Tämän mallin mukaan maailmamme ilmestyi noin kolmetoista miljardia vuotta sitten universumimme tietyn supertiheyden tilan - singulaarisuuden - alkuräjähdyksen seurauksena. Se, mikä edelsi tätä tapahtumaa, kuinka singulaarisuus syntyi, mistä sen massa tuli, oli täysin käsittämätöntä - sellaisesta tilasta ei ole teoriaa. Laajentuvan universumin tuleva kohtalo oli myös epäselvä: jatkuuko sen laajeneminen ikuisesti vai korvataanko se supistumisella seuraavaan singulaarisuuteen asti.

Venäläisten tutkijoiden äskettäin kehittämä kosmogeneesiteoria, joka raportoi ensimmäisen kerran viime vuoden toukokuussa kansainvälisessä konferenssissa Physical Institutessa. P. N. Lebedev Venäjän tiedeakatemiasta osoittaa, että singulaarisuus on luonnollinen tuote mustaksi aukoksi muuttuneen massiivisen tähden kehityksestä. Yksittäinen musta aukko voi synnyttää useita "jälkeläisiä" myöhemmissä universumeissa. Ja tämä prosessi jatkuu jatkuvasti, haarautuen, kuten maailman puu skandinaavisten legendojen mukaan. Moniarkkinen hyperuniversumi on ääretön sekä avaruudessa että ajassa.

Maailman puu

"Alussa oli Sana, ja Sana oli Jumalan tykönä, ja Sana oli Jumala." Lyhyesti ja selkeästi, mutta käsittämättömästi. Onneksi teologian lisäksi on olemassa myös kosmologiaa - tiede maailmankaikkeudesta. Kosmologinen kuva maailmasta on määritelmänsä mukaan objektiivinen, ei-uskonnollinen ja siksi mielenkiintoinen jokaiselle, joka arvostaa tosiasioita.

1900-luvun alkuun asti kosmologia pysyi spekulatiivisena tieteenalana: se ei ollut vielä empiiriseen kokemukseen ja itsenäiseen kokeeseen perustuvaa fysiikkaa, vaan luonnonfilosofiaa, joka perustui tiedemiehen itsensä näkemyksiin, myös uskonnollisiin. Kosmologia sai teoreettisen perustan vasta modernin painovoimateorian, joka tunnetaan nimellä yleinen suhteellisuusteoria, ilmaantumisen myötä. Lukuisat löydöt sekä tähtitieteen että fysiikan alalta antoivat sankarittarellemme havainnon perusteeksi. Numeerisesta kokeesta tuli tärkeä teorian ja havaintojen apuväline. Huomaa, että toisin kuin jotkut väitteet, toisaalta yleisen suhteellisuusteorian ja toisaalta havaintojen ja kokeiden välillä ei ole ristiriitoja. Loppujen lopuksi he eivät vain laskeneet yleisen suhteellisuusteorian perusteella valonsäteen taipumaa Auringon gravitaatiokentässä, mikä suoraan sanottuna ei ole kansantalouden kannalta pohjimmiltaan tärkeää, vaan myös planeettojen ja avaruusalusten kiertoradat. , sekä kiihdytinten tekniset parametrit, mukaan lukien Large Hadron Collider. Tämä ei tietenkään tarkoita, että yleinen suhteellisuusteoria olisi perimmäinen totuus. Uuden painovoimateorian etsintä menee kuitenkin nykyisen yleistämiseen eikä siitä luopumiseen.

Määritelmä, jonka olemme antaneet kosmologialle - maailmankaikkeuden tieteelle - on melko laaja. Kuten Arthur Eddington aivan oikein huomautti, kaikki tiede on kosmologiaa. Siksi on loogista selittää konkreettisilla esimerkeillä mitkä tehtävät ja ongelmat liittyvät kosmologisiin.

Universumin mallin rakentaminen on tietysti kosmologinen tehtävä. Nykyään on yleisesti hyväksyttyä, että maailmankaikkeus on homogeeninen ja isotrooppinen suurissa mitoissa (yli 100 megaparsekissa). Tätä mallia kutsutaan Friedman-malliksi sen löytäjän Alexander Fridmanin mukaan. Pienessä mittakaavassa maailmankaikkeuden aine on gravitaatiokiertymisprosessin kohteena painovoiman epävakauden vuoksi - kappaleiden välillä vaikuttava vetovoima pyrkii tuomaan ne yhteen. Viime kädessä tämä johtaa maailmankaikkeuden rakenteen syntymiseen - galaksit, niiden klusterit jne.

Universumi ei ole paikallaan: se laajenee ja kiihtyy (inflaatio), koska siinä on pimeää energiaa - eräänlaista ainetta, jonka paine on negatiivinen. Kosmologista mallia kuvaavat useat parametrit. Näitä ovat pimeän aineen määrä, baryonit, neutriinot ja niiden lajikkeiden lukumäärä, Hubblen vakion arvot ja spatiaalinen kaarevuus, alkutiheyshäiriöiden spektrin muoto (erikokoisten häiriöiden sarja), primaaristen gravitaatioaaltojen amplitudi, punasiirtymä ja vedyn sekundaariionisaation optinen syvyys sekä muut, vähemmän tärkeät parametrit. Jokainen niistä ansaitsee erillisen keskustelun, kunkin määritelmä on kokonaisuus, ja kaikki tämä liittyy kosmologian tehtäviin. Kosmologinen parametri ei ole vain numero, vaan myös fyysiset prosessit, jotka hallitsevat maailmaa, jossa elämme.

VARHAINEN universumi

Ehkä vielä tärkeämpi kosmologinen ongelma on kysymys maailmankaikkeuden alkuperästä, siitä, mikä oli alussa.

Tiedemiehet ovat vuosisatojen ajan kuvitelleet maailmankaikkeuden ikuiseksi, äärettömäksi ja staattiseksi. Se, että näin ei ole, havaittiin 1900-luvun 20-luvulla: painovoimayhtälöiden ratkaisujen epästationaarisuuden paljasti teoreettisesti jo mainittu A. A. Fridman, ja havainnot (oikealla tulkinnalla) tehtiin. useat tähtitieteilijät lähes samanaikaisesti. Metodisesti on tärkeää korostaa, että avaruus itsessään ei laajene minnekään: puhumme laajamittaisen ainevirran tilavuuslaajenemisesta, joka leviää kaikkiin suuntiin. Puhuessamme universumin alusta, meillä on mielessä kysymys tämän kosmologisen virtauksen alkuperästä, jolle annettiin alkusysäys laajentumiselle ja sille annettiin tietty symmetria.

Ajatus ikuisesta ja äärettömästä maailmankaikkeudesta on menettänyt jalansijaa monien 1900-luvun tutkijoiden teosten kautta, toisinaan vastoin heidän henkilökohtaisia ​​vakaumuksiaan. Universumin globaalin laajenemisen havaitseminen ei tarkoittanut vain sitä, että universumi on ei-staattinen, vaan myös sitä, että sen ikä on rajallinen. Pitkän keskustelun, mistä se on, ja monien tärkeiden havainnointilöytöjen jälkeen luku on vahvistettu: 13,7 miljardia vuotta. Tämä on hyvin vähän. Loppujen lopuksi kaksi miljardia vuotta sitten jotain ryömi jo maan päällä. Lisäksi näkyvän maailmankaikkeuden säde on liian suuri (muutama gigaparsekki) niin pieneen ikään. Ilmeisesti maailmankaikkeuden valtava koko liittyy toiseen - inflaatioon - laajentumisvaiheeseen, joka tapahtui menneisyydessä ja joka korvattiin hitaan laajenemisvaiheella, jota kontrolloi säteilyn ja pimeän aineen painovoima. Myöhemmin alkaa toinen vaihe universumin kiihdytetystä laajenemisesta, jota jo hallitsee pimeä energia. GR-yhtälöt osoittavat, että kiihdytetyssä laajenemisessa kosmologisen virtauksen koko kasvaa hyvin nopeasti ja osoittautuu valohorisonttia suuremmiksi.

Universumin ikä tunnetaan 100 miljoonan vuoden tarkkuudella. Mutta tällaisesta "matalasta" tarkkuudesta huolimatta me (ihmiskunta) voimme luotettavasti jäljittää prosessit, jotka etenivät ajallisesti erittäin lähellä "universumin syntyhetkeä" - noin 10^-35 sekuntia. Tämä on mahdollista, koska kosmologisilla etäisyyksillä tapahtuvien fysikaalisten prosessien dynamiikka liittyy vain painovoimaan ja on tässä mielessä täysin selvä. Saatavilla olevan teorian (GR) avulla voimme ekstrapoloida nykyaikaisen universumin kosmologisen standardimallin menneisyyteen ja "nähdä" miltä se näytti nuoruudessaan. Ja se näytti yksinkertaiselta: varhainen universumi oli tiukasti määrätty ja se oli laminaarista ainevirtaa, joka laajeni superkorkeasta tiheydestä.

SINGULAARISUUS

Kolmetoista miljardia vuotta on noin 10^17 sekuntia. Ja kosmologisen virtauksen "luonnollinen" alku tällaisella ekstrapoloinnilla osuu yhteen Planckin ajan kanssa - 10^-43 sekuntia. Yhteensä 43 + 17 = 60 tilausta. Ei ole mitään järkeä puhua siitä, mitä tapahtui ennen 10^-43 sekuntia, koska kvanttivaikutuksista johtuen Planckin asteikko on minimiväli, jolle jatkuvuuden ja laajennuksen käsite soveltuu. Tässä vaiheessa monet tutkijat luovuttivat. Kuten, on mahdotonta mennä pidemmälle, koska meillä ei ole teoriaa, emme tiedä kvanttigravitaatiota jne.

Ei kuitenkaan voida sanoa, että maailmankaikkeus olisi "syntynyt" juuri tässä iässä. On täysin mahdollista, että ainevirta "liukkasi" supertiheyden tilan läpi hyvin lyhyessä (planckilaisessa) ajassa, eli jokin pakotti sen käymään tuon lyhytaikaisen vaiheen läpi. Ja sitten ei ole loogista umpikujaa Planckin ajan ja Planckin vakion kanssa. Sinun on vain ymmärrettävä, mikä voisi edeltää kosmologisen laajentumisen alkua, mistä syystä ja mikä "raahasi" gravitaatioaineen superkorkean tiheyden tilan läpi.

Vastaus näihin kysymyksiin on mielestämme painovoiman luonteessa. Kvanttiefekteillä on tässä toissijainen rooli, sillä ne muuttavat ja muokkaavat supertiheän aineen käsitettä lyhyessä ajassa. Nykyään emme tietenkään tunne kaikkia tehokkaan aineen ominaisuuksia [tätä "ainetta" kutsutaan tehokkaaksi, koska se sisältää myös parametreja, jotka kuvaavat painovoiman mahdollisia poikkeamia yleisestä suhteellisuusteoriasta. Tältä osin muistetaan, että moderni tiede toimii erillisillä fysikaalisilla käsitteillä aineesta ja aika-avaruudesta (painovoima). Äärimmäisissä olosuhteissa lähellä singulariteettia tällainen jako on ehdollinen - tästä syystä termi "tehoaine".] äärimmäisissä olosuhteissa. Mutta ottaen huomioon tämän vaiheen lyhyen ajanjakson, voimme kuvata koko dynaamisen prosessin luottaen vain tunnettuihin energian ja liikemäärän säilymisen lakeihin ja olettaen, että ne pysyvät aina keskimääräisessä metrisessä aika-avaruudessa riippumatta siitä, mitä Kvantti "kaiken teoria" luodaan tulevaisuudessa.

KOSMOGENEESI

Kosmologian historiassa on ollut useita yrityksiä kiertää singulaarisuusongelma ja korvata se esimerkiksi käsitteellä koko maailmankaikkeuden synty. Syntymähypoteesin "tyhjyydestä" mukaan maailma syntyi "pisteestä", singulaarisuudesta, supertiheästä alueesta, jolla on erittäin korkea symmetria ja kaikesta muusta, mitä voit ajatella (metastatiivisuus, epävakaus, kvanttialiesteen siirtyminen Friedmanniin symmetria jne.). Tässä lähestymistavassa singulaarisuusongelmaa ei ratkaistu, ja singulaarisuus oletettiin alkuperäisen supertiheän tyhjiön kaltaisen tilan muodossa (katso "Science and Life" nro 11, 12, 1996).

On ollut muitakin yrityksiä "päästä pois" singulaarisuudesta, mutta niiden hinta on aina ollut korkea. Sen sijaan oli tarpeen olettaa epämääräisiä rakenteita joko supertiheistä (aliplanckisista) aineen tiloista tai Friedmann-virtauksen "pomppaamisesta" suuresta tiheydestä (muutos puristamisesta laajenemiseen) tai muita hypoteettisia reseptejä korkean aineen käyttäytymisestä. tiheysaine.

Kukaan ei pidä singulaarisuudesta. Fyysinen maailmankuva olettaa muuttuvan, kehittyvän, mutta jatkuvasti olemassa olevan maailman. Ehdotamme singulaarisuuden tarkastelua eri tavalla ja lähdetään siitä tosiasiasta, että voimakkaasti puristetut tilat, joissa dynaaminen gravitaatiovaikutteinen järjestelmä (yksinkertaisimmassa tapauksessa tähti) tulee sisään ja kulkee läpi tietyissä olosuhteissa, ovat objektiivisia ja luonnollisia painovoimalle. Yksittäiset alueet väliaikaisina siltoina tai ketjuina yhdistävät maailmamme laajemmat alueet. Jos näin on, meidän on ymmärrettävä, mikä aiheuttaa sen, että aine putoaa erityisiin yksittäisiin tiloihin ja miten se pääsee niistä ulos.

Kuten jo mainittiin, kosmologinen laajeneminen alkaa kosmologisesta singulaarisuudesta - henkisesti aikaa taaksepäin käännettäessä tulemme väistämättä hetkeen, jolloin universumin tiheys muuttuu äärettömäksi. Voimme pitää tätä ehdotusta ilmeisenä tosiasiana QSM:n ja GR:n perusteella. Ottaen sen itsestäänselvyytenä, kysytään itseltämme yksinkertainen jatkokysymys: miten singulaarisuus syntyy, kuinka gravitaatioaine joutuu superpuristettuun tilaan? Vastaus on yllättävän yksinkertainen: tämä johtuu massiivisen järjestelmän (tähden tai muun kompaktin astrofysikaalisen järjestelmän) sen evoluution lopussa. Romahduksen seurauksena muodostuu musta aukko ja sen seurauksena sen singulaarisuus. Toisin sanoen romahdus päättyy singulaarisuuteen ja kosmologia alkaa singulaarisuuteen. Väitämme, että tämä on yhden jatkuvan prosessin ketju.

Kysymys maailmankaikkeuden alkuperästä sai useiden kokeilujen, muotoiluyritysten ja erilaisten tulkintojen jälkeen vankan tieteellisen perustan 2000-luvulla QSM:n muodossa ja sen yksiselitteisenä ekstrapoloinnissa menneisyyteen yleisen suhteellisuusteorian periaatteiden mukaisesti. Alkaen pohtimaan tätä ongelmaa ainoasta meille tunnetusta universumista, emme saa unohtaa yleistä fyysistä periaatetta, joka liittyy Nikolaus Kopernikuksen nimeen. Kerran uskottiin, että maa on maailmankaikkeuden keskus, sitten se yhdistettiin aurinkoon, myöhemmin kävi ilmi, että galaksimme ei ole ainoa, vaan vain yksi monien joukossa (vain näkyvät galaksit ovat lähes biljoona) . On loogista olettaa, että universumeja on paljon. Se, että emme vielä tiedä mitään muista, johtuu universumimme suuresta koosta - sen mittakaava ylittää selvästi näkyvyyshorisontin.

Universumin koko (mittakaava). on kausaalisesti yhdistetyn alueen koko venytettynä sen laajenemisen aikana. Näkyvyyden koko on matka, jonka valo on "kulkinut" universumin olemassaolon aikana, se saadaan kertomalla valon nopeus ja universumin ikä. Se, että maailmankaikkeus on isotrooppinen ja homogeeninen suuressa mittakaavassa, tarkoittaa, että alkuolosuhteet universumin alueilla, jotka ovat kaukana toisistaan, olivat samanlaiset.

Olemme jo maininneet, että tämä suuri mittakaava johtuu inflaatiovaiheesta. Alkuräjähdyksen inflaatiota edeltävänä aikana laajeneva virtaus saattoi olla hyvin pieni, eikä sillä ole lainkaan Friedman-mallin ominaisuuksia. Mutta kuinka muuttaa pieni virtaus suureksi, se ei ole kosmogeneesin ongelma, vaan tekninen kysymys inflaation viimeisen välivaiheen olemassaolosta, joka voi laajentaa virtausta, aivan kuten täytetyn ilmapallon pinta kasvaa. Kosmogeneesin pääongelma ei ole kosmologisen virtauksen koko, vaan sen ulkonäkö. Aivan kuten on olemassa hyvin tunnettu menetelmä supistuvien ainevirtojen muodostamiseen (gravitaatioromahdus), täytyy olla melko yleinen ja yksinkertainen fyysinen mekanismi laajenevien ainevirtojen gravitaatiokehitykseen ("sytytykseen").

INTEGROIVAT SINGULARITEETIT

Joten, kuinka tunkeutua singulaarisuuden "ylle"? Ja mitä sen takana on?

Avaruuden rakennetta on kätevää tutkia laukaisemalla siihen mentaalisesti vapaita testihiukkasia ja tarkkailemalla niiden liikkumista. Laskelmiemme mukaan geodeettiset liikeradat [tietyn rakenteen lyhyimmät etäisyydet avaruudessa. Euklidisessa avaruudessa nämä ovat suoria viivoja, Riemannin avaruudessa ympyrän kaaria jne.] testihiukkaset etenevät vapaasti ajassa tietyn luokan singulaarialueiden läpi, joita kutsuimme integroitaviksi singulaarisuuksiksi. (Tiheys tai paine hajoaa singulaarissa, mutta näiden suureiden tilavuusintegraali on äärellinen: integroitavan singulaarisuuden massa pyrkii olemaan nolla, koska se vie merkityksettömän tilavuuden.) Mustan aukon ohitettuaan geodeettiset liikeradat joutuvat avaruus-aika-alue (ranskasta domaine - alue , hallussapito) valkoisesta aukosta, joka laajenee kaikilla kosmologisen virtauksen merkeillä. Tämä tila-aikageometria on yhtenäinen, ja on loogista määritellä se mustaksi ja valkoiseksi aukoksi. Valkoisen aukon kosmologinen alue sijaitsee absoluuttisessa tulevaisuudessa suhteessa mustan aukon emoalueeseen, eli valkoinen aukko on mustan aukon luonnollinen jatko ja tuote.

Tämä uusi konsepti syntyi aivan hiljattain. Tekijät ilmoittivat esiintymisestä toukokuussa 2011 A. D. Saharovin muistolle omistetussa tieteellisessä konferenssissa, joka pidettiin Venäjän fysiikan lippulaivassa - Fysikaalisessa instituutissa. P. N. Lebedev Venäjän tiedeakatemiasta (FIAN).

Kuinka tämä on mahdollista ja miksi tällaista kosmogeneesin mekanismia ei otettu huomioon aiemmin? Aloitetaan vastaamalla ensimmäiseen kysymykseen.

Mustaa aukkoa ei ole vaikea löytää, niitä on monia ympärillä - useita prosentteja maailmankaikkeuden tähtien koko massasta on keskittynyt mustiin reikiin. Myös niiden esiintymismekanismi tunnetaan hyvin. Voit usein kuulla, että elämme mustien aukkojen hautausmaalla. Mutta voidaanko tätä kutsua hautausmaaksi (evoluution lopuksi), vai alkavatko monimutkaisen maailmamme muut vyöhykkeet (alueet), muut universumit mustien aukkojen tapahtumahorisonttien takaa?

Tiedämme, että mustan aukon sisällä on erityinen yksittäinen alue, johon kaikki sen kiinnijäämä aine "putoaa alas" ja jossa gravitaatiopotentiaali ryntää äärettömyyteen. Luonto ei kuitenkaan siedä pelkästään tyhjyyttä, vaan myös äärettömyyttä tai eroa (vaikka kukaan ei ole peruuttanut suuria lukuja). Pystyimme "läpimään" singulaarisuusalueen vaatimalla, että gravitaatiopotentiaali (metrinen) ja siten vuorovesivoimat pysyvät äärellisinä.

Metristen potentiaalien hajaantuminen voidaan eliminoida tasoittamalla singulaarisuutta tehokkaan aineen avulla, mikä heikentää sitä, mutta ei poista sitä kokonaan. (Tällaista integroituvaa singulaarisuutta voidaan verrata pimeän aineen käyttäytymiseen sen lähestyessä galaksin keskustaa. Sen tiheys pyrkii äärettömyyteen, mutta pienentyvän säteen sisällä oleva massa pyrkii nollaan johtuen siitä, että tämän säteen sisällä oleva tilavuus Se pienenee nopeammin kuin tiheys kasvaa. Tällainen analogia ei ole absoluuttinen: galaktinen kärki, divergentin tiheyden alue, on spatiaalinen rakenne, ja mustan aukon singulaarisuus esiintyy tapahtumana ajassa.) Joten vaikka tiheys ja paine eroavat, hiukkaseen vaikuttavat vuorovesivoimat ovat äärellisiä, koska ne riippuvat kokonaismassasta. Tämä mahdollistaa testihiukkasten vapaan kulkemisen singulaarisuuden läpi: ne etenevät jatkuvassa aika-avaruudessa, eikä niiden liikkeen kuvaamiseen tarvita tietoa tiheyden tai paineen jakautumisesta. Ja testihiukkasten avulla voit kuvata geometriaa - rakentaa referenssijärjestelmiä ja mitata paikka- ja aikavälejä pisteiden ja tapahtumien välillä.

MUSTAVALKOISIA AIKkoja

Joten voit käydä läpi singulaarisuuden. Ja näin ollen on mahdollista "nähdä" mitä sen takana on, minkälaisen aika-avaruuden kautta testihiukkasemme jatkavat etenemistä. Ja ne putoavat valkoisen aukon alueelle. Yhtälöt osoittavat, että tapahtuu eräänlainen värähtely: energian virtaus mustan aukon supistuvalta alueelta jatkuu valkoisen aukon laajenevalle alueelle. Vauhtia ei voi piilottaa: romahdus käännetään romahduksen vastaiseksi kokonaisvauhdin säilyessä. Ja tämä on jo erilainen universumi, koska aineella täytetyllä valkoisella aukolla on kaikki kosmologisen virtauksen ominaisuudet. Tämä tarkoittaa, että universumimme on kenties jonkin toisen maailman tuote.

Saatuista gravitaatioyhtälöiden ratkaisuista seuraava kuva kehittää sellaista. Alkutähti romahtaa emouniversumissa ja muodostaa mustan aukon. Romahduksen seurauksena tähden ympärille syntyy tuhoisia vuoroveden gravitaatiovoimia, jotka muuttavat muotoaan ja rikkovat tyhjiön synnyttäen ainetta aiemmin tyhjään tilaan. Tämä mustavalkoisen aukon yksittäiseltä alueelta peräisin oleva aine putoaa toiseen universumiin ja laajenee emätähden romahtamisen aikana vastaanotetun gravitaatioimpulssin vaikutuksesta.

Hiukkasten kokonaismassa tällaisessa uudessa universumissa voi olla mielivaltaisen suuri. Se voi merkittävästi ylittää emotähden massan. Tässä tapauksessa syntymässä olevan (emo)mustan aukon massa, mitattuna emouniversumin ulkoavaruudessa sijaitsevan havainnoinnin avulla, on äärellinen ja lähellä romahtaneen tähden massaa. Tässä ei ole paradoksia, koska massaeron kompensoi painovoiman sitoutumisenergia, jolla on negatiivinen etumerkki. Voimme sanoa, että uusi universumi on absoluuttisessa tulevaisuudessa suhteessa emouniversumiin (vanhaan). Toisin sanoen, voit mennä sinne, mutta et voi palata.

ASTROGEENINEN KOSMOLOGIA TAI MONINKAIKKEUS

Tällainen monimutkainen maailma muistuttaa elämän puuta (sukupuuta, jos haluat). Jos evoluutioprosessissa maailmankaikkeudessa ilmaantuu mustia aukkoja, niin niiden kautta hiukkaset voivat päästä maailmankaikkeuden muihin haaroihin (alueisiin) - ja niin edelleen mustien ja valkoisten reikien väliaikaisia ​​seppeleitä pitkin. Jos mustia aukkoja ei muodostu syystä tai toisesta (esimerkiksi tähdet eivät synny), syntyy umpikuja - uusien universumien synty (luominen) tähän suuntaan keskeytyy. Mutta suotuisissa olosuhteissa "elämän" virtaus voi jatkua ja kukoistaa jopa yhdestä mustasta aukosta - tätä varten on tarpeen luoda olosuhteet uusien mustien aukkojen sukupolvien syntymiselle seuraavissa universumeissa.

Miten "suotuisat olosuhteet" voivat syntyä ja mistä ne riippuvat? Mallissamme tämä johtuu tehokkaan aineen ominaisuuksista, jotka syntyvät äärimmäisen painovoiman vaikutuksesta lähellä mustien ja valkoisten aukkojen singulariteetteja. Itse asiassa puhumme kvanttigravitaatiomateriaalijärjestelmän epälineaarisista vaihesiirroista, jotka ovat luonteeltaan fluktuaatioita ja ovat siksi alttiina satunnaisille (haaroittuville) muutoksille. Einsteinin tunnuslauseen vastaisesti voimme sanoa, että "Jumala heittää noppaa", ja sitten nämä nopat (alkuolosuhteet) voivat muodostaa uusien universumien deterministisiä alueita tai ne voivat jäädä kehittymättömiksi kosmogeneesin "alkioksi". Täällä, kuten elämässä, on luonnollisen valinnan lait. Mutta tämä on jatkotutkimuksen ja tulevan työn aihe.

MITEN VÄLTÄÄN SINGULAARISUUS

Kerran ehdotettiin värähtelevän tai syklisen maailmankaikkeuden käsitettä, joka perustui "pomppimis"-hypoteesiin. Hänen mukaansa maailmankaikkeus on olemassa äärettömän määrän syklejä. Sen laajeneminen korvataan supistumisella lähes singulaariseksi, jota seuraa jälleen laajentuminen, ja monet tällaiset syklit menevät menneisyyteen ja tulevaisuuteen. Ei kovin selkeä käsite, koska ensinnäkään ei ole havainnollista näyttöä siitä, että jonain päivänä maailmamme laajeneminen korvattaisiin supistumisella, ja toiseksi, fyysinen mekanismi, joka saa universumin tekemään tällaisia ​​värähteleviä liikkeitä, ei ole selvä.

Toinen lähestymistapa maailman syntymiseen liittyy itseparantuvan maailmankaikkeuden hypoteesiin, jota Yhdysvalloissa asunut venäläinen tiedemies A.D. Linde ehdotti useiden vuosien ajan. Tämän hypoteesin mukaan maailma voidaan esittää kiehuvana patana. Maailmankaikkeus on maailmanlaajuisesti kuuma keitto, jolla on korkea energiatiheys. Siihen ilmestyy kuplia, jotka joko romahtavat tai laajenevat, ja tietyissä alkuolosuhteissa pitkäksi aikaa. Oletetaan, että nousevien maailmojen kuplien ominaisuuksilla (mitä tahansa voit ajatella, mukaan lukien joukko perusvakioita) on jonkin verran kirjoa ja laaja valikoima. Täällä herää monia kysymyksiä: mistä tällainen "liemi" tuli, kuka sen keitti ja mikä sitä ylläpitää, kuinka usein alkuolosuhteet toteutuvat, mikä johtaa meidän tyyppisten universumien ilmestymiseen jne.

MITEN INTEGROIVAT SINGULARITEETIT VOIVAT MUODOSTA

Kun lähestymme singulaarisuutta, kasvavat vuorovesivoimat vaikuttavat fyysisten kenttien tyhjiöön, muuttavat ja rikkovat sen. On, kuten sanotaan, tyhjiön polarisoituminen ja aineen hiukkasten syntyminen tyhjiöstä - sen hajoaminen.

Tällainen fyysisen tyhjiön reaktio nopeasti muuttuvan gravitaatiokentän voimakkaaseen ulkoiseen toimintaan on hyvin tunnettu. Tämä on itse asiassa kvanttigravitaation vaikutus - gravitaatiojännitteet muuttuvat aineelliseksi kentäksi, fyysiset vapausasteet jakautuvat uudelleen. Nykyään tällaiset vaikutukset voidaan laskea heikon kentän approksimaatiossa (ns. semiclassical limit). Tässä tapauksessa puhumme voimakkaista epälineaarisista kvanttigravitaatioprosesseista, joissa on tarpeen ottaa huomioon syntyneen efektiivisen aineen käänteinen gravitaatiovaikutus neliulotteisen avaruuden ominaisuudet määrittävän keskimääräisen metriikan kehitykseen. aika (kun kvanttivaikutukset painovoimassa vahvistuvat, metriikasta tulee "vapina" ja siitä voidaan puhua vain keskimääräisessä merkityksessä).

Tämä suunta vaatii tietysti lisätutkimusta. Voidaan kuitenkin jo olettaa, että Le Chatelier'n periaatteen mukaan käänteinen vaikutus johtaa metrisen avaruuden sellaiseen uudelleenjärjestelyyn, että vuorovesivoimien kasvu, joka aiheuttaa tehokkaan aineen rajattoman syntymisen, pysähtyy ja sen seurauksena , metriset potentiaalit lakkaavat hajoamasta ja pysyvät äärellisinä ja jatkuvina.

Fysikaalisten ja matemaattisten tieteiden tohtori Vladimir Lukash,
Fysikaalisten ja matemaattisten tieteiden kandidaatti Elena Mikheeva,
Fysikaalisten ja matemaattisten tieteiden kandidaatti Vladimir Strokov (FIANin astroavaruuskeskus),

Universumia, jossa elämme, kuvataan kosmologisella standardimallilla. Tämän mallin mukaan maailmamme ilmestyi noin kolmetoista miljardia vuotta sitten universumimme tietyn supertiheyden tilan - singulaarisuuden - alkuräjähdyksen seurauksena. Se, mikä edelsi tätä tapahtumaa, kuinka singulaarisuus syntyi, mistä sen massa tuli, oli täysin käsittämätöntä - sellaisesta tilasta ei ole teoriaa. Laajentuvan universumin tuleva kohtalo oli myös epäselvä: jatkuuko sen laajeneminen ikuisesti vai korvataanko se supistumisella seuraavaan singulaarisuuteen asti.

Venäläisten tutkijoiden äskettäin kehittämä kosmogeneesiteoria, joka raportoi ensimmäisen kerran viime vuoden toukokuussa kansainvälisessä konferenssissa Physical Institutessa. P. N. Lebedev Venäjän tiedeakatemiasta osoittaa, että singulaarisuus on luonnollinen tuote mustaksi aukoksi muuttuneen massiivisen tähden kehityksestä. Yksittäinen musta aukko voi synnyttää useita "jälkeläisiä" myöhemmissä universumeissa. Ja tämä prosessi jatkuu jatkuvasti, haarautuen, kuten maailman puu skandinaavisten legendojen mukaan. Moniarkkinen hyperuniversumi on ääretön sekä avaruudessa että ajassa.

Maailman puu

"Alussa oli Sana, ja Sana oli Jumalan tykönä, ja Sana oli Jumala." Lyhyesti ja selkeästi, mutta käsittämättömästi. Onneksi teologian lisäksi on olemassa myös kosmologiaa - tiede maailmankaikkeudesta. Kosmologinen kuva maailmasta on määritelmänsä mukaan objektiivinen, ei-uskonnollinen ja siksi mielenkiintoinen jokaiselle, joka arvostaa tosiasioita.

1900-luvun alkuun asti kosmologia pysyi spekulatiivisena tieteenalana: se ei ollut vielä empiiriseen kokemukseen ja itsenäiseen kokeeseen perustuvaa fysiikkaa, vaan luonnonfilosofiaa, joka perustui tiedemiehen itsensä näkemyksiin, myös uskonnollisiin. Kosmologia sai teoreettisen perustan vasta modernin painovoimateorian, joka tunnetaan nimellä yleinen suhteellisuusteoria, ilmaantumisen myötä. Lukuisat löydöt sekä tähtitieteen että fysiikan alalta antoivat sankarittarellemme havainnon perusteeksi. Numeerisesta kokeesta tuli tärkeä teorian ja havaintojen apuväline. Huomaa, että toisin kuin jotkut väitteet, toisaalta yleisen suhteellisuusteorian ja toisaalta havaintojen ja kokeiden välillä ei ole ristiriitoja. Loppujen lopuksi he eivät vain laskeneet yleisen suhteellisuusteorian perusteella valonsäteen taipumaa Auringon gravitaatiokentässä, mikä suoraan sanottuna ei ole kansantalouden kannalta pohjimmiltaan tärkeää, vaan myös planeettojen ja avaruusalusten kiertoradat. , sekä kiihdytinten tekniset parametrit, mukaan lukien Large Hadron Collider. Tämä ei tietenkään tarkoita, että yleinen suhteellisuusteoria olisi perimmäinen totuus. Uuden painovoimateorian etsintä menee kuitenkin nykyisen yleistämiseen eikä siitä luopumiseen.

Määritelmä, jonka olemme antaneet kosmologialle - maailmankaikkeuden tieteelle - on melko laaja. Kuten Arthur Eddington aivan oikein huomautti, kaikki tiede on kosmologiaa. Siksi on loogista selittää konkreettisilla esimerkeillä mitkä tehtävät ja ongelmat liittyvät kosmologisiin.

Universumin mallin rakentaminen on tietysti kosmologinen tehtävä. Nykyään on yleisesti hyväksyttyä, että maailmankaikkeus on homogeeninen ja isotrooppinen suurissa mitoissa (yli 100 megaparsekissa). Tätä mallia kutsutaan Friedman-malliksi sen löytäjän Alexander Fridmanin mukaan. Pienessä mittakaavassa maailmankaikkeuden aine on gravitaatiokiertymisprosessin kohteena painovoiman epävakauden vuoksi - kappaleiden välillä vaikuttava vetovoima pyrkii tuomaan ne yhteen. Viime kädessä tämä johtaa maailmankaikkeuden rakenteen syntymiseen - galaksit, niiden klusterit jne.

Universumi ei ole paikallaan: se laajenee ja kiihtyy (inflaatio), koska siinä on pimeää energiaa - eräänlaista ainetta, jonka paine on negatiivinen. Kosmologista mallia kuvaavat useat parametrit. Näitä ovat pimeän aineen määrä, baryonit, neutriinot ja niiden lajikkeiden lukumäärä, Hubblen vakion arvot ja spatiaalinen kaarevuus, alkutiheyshäiriöiden spektrin muoto (erikokoisten häiriöiden sarja), primaaristen gravitaatioaaltojen amplitudi, punasiirtymä ja vedyn sekundaariionisaation optinen syvyys sekä muut, vähemmän tärkeät parametrit. Jokainen niistä ansaitsee erillisen keskustelun, kunkin määritelmä on kokonaisuus, ja kaikki tämä liittyy kosmologian tehtäviin. Kosmologinen parametri ei ole vain numero, vaan myös fyysiset prosessit, jotka hallitsevat maailmaa, jossa elämme.

VARHAINEN universumi

Ehkä vielä tärkeämpi kosmologinen ongelma on kysymys maailmankaikkeuden alkuperästä, siitä, mikä oli alussa.

Tiedemiehet ovat vuosisatojen ajan kuvitelleet maailmankaikkeuden ikuiseksi, äärettömäksi ja staattiseksi. Se, että näin ei ole, havaittiin 1900-luvun 20-luvulla: painovoimayhtälöiden ratkaisujen epästationaarisuuden paljasti teoreettisesti jo mainittu A. A. Fridman, ja havainnot (oikealla tulkinnalla) tehtiin. useat tähtitieteilijät lähes samanaikaisesti. Metodisesti on tärkeää korostaa, että avaruus itsessään ei laajene minnekään: puhumme laajamittaisen ainevirran tilavuuslaajenemisesta, joka leviää kaikkiin suuntiin. Puhuessamme universumin alusta, meillä on mielessä kysymys tämän kosmologisen virtauksen alkuperästä, jolle annettiin alkusysäys laajentumiselle ja sille annettiin tietty symmetria.

Ajatus ikuisesta ja äärettömästä maailmankaikkeudesta on menettänyt jalansijaa monien 1900-luvun tutkijoiden teosten kautta, toisinaan vastoin heidän henkilökohtaisia ​​vakaumuksiaan. Universumin globaalin laajenemisen havaitseminen ei tarkoittanut vain sitä, että universumi on ei-staattinen, vaan myös sitä, että sen ikä on rajallinen. Pitkän keskustelun, mistä se on, ja monien tärkeiden havainnointilöytöjen jälkeen luku on vahvistettu: 13,7 miljardia vuotta. Tämä on hyvin vähän. Loppujen lopuksi kaksi miljardia vuotta sitten jotain ryömi jo maan päällä. Lisäksi näkyvän maailmankaikkeuden säde on liian suuri (muutama gigaparsekki) niin pieneen ikään. Ilmeisesti maailmankaikkeuden valtava koko liittyy toiseen - inflaatioon - laajentumisvaiheeseen, joka tapahtui menneisyydessä ja joka korvattiin hitaan laajenemisvaiheella, jota kontrolloi säteilyn ja pimeän aineen painovoima. Myöhemmin alkaa toinen vaihe universumin kiihdytetystä laajenemisesta, jota jo hallitsee pimeä energia. GR-yhtälöt osoittavat, että kiihdytetyssä laajenemisessa kosmologisen virtauksen koko kasvaa hyvin nopeasti ja osoittautuu valohorisonttia suuremmiksi.

Universumin ikä tunnetaan 100 miljoonan vuoden tarkkuudella. Mutta tällaisesta "matalasta" tarkkuudesta huolimatta me (ihmiskunta) voimme luotettavasti jäljittää prosessit, jotka etenivät ajallisesti erittäin lähellä "universumin syntyhetkeä" - noin 10^-35 sekuntia. Tämä on mahdollista, koska kosmologisilla etäisyyksillä tapahtuvien fysikaalisten prosessien dynamiikka liittyy vain painovoimaan ja on tässä mielessä täysin selvä. Saatavilla olevan teorian (GR) avulla voimme ekstrapoloida nykyaikaisen universumin kosmologisen standardimallin menneisyyteen ja "nähdä" miltä se näytti nuoruudessaan. Ja se näytti yksinkertaiselta: varhainen universumi oli tiukasti määrätty ja se oli laminaarista ainevirtaa, joka laajeni superkorkeasta tiheydestä.

SINGULAARISUUS

Kolmetoista miljardia vuotta on noin 10^17 sekuntia. Ja kosmologisen virtauksen "luonnollinen" alku tällaisella ekstrapoloinnilla osuu yhteen Planckin ajan kanssa - 10^-43 sekuntia. Yhteensä 43 + 17 = 60 tilausta. Ei ole mitään järkeä puhua siitä, mitä tapahtui ennen 10^-43 sekuntia, koska kvanttivaikutuksista johtuen Planckin asteikko on minimiväli, jolle jatkuvuuden ja laajennuksen käsite soveltuu. Tässä vaiheessa monet tutkijat luovuttivat. Kuten, on mahdotonta mennä pidemmälle, koska meillä ei ole teoriaa, emme tiedä kvanttigravitaatiota jne.

Ei kuitenkaan voida sanoa, että maailmankaikkeus olisi "syntynyt" juuri tässä iässä. On täysin mahdollista, että ainevirta "liukkasi" supertiheyden tilan läpi hyvin lyhyessä (planckilaisessa) ajassa, eli jokin pakotti sen käymään tuon lyhytaikaisen vaiheen läpi. Ja sitten ei ole loogista umpikujaa Planckin ajan ja Planckin vakion kanssa. Sinun on vain ymmärrettävä, mikä voisi edeltää kosmologisen laajentumisen alkua, mistä syystä ja mikä "raahasi" gravitaatioaineen superkorkean tiheyden tilan läpi.

Vastaus näihin kysymyksiin on mielestämme painovoiman luonteessa. Kvanttiefekteillä on tässä toissijainen rooli, sillä ne muuttavat ja muokkaavat supertiheän aineen käsitettä lyhyessä ajassa. Nykyään emme tietenkään tunne kaikkia tehokkaan aineen ominaisuuksia [tätä "ainetta" kutsutaan tehokkaaksi, koska se sisältää myös parametreja, jotka kuvaavat painovoiman mahdollisia poikkeamia yleisestä suhteellisuusteoriasta. Tältä osin muistetaan, että moderni tiede toimii erillisillä fysikaalisilla käsitteillä aineesta ja aika-avaruudesta (painovoima). Äärimmäisissä olosuhteissa lähellä singulariteettia tällainen jako on ehdollinen - tästä syystä termi "tehoaine".] äärimmäisissä olosuhteissa. Mutta ottaen huomioon tämän vaiheen lyhyen ajanjakson, voimme kuvata koko dynaamisen prosessin luottaen vain tunnettuihin energian ja liikemäärän säilymisen lakeihin ja olettaen, että ne pysyvät aina keskimääräisessä metrisessä aika-avaruudessa riippumatta siitä, mitä Kvantti "kaiken teoria" luodaan tulevaisuudessa.

KOSMOGENEESI

Kosmologian historiassa on ollut useita yrityksiä kiertää singulaarisuusongelma ja korvata se esimerkiksi käsitteellä koko maailmankaikkeuden synty. Syntymähypoteesin "tyhjyydestä" mukaan maailma syntyi "pisteestä", singulaarisuudesta, supertiheästä alueesta, jolla on erittäin korkea symmetria ja kaikesta muusta, mitä voit ajatella (metastatiivisuus, epävakaus, kvanttialiesteen siirtyminen Friedmanniin symmetria jne.). Tässä lähestymistavassa singulaarisuusongelmaa ei ratkaistu, ja singulaarisuus oletettiin alkuperäisen supertiheän tyhjiön kaltaisen tilan muodossa (katso "Science and Life" nro 11, 12, 1996).

On ollut muitakin yrityksiä "päästä pois" singulaarisuudesta, mutta niiden hinta on aina ollut korkea. Sen sijaan oli tarpeen olettaa epämääräisiä rakenteita joko supertiheistä (aliplanckisista) aineen tiloista tai Friedmann-virtauksen "pomppaamisesta" suuresta tiheydestä (muutos puristamisesta laajenemiseen) tai muita hypoteettisia reseptejä korkean aineen käyttäytymisestä. tiheysaine.

Kukaan ei pidä singulaarisuudesta. Fyysinen maailmankuva olettaa muuttuvan, kehittyvän, mutta jatkuvasti olemassa olevan maailman. Ehdotamme singulaarisuuden tarkastelua eri tavalla ja lähdetään siitä tosiasiasta, että voimakkaasti puristetut tilat, joissa dynaaminen gravitaatiovaikutteinen järjestelmä (yksinkertaisimmassa tapauksessa tähti) tulee sisään ja kulkee läpi tietyissä olosuhteissa, ovat objektiivisia ja luonnollisia painovoimalle. Yksittäiset alueet väliaikaisina siltoina tai ketjuina yhdistävät maailmamme laajemmat alueet. Jos näin on, meidän on ymmärrettävä, mikä aiheuttaa sen, että aine putoaa erityisiin yksittäisiin tiloihin ja miten se pääsee niistä ulos.

Kuten jo mainittiin, kosmologinen laajeneminen alkaa kosmologisesta singulaarisuudesta - henkisesti aikaa taaksepäin käännettäessä tulemme väistämättä hetkeen, jolloin universumin tiheys muuttuu äärettömäksi. Voimme pitää tätä ehdotusta ilmeisenä tosiasiana QSM:n ja GR:n perusteella. Ottaen sen itsestäänselvyytenä, kysytään itseltämme yksinkertainen jatkokysymys: miten singulaarisuus syntyy, kuinka gravitaatioaine joutuu superpuristettuun tilaan? Vastaus on yllättävän yksinkertainen: tämä johtuu massiivisen järjestelmän (tähden tai muun kompaktin astrofysikaalisen järjestelmän) sen evoluution lopussa. Romahduksen seurauksena muodostuu musta aukko ja sen seurauksena sen singulaarisuus. Toisin sanoen romahdus päättyy singulaarisuuteen ja kosmologia alkaa singulaarisuuteen. Väitämme, että tämä on yhden jatkuvan prosessin ketju.

Kysymys maailmankaikkeuden alkuperästä sai useiden kokeilujen, muotoiluyritysten ja erilaisten tulkintojen jälkeen vankan tieteellisen perustan 2000-luvulla QSM:n muodossa ja sen yksiselitteisenä ekstrapoloinnissa menneisyyteen yleisen suhteellisuusteorian periaatteiden mukaisesti. Alkaen pohtimaan tätä ongelmaa ainoasta meille tunnetusta universumista, emme saa unohtaa yleistä fyysistä periaatetta, joka liittyy Nikolaus Kopernikuksen nimeen. Kerran uskottiin, että maa on maailmankaikkeuden keskus, sitten se yhdistettiin aurinkoon, myöhemmin kävi ilmi, että galaksimme ei ole ainoa, vaan vain yksi monien joukossa (vain näkyvät galaksit ovat lähes biljoona) . On loogista olettaa, että universumeja on paljon. Se, että emme vielä tiedä mitään muista, johtuu universumimme suuresta koosta - sen mittakaava ylittää selvästi näkyvyyshorisontin.

Universumin koko (mittakaava). on kausaalisesti yhdistetyn alueen koko venytettynä sen laajenemisen aikana. Näkyvyyden koko on matka, jonka valo on "kulkinut" universumin olemassaolon aikana, se saadaan kertomalla valon nopeus ja universumin ikä. Se, että maailmankaikkeus on isotrooppinen ja homogeeninen suuressa mittakaavassa, tarkoittaa, että alkuolosuhteet universumin alueilla, jotka ovat kaukana toisistaan, olivat samanlaiset.

Olemme jo maininneet, että tämä suuri mittakaava johtuu inflaatiovaiheesta. Alkuräjähdyksen inflaatiota edeltävänä aikana laajeneva virtaus saattoi olla hyvin pieni, eikä sillä ole lainkaan Friedman-mallin ominaisuuksia. Mutta kuinka muuttaa pieni virtaus suureksi, se ei ole kosmogeneesin ongelma, vaan tekninen kysymys inflaation viimeisen välivaiheen olemassaolosta, joka voi laajentaa virtausta, aivan kuten täytetyn ilmapallon pinta kasvaa. Kosmogeneesin pääongelma ei ole kosmologisen virtauksen koko, vaan sen ulkonäkö. Aivan kuten on olemassa hyvin tunnettu menetelmä supistuvien ainevirtojen muodostamiseen (gravitaatioromahdus), täytyy olla melko yleinen ja yksinkertainen fyysinen mekanismi laajenevien ainevirtojen gravitaatiokehitykseen ("sytytykseen").

INTEGROIVAT SINGULARITEETIT

Joten, kuinka tunkeutua singulaarisuuden "ylle"? Ja mitä sen takana on?

Avaruuden rakennetta on kätevää tutkia laukaisemalla siihen mentaalisesti vapaita testihiukkasia ja tarkkailemalla niiden liikkumista. Laskelmiemme mukaan geodeettiset liikeradat [tietyn rakenteen lyhyimmät etäisyydet avaruudessa. Euklidisessa avaruudessa nämä ovat suoria viivoja, Riemannin avaruudessa ympyrän kaaria jne.] testihiukkaset etenevät vapaasti ajassa tietyn luokan singulaarialueiden läpi, joita kutsuimme integroitaviksi singulaarisuuksiksi. (Tiheys tai paine hajoaa singulaarissa, mutta näiden suureiden tilavuusintegraali on äärellinen: integroitavan singulaarisuuden massa pyrkii olemaan nolla, koska se vie merkityksettömän tilavuuden.) Mustan aukon ohitettuaan geodeettiset liikeradat joutuvat avaruus-aika-alue (ranskasta domaine - alue , hallussapito) valkoisesta aukosta, joka laajenee kaikilla kosmologisen virtauksen merkeillä. Tämä tila-aikageometria on yhtenäinen, ja on loogista määritellä se mustaksi ja valkoiseksi aukoksi. Valkoisen aukon kosmologinen alue sijaitsee absoluuttisessa tulevaisuudessa suhteessa mustan aukon emoalueeseen, eli valkoinen aukko on mustan aukon luonnollinen jatko ja tuote.

Tämä uusi konsepti syntyi aivan hiljattain. Tekijät ilmoittivat esiintymisestä toukokuussa 2011 A. D. Saharovin muistolle omistetussa tieteellisessä konferenssissa, joka pidettiin Venäjän fysiikan lippulaivassa - Fysikaalisessa instituutissa. P. N. Lebedev Venäjän tiedeakatemiasta (FIAN).

Kuinka tämä on mahdollista ja miksi tällaista kosmogeneesin mekanismia ei otettu huomioon aiemmin? Aloitetaan vastaamalla ensimmäiseen kysymykseen.

Mustaa aukkoa ei ole vaikea löytää, niitä on monia ympärillä - useita prosentteja maailmankaikkeuden tähtien koko massasta on keskittynyt mustiin reikiin. Myös niiden esiintymismekanismi tunnetaan hyvin. Voit usein kuulla, että elämme mustien aukkojen hautausmaalla. Mutta voidaanko tätä kutsua hautausmaaksi (evoluution lopuksi), vai alkavatko monimutkaisen maailmamme muut vyöhykkeet (alueet), muut universumit mustien aukkojen tapahtumahorisonttien takaa?

Tiedämme, että mustan aukon sisällä on erityinen yksittäinen alue, johon kaikki sen kiinnijäämä aine "putoaa alas" ja jossa gravitaatiopotentiaali ryntää äärettömyyteen. Luonto ei kuitenkaan siedä pelkästään tyhjyyttä, vaan myös äärettömyyttä tai eroa (vaikka kukaan ei ole peruuttanut suuria lukuja). Pystyimme "läpimään" singulaarisuusalueen vaatimalla, että gravitaatiopotentiaali (metrinen) ja siten vuorovesivoimat pysyvät äärellisinä.

Metristen potentiaalien hajaantuminen voidaan eliminoida tasoittamalla singulaarisuutta tehokkaan aineen avulla, mikä heikentää sitä, mutta ei poista sitä kokonaan. (Tällaista integroituvaa singulaarisuutta voidaan verrata pimeän aineen käyttäytymiseen sen lähestyessä galaksin keskustaa. Sen tiheys pyrkii äärettömyyteen, mutta pienentyvän säteen sisällä oleva massa pyrkii nollaan johtuen siitä, että tämän säteen sisällä oleva tilavuus Se pienenee nopeammin kuin tiheys kasvaa. Tällainen analogia ei ole absoluuttinen: galaktinen kärki, divergentin tiheyden alue, on spatiaalinen rakenne, ja mustan aukon singulaarisuus esiintyy tapahtumana ajassa.) Joten vaikka tiheys ja paine eroavat, hiukkaseen vaikuttavat vuorovesivoimat ovat äärellisiä, koska ne riippuvat kokonaismassasta. Tämä mahdollistaa testihiukkasten vapaan kulkemisen singulaarisuuden läpi: ne etenevät jatkuvassa aika-avaruudessa, eikä niiden liikkeen kuvaamiseen tarvita tietoa tiheyden tai paineen jakautumisesta. Ja testihiukkasten avulla voit kuvata geometriaa - rakentaa referenssijärjestelmiä ja mitata paikka- ja aikavälejä pisteiden ja tapahtumien välillä.

MUSTAVALKOISIA AIKkoja

Joten voit käydä läpi singulaarisuuden. Ja näin ollen on mahdollista "nähdä" mitä sen takana on, minkälaisen aika-avaruuden kautta testihiukkasemme jatkavat etenemistä. Ja ne putoavat valkoisen aukon alueelle. Yhtälöt osoittavat, että tapahtuu eräänlainen värähtely: energian virtaus mustan aukon supistuvalta alueelta jatkuu valkoisen aukon laajenevalle alueelle. Vauhtia ei voi piilottaa: romahdus käännetään romahduksen vastaiseksi kokonaisvauhdin säilyessä. Ja tämä on jo erilainen universumi, koska aineella täytetyllä valkoisella aukolla on kaikki kosmologisen virtauksen ominaisuudet. Tämä tarkoittaa, että universumimme on kenties jonkin toisen maailman tuote.

Saatuista gravitaatioyhtälöiden ratkaisuista seuraava kuva kehittää sellaista. Alkutähti romahtaa emouniversumissa ja muodostaa mustan aukon. Romahduksen seurauksena tähden ympärille syntyy tuhoisia vuoroveden gravitaatiovoimia, jotka muuttavat muotoaan ja rikkovat tyhjiön synnyttäen ainetta aiemmin tyhjään tilaan. Tämä mustavalkoisen aukon yksittäiseltä alueelta peräisin oleva aine putoaa toiseen universumiin ja laajenee emätähden romahtamisen aikana vastaanotetun gravitaatioimpulssin vaikutuksesta.

Hiukkasten kokonaismassa tällaisessa uudessa universumissa voi olla mielivaltaisen suuri. Se voi merkittävästi ylittää emotähden massan. Tässä tapauksessa syntymässä olevan (emo)mustan aukon massa, mitattuna emouniversumin ulkoavaruudessa sijaitsevan havainnoinnin avulla, on äärellinen ja lähellä romahtaneen tähden massaa. Tässä ei ole paradoksia, koska massaeron kompensoi painovoiman sitoutumisenergia, jolla on negatiivinen etumerkki. Voimme sanoa, että uusi universumi on absoluuttisessa tulevaisuudessa suhteessa emouniversumiin (vanhaan). Toisin sanoen, voit mennä sinne, mutta et voi palata.

ASTROGEENINEN KOSMOLOGIA TAI MONINKAIKKEUS

Tällainen monimutkainen maailma muistuttaa elämän puuta (sukupuuta, jos haluat). Jos evoluutioprosessissa maailmankaikkeudessa ilmaantuu mustia aukkoja, niin niiden kautta hiukkaset voivat päästä maailmankaikkeuden muihin haaroihin (alueisiin) - ja niin edelleen mustien ja valkoisten reikien väliaikaisia ​​seppeleitä pitkin. Jos mustia aukkoja ei muodostu syystä tai toisesta (esimerkiksi tähdet eivät synny), syntyy umpikuja - uusien universumien synty (luominen) tähän suuntaan keskeytyy. Mutta suotuisissa olosuhteissa "elämän" virtaus voi jatkua ja kukoistaa jopa yhdestä mustasta aukosta - tätä varten on tarpeen luoda olosuhteet uusien mustien aukkojen sukupolvien syntymiselle seuraavissa universumeissa.

Miten "suotuisat olosuhteet" voivat syntyä ja mistä ne riippuvat? Mallissamme tämä johtuu tehokkaan aineen ominaisuuksista, jotka syntyvät äärimmäisen painovoiman vaikutuksesta lähellä mustien ja valkoisten aukkojen singulariteetteja. Itse asiassa puhumme kvanttigravitaatiomateriaalijärjestelmän epälineaarisista vaihesiirroista, jotka ovat luonteeltaan fluktuaatioita ja ovat siksi alttiina satunnaisille (haaroittuville) muutoksille. Einsteinin tunnuslauseen vastaisesti voimme sanoa, että "Jumala heittää noppaa", ja sitten nämä nopat (alkuolosuhteet) voivat muodostaa uusien universumien deterministisiä alueita tai ne voivat jäädä kehittymättömiksi kosmogeneesin "alkioksi". Täällä, kuten elämässä, on luonnollisen valinnan lait. Mutta tämä on jatkotutkimuksen ja tulevan työn aihe.

MITEN VÄLTÄÄN SINGULAARISUUS

Kerran ehdotettiin värähtelevän tai syklisen maailmankaikkeuden käsitettä, joka perustui "pomppimis"-hypoteesiin. Hänen mukaansa maailmankaikkeus on olemassa äärettömän määrän syklejä. Sen laajeneminen korvataan supistumisella lähes singulaariseksi, jota seuraa jälleen laajentuminen, ja monet tällaiset syklit menevät menneisyyteen ja tulevaisuuteen. Ei kovin selkeä käsite, koska ensinnäkään ei ole havainnollista näyttöä siitä, että jonain päivänä maailmamme laajeneminen korvattaisiin supistumisella, ja toiseksi, fyysinen mekanismi, joka saa universumin tekemään tällaisia ​​värähteleviä liikkeitä, ei ole selvä.

Toinen lähestymistapa maailman syntymiseen liittyy itseparantuvan maailmankaikkeuden hypoteesiin, jota Yhdysvalloissa asunut venäläinen tiedemies A.D. Linde ehdotti useiden vuosien ajan. Tämän hypoteesin mukaan maailma voidaan esittää kiehuvana patana. Maailmankaikkeus on maailmanlaajuisesti kuuma keitto, jolla on korkea energiatiheys. Siihen ilmestyy kuplia, jotka joko romahtavat tai laajenevat, ja tietyissä alkuolosuhteissa pitkäksi aikaa. Oletetaan, että nousevien maailmojen kuplien ominaisuuksilla (mitä tahansa voit ajatella, mukaan lukien joukko perusvakioita) on jonkin verran kirjoa ja laaja valikoima. Täällä herää monia kysymyksiä: mistä tällainen "liemi" tuli, kuka sen keitti ja mikä sitä ylläpitää, kuinka usein alkuolosuhteet toteutuvat, mikä johtaa meidän tyyppisten universumien ilmestymiseen jne.

MITEN INTEGROIVAT SINGULARITEETIT VOIVAT MUODOSTA

Kun lähestymme singulaarisuutta, kasvavat vuorovesivoimat vaikuttavat fyysisten kenttien tyhjiöön, muuttavat ja rikkovat sen. On, kuten sanotaan, tyhjiön polarisoituminen ja aineen hiukkasten syntyminen tyhjiöstä - sen hajoaminen.

Tällainen fyysisen tyhjiön reaktio nopeasti muuttuvan gravitaatiokentän voimakkaaseen ulkoiseen toimintaan on hyvin tunnettu. Tämä on itse asiassa kvanttigravitaation vaikutus - gravitaatiojännitteet muuttuvat aineelliseksi kentäksi, fyysiset vapausasteet jakautuvat uudelleen. Nykyään tällaiset vaikutukset voidaan laskea heikon kentän approksimaatiossa (ns. semiclassical limit). Tässä tapauksessa puhumme voimakkaista epälineaarisista kvanttigravitaatioprosesseista, joissa on tarpeen ottaa huomioon syntyneen efektiivisen aineen käänteinen gravitaatiovaikutus neliulotteisen avaruuden ominaisuudet määrittävän keskimääräisen metriikan kehitykseen. aika (kun kvanttivaikutukset painovoimassa vahvistuvat, metriikasta tulee "vapina" ja siitä voidaan puhua vain keskimääräisessä merkityksessä).

Tämä suunta vaatii tietysti lisätutkimusta. Voidaan kuitenkin jo olettaa, että Le Chatelier'n periaatteen mukaan käänteinen vaikutus johtaa metrisen avaruuden sellaiseen uudelleenjärjestelyyn, että vuorovesivoimien kasvu, joka aiheuttaa tehokkaan aineen rajattoman syntymisen, pysähtyy ja sen seurauksena , metriset potentiaalit lakkaavat hajoamasta ja pysyvät äärellisinä ja jatkuvina.

Fysikaalisten ja matemaattisten tieteiden tohtori Vladimir Lukash,
Fysikaalisten ja matemaattisten tieteiden kandidaatti Elena Mikheeva,
Fysikaalisten ja matemaattisten tieteiden kandidaatti Vladimir Strokov (FIANin astroavaruuskeskus),

Jokainen, joka törmäsi termiin "singulaarisuus", yritti ymmärtää, mitä se on? Jos teemme kirjaimellisen käännöksen latinasta, käy ilmi, että tämä on jonkin tapahtuman, olennon, ilmiön singulaarisuus. Singulariteetti (ominaisuus) on yleinen monilla tieteen ja teknologian aloilla, ja sillä on tietty erityispiirre. Tästä riippuen singulaarisuus voi olla:

• matemaattinen;
• painovoima;
• kosmologinen;
• teknologinen;
• biologinen.

Mutta jos katsot filosofisemmin, singulaarisuus on koko maailmankaikkeus pienessä pisteessä. Ja tämä ei ole vain koko maailmankaikkeuden substanssi, vaan myös elämämme tietoisuudellaan, merkityksellään ja tunteilla.

Kosmologinen singulaarisuus

Muuten tämä on tila, joka universumilla oli alkuräjähdyksen ensimmäisellä hetkellä. Sille on ominaista aineen tiheyden ja lämpötilan äärettömät arvot. Tämän tilan, josta on tullut esimerkki gravitaatiosingulaarisuudesta, Einstein ennusti yleisen suhteellisuusteorian määräyksissä. On uskomattoman vaikea kuvitella, että Aurinko voidaan puristaa atomiytimen kokoiseksi, mutta on vielä vaikeampaa kuvitella, että koko maailmankaikkeus oli puristettu pisteeseen, joka oli paljon pienempi kuin tämä ydin. Kuitenkin, Universumi syntyi sellaisesta esineestä, jota kutsutaan singulaariseksi. Tämä tapahtumien versio on matemaattisesti laskettu ja se on tärkein teoria ympäröivän maailman syntymisestä. Mutta on tiettyjä vaikeuksia, joita tämä teoria ei selitä.

1. Kukaan ei tiedä tarkalleen missä piste, jonka ytimestä universumimme syntyi, sijaitsi.
2. Ei ole selvää, kuinka tämä ominaisuus "synyi" loputtomiin määriin energiaa ja ainetta.
3. Universumin heterogeenisuus ei myöskään ole täysin selvä. Kaikkien kanonien mukaan sen olisi pitänyt tulla homogeeniseksi, mutta tämä tasaisuus ei ollut edes primäärikaasussa.
4. Tunnetut fysiikan lait, jotka auttavat kuvaamaan meille tuttua maailmaa, eivät toimi singulaarisuuden tapauksessa. Tästä seuraa, että on mahdollista kuvata vain niitä tapahtumia, jotka tapahtuivat alkuräjähdyksen jälkeen, mutta ei itse räjähdystä eikä sen kynnystä.

S. Hawking todisti vuonna 1967 kosmologisen singulariteetin syntymisen tosiasian, jos jatketaan ajassa taaksepäin ratkaisua, joka kuvaa maailmankaikkeuden laajenemisen dynamiikkaa. Mutta hän huomautti, että singulaarisuus on syrjäytynyt fysiikan laeista. On mahdotonta, että tiheydellä ja lämpötilalla on äärettömät arvot samanaikaisesti. Ääretön tiheys tarkoittaa, että kaaoksen (entropian) mitta pyrkii nollaan, ja tämä ei sovi äärettömään lämpötilaan. Kosmologisesta singulaarisuudesta (ja sen olemassaolon tosiasiasta) on tullut yksi kosmologian pääongelmista. Tämä johtuu siitä tosiasiasta, että kaikki saatavilla oleva tieto siitä, mitä tapahtui alkuräjähdyksen jälkeen, ei anna mitään tietoa ilmiöistä, jotka edelsivät tätä suurta tapahtumaa. Mutta tieteellinen maailma yrittää jatkuvasti ratkaista tätä ongelmaa, ja nämä yritykset tapahtuvat eri suuntiin:

• Oletetaan, että on mahdollista kuvata kentän dynamiikkaa, jossa ei ole annettuja singulariteetteja, kvanttigravitaation avulla, jonka teoriaa ei ole vielä rakennettu;
• Uskotaan, että jos kvanttivaikutukset ei-gravitaatiokentissä otetaan huomioon, on mahdollista rikkoa energiadominanssin ehtoa, nimittäin Hawking korosti sitä;
• On muitakin painovoimateorioita, jotka eivät vetoa singulaarisuuteen. Niissä painovoimavoimien avulla rajaan puristettu aine ei koe vetoa, vaan hylkimistä.

Gravitaatiosingulariteetti

Jos puhumme fysikaalisten termien kuivalla kielellä, niin tämä on aika-avaruudessa sijaitseva piste, jonka läpi geodeettista linjaa ei voida tasoittaa. Usein gravitaatiosingulariteetti tekee gravitaatiokenttää kuvaavista suureista äärettömiä tai määrittelemättömiä. Näitä suureita ovat esimerkiksi energiatiheys tai skalaarikaarevuus. tarkoittaa, että mustan aukon muodostumisen aikana on tapahduttava singulaarisuuksia. Jos ne ovat tapahtumahorisontin alapuolella, niitä ei voida havaita. Alkuräjähdyksen tapauksessa on paljas singulaarisuus - sen havainnointi on täysin mahdollista, ellet tietenkään ole lähellä. Valitettavasti sitä on mahdotonta nähdä suoraan, joten modernin fysiikan kehitystason perusteella se on vain teoreettinen kohde. Kun kvanttigravitaation ehtoja kehitetään, on mahdollista kuvata näiden kohteiden läheisyydessä oleva aika-avaruus.

Jokaisella mustalla aukolla on kaksi pääpiirrettä - tapahtumahorisontti ja singulariteetti, joka on tämän aukon keskipiste. Tässä on vääristymä, samoin kuin aukko aika-avaruudessa. Itse asiassa fysiikan lait menettävät logiikkansa tässä. On teorioita, joiden mukaan tällaisissa kohdissa on täysin mahdollista siirtyä muihin maailmoihin. Matemaattinen malli on kehitetty - "Einstein-Rosenin silta", joka vahvistaa tämän vaihtoehdon. Tämä voidaan tehdä hyppäämällä singulaarisuuden läpi. Täällä universumin kerrokset leikkaavat ja muodostavat eräänlaisen aliavaruuden siirtymän. Se on kahden reiän yhdistelmä - musta ja valkoinen. Tämä on eräänlainen aikakone, eikä itse siirtymisen tosiasia ole ristiriidassa kausaalisuuden periaatteen kanssa. Pyörivän mustan aukon ainutlaatuisuuden läpi hyppääminen mahdollistaa aikamatkailun mihin tahansa suuntaan. Koska mustaa aukkoa ympäröi tapahtumahorisontti, singulaarisuutta ei voida nähdä alasti. Mutta silti luodaan malleja, jotka mahdollistavat tämän toteuttamisen vaihtelevalla realismilla.

Jos pyörität mustaa aukkoa tiettyyn nopeuteen asti, tapahtumahorisontti voi erota. Tässä on kuitenkin joitain vaikeuksia. Mustan aukon pyörittämiseksi sinun on kaadettava siihen lisämassaa, mikä ei ole kovin realistista, koska on olemassa selkeä raja, jonka jälkeen reiän pyöriminen on mahdotonta. Mutta yleensä oletetaan, että massa lisätään jo hyvin nopeasti pyörivään reikään. Ja jos oletetaan, että kierto on juuri alkanut? Tämän vaihtoehdon avulla voit pyörittää mustan aukon tilaan, jossa sen singulaarisuus avautuu. On todennäköistä, että mustat aukot kulkevat maailmankaikkeuden halki paljastaen paljaan singulaarisuuden.

Singulariteetti matematiikassa

Tietyn singulaarisuuden matemaattinen käsite on tietty piste, jossa matemaattinen funktio pyrkii äärettömyyteen. Joko funktiolla on muita käyttäytymishäiriöitä (erityisesti kriittinen kohta).

Teknologinen singulaarisuus

Tämä käsite viittaa pääasiassa futurologian alaan, oppiin, joka yrittää ennustaa tulevaisuutta. Tässä tapauksessa jotkin olemassa olevat tekniikan, talouden, sosiaalisten ilmiöiden suuntaukset otetaan perustaksi ja sitten ne ekstrapoloidaan. Uskotaan, että pian koittaa hetki, jolloin tieteen ja tekniikan kehitys ylittää ihmisen ymmärryksen mieleen. Tästä tulee todennäköisesti totta, kun mahdollisuus luoda tekoälyä ilmaantuu ja itseään toistavien koneiden tuotantoa mukautetaan. Ihmisen integroituminen tietokoneisiin tai jyrkkä muutos ihmisen aivojen toiminnassa biotekniikan avulla johtaa samaan tulokseen. Tästä tulee teknologinen erikoisuus, jonka jotkut tiedemiehet ennustavat lähitulevaisuudessa. V. Widge uskoo tämän tapahtuvan jo vuonna 2030, ja R. Kurzweil siirtää vallankumouksen vuoteen 2045.

Singulariteetti biologiassa

Biologiassa tätä käsitettä ei usein käytetä. Sitä käytetään yleensä yleistyksenä evoluutioprosessissa.

Päätelmät ja merkitys

Jos matemaattisilla, teknisillä ja biologisilla singulariteereilla on varsin konkreettisia parametreja, tilanne on monimutkaisempi muiden vaihtoehtojen ominaisuuksien kanssa. On vaikeaa toimia käsitteillä, joita ei voi "tuntea" ja arvioida. Matemaattiset laskelmat ovat luotettava asia, mutta vain jos tutkimuskohteet ovat riittävän aineellisia. Singulariteetti on eri asia. Se ei vain ole materiaalia, vaan sitä ei ole vielä todistettu. Siksi sen soveltaminen, jopa hypoteettinen, herättää kysymyksiä. Jos voit matkustaa sen läpi päästäksesi muihin ulottuvuuksiin, kuinka pysyä kokonaisena kulkien gravitaatio Scyllan ja Charybdisin läpi? Todennäköisesti fyysikot löytävät lopulta vastaukset kaikkiin kysymyksiin. Ja me varmasti tunnistamme ne ja ymmärrämme vihdoin, mitä singulaarisuus on.

Hei, rakkaat blogisivuston lukijat. Keskustellessamme ihmisten kanssa kuulemme joskus harvinaista, useimmille käsittämätöntä, sana "singulariteetti". Ihminen käyttää tällaisia ​​sanoja antaakseen merkityksensä omalle henkilölleen, mutta ei pysty vastaamaan tarkalleen, mitä se tarkoittaa.

Kirjaimellinen käännös latinasta on helppo löytää. Sana singularis tarkoittaa erityistä, ainutlaatuista, osoittaa ainutlaatuisuus mikä tahansa tapahtuma, olento, ilmiö. Se näyttää paljon helpommalta, mutta tästä alkaa käsittämättömyys.

Tätä käsitettä voidaan soveltaa ihmiselämän, tieteen, tekniikan ja filosofian eri aloilla. Jokaisella alueella se selitetään erikseen. Kokemattomalle kansalaiselle näyttää siltä, ​​että puhumme täysin eri asioista. Edes sanan merkityksen ymmärtäminen ei ole yksimielistä.

Sanan merkitys

Aivan kuin tarkoituksella, sekoittaakseen kaiken täysin, tieteelliset mielet keksivät useita singulaarisuuden lajikkeet. Wikipedian mukaan siellä on:

Singulariteetti selkeällä kielellä

Kyllä, se ei enää helpota! Olet hämmentynyt ja närkästynyt: "Mitä tämä on, ei voi selittää yksinkertaisilla sanoilla?". Kokeillaan. Otetaan esimerkiksi kaksi yllä mainittua tulkintaa ja selitetään tämä kaikki mahdollisimman yksinkertaisesti (sormilla):

1. Painovoima. Oletetaan, että tiellä on avoin luukku. Tien pinta on tilaa, luukun reuna on tapahtumahorisontti (avaruuden kaarevuuden raja tai kauniimmin tapahtumahorisontti). Et näe kaikkea mitä kuopan sisällä tapahtuu, mutta reikä muodostuu yksittäisestä esineestä Heität yhden kiven luukkuun, ohitit - kivi jäi avaruuteen. Seuraava - he osuivat, se lensi horisontin rajan yli ja joutui singulaarisuuden vyöhykkeelle (epävarmuus);
2. Kosmologinen. Kuvittele pieni pallo, jolla on epärealistisen korkea lämpötila ja tiheys. Jossain vaiheessa se räjähtää suurella voimalla muodostaen kasan sirpaleita, hiukkasia ja pölyä. Kuvittele kaikki mitä tapahtui pallolle räjähdyksen aikaan? Tätä kutsutaan singulaarisuustilaksi.

Kaksi yleistä tulkintaa tästä ilmiöstä voivat kuvata sen tärkeimmät erottavat piirteet:

Jonkun vastaavuus ainakin yhteen näistä merkeistä osoittaa, että sinulla on singulaarisuus edessäsi.

Molemmilla perusteilla singulaarisuus kuvaa selkeimmin musta aukko. Uskotaan, että sen keskustassa kaikkien fyysisten ominaisuuksien indikaattorit ovat äärettömät, fysiikan lait eivät päde ja aika kulkee meille tuntemattomien sääntöjen mukaan. Koska tällaisen kohteen käyttäytymistä on mahdotonta ennustaa, ennustaminen menettää kaiken merkityksen.

Luuletko, että kaikki pitkälle ajassa, avaruudessa kuvattu ei koske meitä? Näytän sinulle, että se ei ole.

Singulariteetti elämässämme

Suurin osa yhteiskunnan, talouden, historian ja biologian prosesseista tapahtuu olosuhteissa, jotka viittaavat singulaarisuuspisteeseen tietyllä hetkellä. Tämän ilmiön kehitys perustuu hyperbolin lakiin. Juuri nyt miljardeja vuosia sitten alkaneet prosessit lähestyvät loppuaan ympärillämme.

Ihmiskunta ja globaali tuote

Ymmärrettävin esimerkki on maapallon väestön lisääntyminen ja maailman tuotevarantojen kasvu. Tiettyjen ehtojen ehdolla olevia suhteita on rakennettu tuhansia vuosia. Jos jätämme nämä riippuvuudet ennalleen nyt ja jatkamme niitä tulevaisuudessa, tulemme hyvin pian singulaarisuuden pisteeseen.

Tiedemiehet ovat jo pitkään laskeneet planeetan ihmisten määrän ja maailmantuotteen. Kaksi tai kolme vuosikymmentä sitten kävi selväksi, että ihmisten määrä kasvaa neliöllisen hyperbolin mukaan ja tuotanto - yksinkertaisen mukaan, eli 2 kertaa hitaammin.

Ennusteet osoittivat, että ajanjaksolla 2005-2020 koittaa singulaarisuuspisteen aika. Eli tänään olemme tämän ilmiön sisällä. Kerro minulle, havaitsetko ympärilläsi kaiken kattavan runsauden ja vaurauden?

Ja taas teknologinen singulaarisuus

Se hetki, jolloin kehittyvien teknologioiden monimutkaisuus on ihmisten ymmärryksen ulottumattomissa, ei ole kaukana. Oletettavasti tapaamme hänet vuosina 2030-2045. Todennäköisten tapahtumien skenaario on kaikkien tiedossa tieteiselokuvista.

Biologiset vallankumoukset

Singulariteetti maan biologiassa on yleinen asia. tapahtui hyperbolisen väestönkasvun kanssa tiettyyn pisteeseen asti. Esimerkiksi dinosaurukset olivat planeetan mestareita. Mutta vallankumouksellisten tapahtumien jälkeen ne melkein katosivat. Elleivät krokotiilit käytä vaatimattomasti merkityksetöntä markkinarakoa.

Kun tutkijat analysoivat biologian vallankumousten päivämäärien jaksollisuutta ja lisäsivät sitten näihin tietoihin inhimillisen levottomuuden, he huomasivat selkeän yhteyden singulaarisuuspisteeseen vuosien 2010-2050 alueella.

Singulariteetti historiassa

Tämä ilmiö esiintyi melko usein. Muista valtioiden ja imperiumien historia. Esimerkiksi muinainen Rooma kehittyi kehityksensä alussa hyperbolin lain mukaan.

Väestönkasvu aiheutti alueiden valtauksen, määräsi jonkin verran teknistä kehitystä. Tämä jatkui useisiin ruttoihin asti, jolloin jopa kolmasosa väestöstä kuoli. Sen jälkeen ihmiskunta ajatteli asukkaiden tiheyttä yhdessä paikassa.

Yritykset palauttaa ihmisten määrää antoivat valtakunnan kestää vielä jonkin aikaa. Mutta silti valtio hajosi monista syistä. Joten algoritmi on jyrkkä kasvu, epätasapaino, pienet vaihtelut, muutos resurssien ja kuoleman tasapainossa.

Samanlaisia ​​ennaltamääräyksiä on löydetty:

1. tiede;
2. väestötiedot;
3. talous;
4. kulttuuria ja muita ihmisen elämän alueita.

löydöksiä

Määritellyllä historiallisella ajanjaksolla pitäisi tapahtua jotain uskomattoman tärkeää, verrattavissa elävien organismien vapautumiseen maalle, mikä muuttaa radikaalisti tulevaisuuden.

Älä vain sano, että kaikki on menetetty ja meidät on tarkoitettu krokotiilien kohtaloon. Loppujen lopuksi Rooma ei kadonnut jälkiä jättämättä. Kyllä, olemme erilaisia ​​kuin dinosaurukset. Osaamme ajatella, ennustaa, etsiä ratkaisuja ja mukauttaa ympäristön tarpeisiimme.

Tärkeintä on ymmärtää, mitä tapahtuu, ja muuttaa pelin olosuhteita ajoissa peruuttamattomien prosessien estämiseksi.

Koska singulaarisuus on äärettömän tiheyden piste, jossa kaikkia fysiikan lakeja rikotaan ja tulevaisuutta koskevia oletuksia ei tunneta. Kaikki siinä menettää merkityksensä. Ja tapahtuvan ymmärtämisellä ei myöskään ole väliä.

Onnea sinulle! Nähdään pian blogisivuilla

Saatat olla kiinnostunut

Määritelmä on taitoa antaa määritelmät ytimekkäästi ja selkeästi. Mitä teoria on ja miksi teoreettiset kognition menetelmät ovat hyviä? Aspekti - puhekielessä ja tieteellinen käsittely Mikä on leikkaus Mikä on laki Mitä ovat sääntelysäädökset ja mitkä ovat säädökset Kuinka kirjoitetaan VASTASTI Mitä on legitiimiys yksinkertaisilla sanoilla Mikä on huipentuma Logiikka on oikean ajattelun perusta ja lait Mikä on AUE - dekoodaus ja merkitys, tietoa alakulttuurista Mikä on koostumus

Siirrymme tarkastelemaan kosmologian tärkeintä kysymystä - kysymystä kosmologisen laajentumisen alkamisesta, kysymystä singulaarisuudesta. Edellisten osioiden yleistävä tulos on, että universumi laajenee isotrooppisesti ja tasaisesti alkaen ainakin siitä hetkestä, jolloin yhtäläisyys täyttyi ja suurella todennäköisyydellä kuvattiin Friedmanin mallilla paljon aikaisemmin, alkaen kemiallisten alkuaineiden synteesi eli laajenemisen ensimmäisistä sekunneista ja järjestystiheyksistä

Mitä oli ennen? Laajentuiko Friedmannin universumi alkaen singulaarisuudesta (tai ainakin "planckilaisesta" hetkestä, vai oliko varhainen aikakausi pohjimmiltaan ei-friedmanninen? Kulkiko universumin aine äärettömän suuremman tiheyden (tai ainakin "planckilaisen") läpi. tiheys vai väistyikö maailmankaikkeuden supistuminen vielä aikaisemmalla aikakaudella tien laajenemiselle rajallisella tiheydellä [katso esimerkiksi Alfven (1971)]?

Friedmanin mallin mukaan maailmankaikkeuden laajeneminen alkoi singulaarisuudesta. 1930-luvulta lähtien kosmologia on vuosikymmeniä kohdannut, onko singulaarisuuden esiintyminen laajentumisen alussa Friedman-mallin (ja muiden riittävän symmetristen mallien) erityinen ominaisuus, katoaako singulaarisuus, kun aineen tai pyörimisen pieniä omituisia nopeuksia esitellään?

Analogia pallon laajentamisen mekaanisen ongelman kanssa Newtonin teoriassa tuki tällaisia ​​oletuksia. Todellakin, jos tarkastellaan Newtonin teoriassa gravitaatiohiukkasten laajenemista, jotka samanaikaisesti lentävät ulos säteitä pitkin yhdestä pisteestä, niin laajeneminen alkaa singulaarisuudesta. Kuitenkin pienten omituisten nopeuksien läsnä ollessa pisteet lentävät toistensa ohi keskuksen lähellä, hiukkastiheys on aina äärellinen, eikä singulariteetteja ole.

nousta. Ehkä samanlainen tilanne on mahdollinen Einsteinin teorian kosmologisessa ongelmassa?

Tässä on olennaista huomata yksi seikka, jota Lifshitz ja Khalatnikov (1963a, b) korostavat. Jos menneisyydessä ei ollut singulaarisuutta ja menneisyydessä havaittua maailmankaikkeuden laajenemista edelsi supistuminen, niin aineen kulkemista tiheysmaksimin läpi ja sitä seuraavaa laajenemista kuvaavan kosmologisen mallin on oltava stabiili, eli viitattava "yleiseen" ratkaisu” Lifshitzin ja Khalatnikovin terminologialla. Toisin sanoen, olkoon jokin malli ilman singulaarisuutta, joka kuvaa aineen puristumista äärelliseen tiheyteen (ilman singulaarisuutta) ja sitten sen laajenemista, ja olkoon pieni muutos mallin parametreissa kompressiovaiheessa johtakoon singulariteetti. Silloin tätä mallia ei tietenkään voida toteuttaa todellisuudessa, koska aina tulee satunnaisia ​​vaihteluita, jotka johtavat mallin pois ratkaisusta, jossa ei ole singulaarisuutta. Siten ratkaisun ilman singulaarisuutta ei pitäisi olla poikkeuksellinen, ei rappeutunut, vaan yleinen, jotta se voisi väittää kuvaavansa todellista universumia.

Kuitenkin, jos laajennus alkaa singulaarisuudesta, niin ratkaisun yleisyyden vaatimus lähellä singulaarisuutta ei ole enää tarpeen. Todellakin, tässä tapauksessa ratkaisun määrittävät alkuehdot annetaan joidenkin tuntemattomien prosessien avulla aika-avaruuden valtavilla kaarevilla, eli olosuhteissa, joita nykyaikainen teoria ei kuvaa. On mahdollista, että prosessit johtavat tässä tapauksessa erityisiin alkuolosuhteisiin universumin laajentumiselle, esimerkiksi melkein täydelliseen homogeenisuuteen ja isotropiaan [katso. Peebles (1971a)]. Näin ollen, vaikka olisikin mahdollista todistaa, että yleinen ratkaisu ei sisällä singulaarisuutta, tämä ei tarkoita, etteikö laajennus olisi alkanut singulaarisuudesta.

Joten kosmologia kohtasi kaksi eri kysymystä: 1) onko olemassa yleistä ("stabiilin" merkityksessä) kosmologista ratkaisua ilman singulaarisuutta? ja 2) oliko menneisyydessä singulariteetti olosuhteissa, jotka tapahtuvat todellisessa universumissa?

1960-luvun lopulla annettiin myönteinen vastaus toiseen kysymykseen (Penrose, Hawking, Geroch). On todistettu, että maailmankaikkeuden laajeneminen alkoi singulaarisuudesta (jos tietysti GR on voimassa, mutta itse GR:n muutos, jos siihen liittyy suuri kaarevuus, vaatii "melkein" singulaarisuuden), mutta miten laajeneminen tarkalleen eteni lähellä singulariteettia - Friedmanin mukaan tai monimutkaisemmalla tavalla, ei ole selvitetty. Näiden töiden jälkeen ensimmäisen kosmologian kysymyksen terävyys katosi. Itse asiassa ratkaisun rakenne lähellä singulariteettia ei välttämättä vastaa yleistä ratkaisua, ja ongelma syntyy: jollain tavalla

selvittää todellisen maailmankaikkeuden laajentumisen alkamisen todellinen luonne.

Vuonna 1972 Belinsky, Lifshitz ja Khalatnikov rakensivat pitkän työn jälkeen yleisen (stabiilin) ​​ratkaisun, jolla oli singulaarisuus, eli he antoivat myönteisen vastauksen ensimmäiseen kysymykseen.

Yleisratkaisu osoittautui ominaisuuksiltaan laadullisesti samaksi kuin "sekoitetun" maailmanmallin singulariteettia lähellä oleva ratkaisu (ks. luvun 21 §§ 4 ja 5).

Jatkoesityksessä keskitymme todisteisiin singulaarisuuden olemassaolosta universumissa menneisyydessä ja fysikaalisiin prosesseihin itse singulaarisuuden lähellä. Voidaan toivoa, että tulevaisuudessa näiden prosessien ja niiden seurausten analysointi mahdollistaa maailmankaikkeuden laajenemisen todellisen luonteen selvittämisen jo varhaisemmissa vaiheissa, tiheydellä, joka ylittää huomattavasti ydinvoiman.