пространство тоже относительны, их протяжённость относительно каждой системы отсчёта подстраивается так, чтоб обеспечить константность скорости света, а отсюда через кучу выкладок следует, что Меркурий прецессирует вот так, а теперь проверяйте". Голый тезис, или куча вытекающих друг из друга выводов.

  4. nim_cch

    Зачем подобный бред сюда показывать? Еще пара таких новостей и я удалю этот сайт из закладок.

  5. bla-3

    Хм, сингулярность без горизонта представить сложно. В моем понимании она либо есть с ГС, либо это вообще не сингулярность, а очень экстремальные гравитационные условия типа нейтронной звезды. (отправлено из приложения Hi-News.ru)

    • Taras-proger

      Нейтронная звезда всё таки имеет КОНЕЧНУЮ плотность. А здесь фокус как раз в том, что плотность дырная, а гравитация - нет.

  6. ElkTheSenior

    Плотность, коллапс, гравитация, - всё это очень поверхностные определения. Ясно дело что, для того, чтобы понять явление, нужно рыть в направлении квантовой механики, а не ОТО.

    Можно также предположить, что вся наша "вселенная" находится на некоей примитивно-размерной поверхности, вроде "горизонта событий", которая, как бы, - "растягиваясь" (благодаря вечной сингулярности) создаёт то, что мы именуем "гравитацией" (пространственно-временным континуумом).

    То есть, возможно, сингулярность, так скажем, - играет роль некоего ложного импульса на поверхности абсолютно статичного горизонта, а абсолютная статика, в свою очередь, создаёт ту самую сингулярность, вечно падая (коллапсируя) в себя, под бременем своего собственного веса. И, тем самым, создаётся, этакий - вечный процесс. А мы есть то, что синтезируется между всем этим глобальным действом, находясь где-то между этими "двумя" стихиями/бранами, да как угодно.

    В любом случае, ждём развития событий, относительно идеи о "голой сингулярности", а главное, того, как возможно всё это упрощённо визуализировать на практике.

  7. ShC

    Чтение статей о сингулярностях, черных дырах навело на такую мысль, что между нашей планетой и черными дырами можно провести философскую аналогию.
    Черная дыра это объект, в котором дошли до предела такие свойства материи как плотность и гравитация.
    Земля эта планета, на которой до предела дошло такое свойство материи, как сложность организации.
    На черной дыре предельные состояния материи вызывают сингулярность, то есть прекращение действия законов физики.
    На Земле предельная сложность организации материи привела к тому, что появился феномен, необъяснимый с точки зрения физики - субъективное сознание человека. Человеческий разум это биологическая сингулярность.
    Возможно, в этом есть какой-то глубокий смысл... Черных дыр много, почему бы и нашей "сингулярности в плане сложности организации" тоже не иметь аналоги во Вселенной. Но у черных дыр кроме сингулярности есть еще горизонт событий, который изолирует сингулярность от наблюдателя.
    А что если, у планет где развились "биологические сингулярности" в виде разума, тоже есть аналог горизонта событий и роль его играет чрезвычайная редкость таких планет, они гораздо реже черных дыр. И поэтому две цивилизации никогда не встретятся в пространстве-времени...

  8. gta14

    Ох уж эти компьютерные модели...

Новый комментарий

Для отправки комментария вы должны авторизоваться или зарегистрироваться.