შესავალი
შავი ხვრელები თავიანთი თვისებებით აბსოლუტურად ფანტასტიკური ობიექტებია. „ადამიანის გონების ყველა გამოგონებიდან, ერთრქათა და ქიმერებით დაწყებული წყალბადის ბომბით დამთავრებული, ალბათ ყველაზე ფანტასტიკურია შავი ხვრელის გამოსახულება, რომელიც დანარჩენი სივრცისგან გამოყოფილია გარკვეული საზღვრით, რომელსაც ვერაფერი გადალახავს; ხვრელი გრავიტაციული ველით იმდენად ძლიერი, რომ სინათლესაც კი აკავებს მისი დახრჩობა; ხვრელი, რომელიც აქრობს სივრცეს და ანელებს დროს. უნიკორების და ქიმერების მსგავსად, შავი ხვრელი უფრო შესაფერისია ფანტასტიკურ რომანებში ან ძველ მითებში, ვიდრე რეალურ სამყაროში. და მაინც, თანამედროვე ფიზიკის კანონები რეალურად მოითხოვს შავი ხვრელების არსებობას. შესაძლოა, მხოლოდ ჩვენი გალაქტიკა შეიცავს მათ“, - ამბობს ამერიკელი ფიზიკოსი კ. თორნი შავი ხვრელების შესახებ.
ამას უნდა დაემატოს, რომ შავი ხვრელის შიგნით სივრცისა და დროის თვისებები საოცრად იცვლება, ერთგვარ ძაბრად ტრიალდება, სიღრმეში კი არის ზღვარი, რომლის მიღმაც დრო და სივრცე კვანტებად იშლება... შავის შიგნით. ხვრელი, ამ სახის გრავიტაციული უფსკრულის კიდეს მიღმა, საიდანაც გასასვლელი არ არის, საოცარი ფიზიკური პროცესები მოედინება, ბუნების ახალი კანონები ვლინდება.
შავი ხვრელები ენერგიის ყველაზე გრანდიოზული წყაროა სამყაროში. ჩვენ მათ ალბათ ვხედავთ შორეულ კვაზარებში, აფეთქებულ გალაქტიკის ბირთვებში. ისინი ასევე წარმოიქმნება დიდი ვარსკვლავების სიკვდილის შემდეგ. შესაძლოა, მომავალში შავი ხვრელები კაცობრიობის ენერგიის წყაროდ იქცეს.
შავი ხვრელების ფორმირება. გრავიტაციული კოლაფსი. გრავიტაციის რადიუსი
მეცნიერებმა დაადგინეს, რომ შავი ხვრელები უნდა წარმოიქმნას ნებისმიერი მასის ძალიან ძლიერი შეკუმშვის შედეგად, რომელშიც გრავიტაციული ველი იმდენად იზრდება, რომ არ ათავისუფლებს სინათლეს ან სხვა გამოსხივებას, სიგნალებს ან სხეულებს.
ჯერ კიდევ 1798 წელს, პ. ლაპლასი, სწავლობდა სინათლის გავრცელებას ობიექტის გრავიტაციულ ველში, რომლის დიდი მასა კონცენტრირებულია სივრცის მცირე რეგიონში, მივიდა იმ დასკვნამდე, რომ გარე დამკვირვებლისთვის აბსოლუტურად შავი სხეულები შეიძლება მოხდეს ბუნებაში. ასეთი სხეულების გრავიტაციული ველი იმდენად დიდია, რომ არ უშვებს სინათლის სხივებს (ასტრონავტიკის ენაზე ეს ნიშნავს, რომ მეორე კოსმოსური სიჩქარე უფრო დიდი იქნება ვიდრე c სინათლის სიჩქარე). ამისთვის საჭიროა მხოლოდ M ობიექტის მასა კონცენტრირებული იყოს რადიუსზე მცირე რადიუსში ე.წ. გრავიტაციის რადიუსისხეული R გ. რადიუსი
R g \u003d 2GM / cІ1,5 * 10 -28 M, სადაც G არის სიმძიმის მუდმივი;
M- მასა (იზომება გრამებში),
R g - სანტიმეტრებში.
ლაპლასის დასკვნა ეფუძნებოდა კლასიკურ მექანიკას და ნიუტონის გრავიტაციის თეორიას.
მაშასადამე, შავი ხვრელის გაჩენისთვის აუცილებელია, რომ მასა ისე შემცირდეს, რომ მეორე კოსმოსური სიჩქარე სინათლის სიჩქარის ტოლი გახდეს. ამ ზომას გრავიტაციული რადიუსი ეწოდება და დამოკიდებულია სხეულის მასაზე. მისი ღირებულება ციური სხეულების მასებისთვისაც კი ძალიან მცირეა. ასე რომ, დედამიწისთვის გრავიტაციული რადიუსი დაახლოებით 1 სმ-ის ტოლია, მზისთვის - 3 კმ.
გრავიტაციის დასაძლევად და შავი ხვრელიდან თავის დაღწევისთვის, საჭირო იქნება მეორე კოსმოსური სიჩქარე, რომელიც აღემატება სინათლის სიჩქარეს. ფარდობითობის თეორიის მიხედვით, არცერთ სხეულს არ შეუძლია სინათლის სიჩქარეზე უფრო სწრაფად აჩქარება. ამიტომ შავი ხვრელიდან ვერაფერი გაფრინდება, ვერანაირი ინფორმაცია ვერ გამოდის. მას შემდეგ, რაც ნებისმიერი სხეული, ნებისმიერი ნივთიერება ან რადიაცია გრავიტაციის გავლენის ქვეშ მოხვდება შავ ხვრელში, დამკვირვებელი ვერასოდეს გაიგებს, რა დაემართა მათ მომავალში. შავი ხვრელების მახლობლად, მეცნიერთა აზრით, სივრცისა და დროის თვისებები მკვეთრად უნდა შეიცვალოს.
თუ შავი ხვრელი ჩნდება მბრუნავი სხეულის შეკუმშვის შედეგად, მაშინ მის საზღვრებთან ყველა სხეული ჩართულია მის გარშემო ბრუნვის მოძრაობაში.
მეცნიერები თვლიან, რომ შავი ხვრელები შესაძლოა საკმარისად მასიური ვარსკვლავების ევოლუციის ბოლოს გამოჩნდნენ. ბირთვული საწვავის მარაგის ამოწურვის შემდეგ ვარსკვლავი კარგავს თავის სტაბილურობას და საკუთარი გრავიტაციის გავლენით იწყებს სწრაფ შეკუმშვას. Ე. წ გრავიტაციული კოლაფსი(ასეთი შეკუმშვის პროცესი, რომლის დროსაც სიმძიმის ძალები უკონტროლოდ იზრდება).
კერძოდ, სიცოცხლის ბოლომდე ვარსკვლავები კარგავენ მასას მთელი რიგი პროცესების შედეგად: ვარსკვლავური ქარი, მასის გადატანა ორობით სისტემებში, სუპერნოვას აფეთქებები და ა.შ.; თუმცა ცნობილია, რომ ბევრი ვარსკვლავია, რომელთა მასა 10, 20 და თუნდაც 50-ჯერ აღემატება მზეს. ნაკლებად სავარაუდოა, რომ ყველა ეს ვარსკვლავი როგორმე მოიშორებს "ზედმეტ" მასას, რათა შევიდეს მითითებულ საზღვრებში (2-3 მ). თეორიის თანახმად, თუ ვარსკვლავი ან მისი ბირთვი, რომლის მასა აღემატება მითითებულ ზღვარს, იწყებს კოლაფსს საკუთარი გრავიტაციის გავლენით, მაშინ ვერაფერი შეაჩერებს მის კოლაფსს. ვარსკვლავის მატერია, პრინციპში, განუსაზღვრელი ვადით შემცირდება მანამ, სანამ ის წერტილამდე არ დაიკლებს. შეკუმშვის დროს ზედაპირზე მიზიდულობის ძალა სტაბილურად იზრდება - საბოლოოდ, დგება მომენტი, როცა სინათლეც კი ვერ გადალახავს გრავიტაციულ ბარიერს. ვარსკვლავი ქრება: იქმნება ის, რასაც ჩვენ შავ ხვრელს ვუწოდებთ.
გრავიტაციის რადიუსი
რადიუსი, ფარდობითობის ზოგად თეორიაში (იხ. გრავიტაცია) სფეროს რადიუსი, რომელზედაც m მასის მიერ შექმნილი გრავიტაციული ძალა, რომელიც მთლიანად ამ სფეროს შიგნით დევს, უსასრულობისკენ მიისწრაფვის. გ.რ. განისაზღვრება სხეულის მასით m და უდრის r g 2 G m / c 2, სადაც G არის გრავიტაციული მუდმივი, c არის სინათლის სიჩქარე. გ.რ. ჩვეულებრივი ასტროფიზიკური ობიექტები უმნიშვნელოა მათ რეალურ ზომასთან შედარებით; ასე რომ, დედამიწისთვის r g "0,9 სმ, მზისთვის r g" 3 კმ.
თუ სხეული შეკუმშულია G. R.-ის ზომით, მაშინ ვერანაირი ძალა ვერ შეაჩერებს მის შემდგომ შეკუმშვას გრავიტაციული ძალების გავლენის ქვეშ. ასეთი პროცესი, რომელსაც რელატივისტური გრავიტაციული კოლაფსი ჰქვია, შეიძლება მოხდეს საკმაოდ მასიურ ვარსკვლავებთან (როგორც გამოთვლები აჩვენებს, ორზე მეტი მზის მასის მქონე ვარსკვლავებს) მათი ევოლუციის ბოლოს: თუ ბირთვული „საწვავი“ ამოწურავს ვარსკვლავს. არ აფეთქდეს და არ კარგავს მასას, შემდეგ, G. R.-ის ზომამდე შემცირებით, უნდა განიცადოს რელატივისტური გრავიტაციული კოლაფსი. გრავიტაციული კოლაფსის დროს ვერც ერთი გამოსხივება, ვერცერთი ნაწილაკი ვერ გაძვრება r g რადიუსის სფეროდან. ვარსკვლავისგან შორს მდებარე გარე დამკვირვებლის თვალსაზრისით, როდესაც ვარსკვლავის ზომა რგ-ს უახლოვდება, დრო განუსაზღვრელი ვადით ანელებს მის დინების სიჩქარეს. ამიტომ ასეთი დამკვირვებლისთვის კოლაფსირებული ვარსკვლავის რადიუსი უახლოვდება გ.რ. ასიმპტომურად, არასოდეს ხდება მასზე პატარა.
ი.დ.ნოვიკოვი.
დიდი საბჭოთა ენციკლოპედია, TSB. 2012
აგრეთვე იხილეთ ინტერპრეტაციები, სინონიმები, სიტყვის მნიშვნელობა და რა არის გრავიტაციული რადიუსი რუსულ ენაზე ლექსიკონებში, ენციკლოპედიებსა და საცნობარო წიგნებში:
- გრავიტაციის რადიუსი
- გრავიტაციის რადიუსი
გრავიტაციის თეორიაში სფეროს rgr რადიუსი, რომელზედაც ამ სფეროს შიგნით მყოფი m მასის მიერ შექმნილი გრავიტაციული ძალა უსასრულობისკენ მიისწრაფვის; … - რადიუსი დიდ ენციკლოპედიურ ლექსიკონში:
(ლათ. რადიუსის ასოები. - ბორბლის ლაპარაკი, სხივი), წრის ან სფეროს რომელიმე წერტილის ცენტრთან დამაკავშირებელი სეგმენტი, აგრეთვე ამ ... - რადიუსი
წრეები (ან სფეროები) (ლათ. რადიუსი, სიტყვასიტყვით - ბორბალის სხივი, სხივი), წრის (ან სფეროს) წერტილის ცენტრთან დამაკავშირებელი სეგმენტი. რ-ს ასევე უწოდებენ ... - რადიუსი
[ლათინური რადიუსიდან ბორბალში, სხივი] გეომეტრიაში, წრის (ან ბურთის) რადიუსი არის სწორი ხაზის სეგმენტი, რომელიც აკავშირებს წრის ცენტრს (ან ... - გრავიტაციული ენციკლოპედიურ ლექსიკონში:
[იხილეთ გრავიტაცია] კანონის საფუძველზე... - რადიუსი ენციკლოპედიურ ლექსიკონში:
ა, მ 1. გეომ. ხაზის სეგმენტი, რომელიც აკავშირებს წრის ან ბურთის ცენტრს წრის გარკვეულ წერტილთან (ან ბურთის ზედაპირზე), ასევე ... - რადიუსი ენციკლოპედიურ ლექსიკონში:
, -a, m 1^ მათემატიკაში: სწორი ხაზი, რომელიც აკავშირებს ბურთის ან წრის ცენტრს სფეროს ან წრის ნებისმიერ წერტილთან, ... - რადიუსი
ინერციის რადიუსი, r-ის მნიშვნელობა, რომელსაც აქვს სიგრძის განზომილება, რომლის დახმარებით სხეულის ინერციის მომენტი მოცემულ ღერძთან მიმართებაში გამოიხატება f-loy-ით: I \u003d ... - რადიუსი დიდ რუსულ ენციკლოპედიურ ლექსიკონში:
RADIUS (ლათ. radius, ნათ. - ბორბლის ლაპარაკი, სხივი), შემაერთებელი სეგმენტი c.-l. წრის ან სფეროს წერტილი ცენტრით, ისევე როგორც სიგრძე ... - გრავიტაციული დიდ რუსულ ენციკლოპედიურ ლექსიკონში:
გრავიტაციული ტრანსპორტი, საქონლის ტრანსპორტირების მეთოდი საკუთარი ზემოქმედებით. წონა (მაგ. დახრილ კონვეიერზე, ხრახნიანი დაშვება, გრავიტაციული ლილვაკი… - გრავიტაციული დიდ რუსულ ენციკლოპედიურ ლექსიკონში:
გრავიტაციული რადიუსი, გრავიტაციის თეორიაში, სფეროს r gr რადიუსი, რომელზედაც მიზიდულობის ძალა იქმნება m მასით, რომელიც მდებარეობს ამ ... - გრავიტაციული დიდ რუსულ ენციკლოპედიურ ლექსიკონში:
გრავიტაციული კოლაფსი, მასიური სხეულების კატასტროფულად სწრაფი შეკუმშვა გრავიტაციის გავლენის ქვეშ. ძალები. გ.კ. ვარსკვლავების ევოლუცია წმ. ორი... - გრავიტაციული დიდ რუსულ ენციკლოპედიურ ლექსიკონში:
გრავიტაციული აღრიცხვა, ჭაბურღილების სიმძიმის აჩქარების შესწავლა, რათა დადგინდეს იხ. კერის სიმკვრივის მნიშვნელობები. კლდეები თავიანთ ბუნებაში. კლება. … - რადიუსი
რა"დიუს, რა"დიუს, რა"დიუს, რა"დიუს, რა"დიუს, რა"დიუსამ, რა"დიუს, რა"დიუს, რა"დიუს, რა"დიუს, რა"დიუს, ... - გრავიტაციული სრულად აქცენტირებულ პარადიგმაში ზალიზნიაკის მიხედვით:
გრავიტაციული, გრავიტაციული, გრავიტაციული, გრავიტაციული, გრავიტაციული, გრავიტაციული, გრავიტაციული, გრავიტაციული, გრავიტაციული, გრავიტაციული, გრავიტაციული, გრავიტაციული, გრავიტაციული, გრავიტაციული, გრავიტაციული, გრავიტაციული, გრავიტაციული, ... - რადიუსი
(ლათ. რადიუსი ლაპარაკი ბორბალში, სხივი) 1) გეომ. რ. წრე (ან ბურთი) - სწორი ხაზის სეგმენტი, რომელიც აკავშირებს წრის (ან ბურთის) ცენტრს ... - გრავიტაციული უცხო სიტყვების ახალ ლექსიკონში:
(ლათ.; იხ. გრავიტაცია) ფიზიკური. დაკავშირებულია სიმძიმის ძალებთან; i-th ველი - გრავიტაციული ძალების ველი; გ-ე გამოსხივება - ... - რადიუსი
[ 1. გეომ. რ. წრე (ან ბურთი) - სწორი ხაზის სეგმენტი, რომელიც აკავშირებს წრის (ან ბურთის) ცენტრს ზოგიერთთან. წრის წერტილი (ან ბურთი), ... - გრავიტაციული უცხოური გამონათქვამების ლექსიკონში:
[ფიზ. დაკავშირებულია სიმძიმის ძალებთან; i-th ველი - გრავიტაციული ძალების ველი; r-th გამოსხივება - გრავიტაციული ტალღების გამოსხივება (r-th ტალღები) ... - რადიუსი რუსული ენის სინონიმების ლექსიკონში.
- რადიუსი
მ 1) სწორი ხაზის სეგმენტი, რომელიც აკავშირებს წრის ან ბურთის ცენტრს ზოგიერთთან. წერტილი წრეზე ან სფეროს ზედაპირზე. 2) ტრანს. სადისტრიბუციო ზონა... - გრავიტაციული რუსული ენის ახალ განმარტებით და წარმოებულ ლექსიკონში ეფრემოვა:
ადგ. 1) ღირებულებით დაკავშირებული. არსებითი სახელით: მასთან დაკავშირებული გრავიტაცია. 2) გრავიტაციის თანდაყოლილი, მისთვის დამახასიათებელი. 3) ემსახურება ... - რადიუსი რუსული ენის ლექსიკონში ლოპატინი:
რადიუსი,... - გრავიტაციული რუსული ენის ლექსიკონში ლოპატინი.
- რადიუსი რუსული ენის სრულ ორთოგრაფიულ ლექსიკონში:
რადიუსი... - გრავიტაციული რუსული ენის სრულ ორთოგრაფიულ ლექსიკონში.
- რადიუსი მართლწერის ლექსიკონში:
რადიუსი,... - გრავიტაციული მართლწერის ლექსიკონში.
- რადიუსი ოჟეგოვის რუსული ენის ლექსიკონში:
დაფარვა, რაღაცის გავრცელების არეალი R. საავიაციო მოქმედება. რადიუსი! მათემატიკაში: ხაზის სეგმენტი, რომელიც აკავშირებს ბურთის ან წრის ცენტრს ნებისმიერ ... - რადიუსი დალის ლექსიკონში:
ქმარი. , ლათ. წრის ნახევარდიამეტრი, ბურთის ნახევარღერძი, სხივი, ფეხი, რომლითაც წრე გამოიკვეთება; ხაზი ან გაზომვა ავანიდან (ცენტრი, ცენტრი) ... - რადიუსი თანამედროვე განმარტებით ლექსიკონში, TSB:
(ლათ. რადიუსი, განათება - ბორბლის ლაპარაკი, სხივი), წრის ან სფეროს რომელიმე წერტილის ცენტრთან დამაკავშირებელი სეგმენტი, აგრეთვე ამ ... - რადიუსი უშაკოვის რუსული ენის განმარტებით ლექსიკონში:
რადიუსი, მ (ლათ. radius - სხივი, ლაპარაკი). 1. სწორი ხაზი, რომელიც აკავშირებს ცენტრალურ წერტილს წრის ნებისმიერ წერტილთან ან ბურთის ზედაპირთან (მათ.). … - რადიუსი
რადიუსი მ 1) სწორი ხაზის სეგმენტი, რომელიც აკავშირებს წრის ან ბურთის ცენტრს ზოგიერთთან. წერტილი წრეზე ან სფეროს ზედაპირზე. 2) ტრანს. რეგიონი… - გრავიტაციული ეფრემოვას განმარტებით ლექსიკონში:
გრავიტაცია adj. 1) ღირებულებით დაკავშირებული. არსებითი სახელით: მასთან დაკავშირებული გრავიტაცია. 2) გრავიტაციის თანდაყოლილი, მისთვის დამახასიათებელი. 3) თანამშრომელი ... - რადიუსი
- გრავიტაციული რუსული ენის ახალ ლექსიკონში ეფრემოვა:
- რადიუსი
მ 1. წრფის სეგმენტი, რომელიც აკავშირებს წრის ან ბურთის ცენტრს ბურთის წრის ან ზედაპირის ნებისმიერ წერტილთან. 2. ტრანს. სადისტრიბუციო ზონა... - გრავიტაციული რუსული ენის დიდ თანამედროვე განმარტებით ლექსიკონში:
ადგ. 1. თანაფარდობა არსებითი სახელით. მასთან დაკავშირებული გრავიტაცია 2. გრავიტაციის თანდაყოლილი, მისთვის დამახასიათებელი. 3. მოსამსახურე სასწავლებლად... - გრავიტაციული კოლაფსი დიდ ენციკლოპედიურ ლექსიკონში:
იხილეთ გრავიტაციული... - გრავიტაციული კოლაფსი დიდ ენციკლოპედიურ ლექსიკონში:
მასიური სხეულების კატასტროფულად სწრაფი შეკუმშვა გრავიტაციული ძალების გავლენის ქვეშ. ორზე მეტი მზის მასის მქონე ვარსკვლავების ევოლუცია შეიძლება დასრულდეს გრავიტაციული კოლაფსით... - გრავიტაციული კოლაფსი დიდ საბჭოთა ენციკლოპედიაში, TSB:
გრავიტაციული (ასტრონომიაში), ვარსკვლავის კატასტროფულად სწრაფი შეკუმშვა გრავიტაციული ძალების გავლენით (გრავიტაცია). არსებული ასტრონომიული კონცეფციების მიხედვით, K.g თამაშობს გადამწყვეტ როლს ... - გრავიტაციის გრადიენტომეტრი დიდ საბჭოთა ენციკლოპედიაში, TSB:
გრავიტაციული ჰორიზონტალური, მოწყობილობა გრავიმეტრული კვლევისთვის, რომელიც ზომავს მხოლოდ გრავიტაციის გრადიენტის ჰორიზონტალურ კომპონენტებს (დონის ზედაპირის გამრუდების გაზომვის გარეშე). გ.გ.... - გრავიტაციული კოლაფსი დიდ საბჭოთა ენციკლოპედიაში, TSB:
კოლაფსი, იხილეთ გრავიტაციული კოლაფსი ... - გრავიტაციის ვარიომეტრი დიდ საბჭოთა ენციკლოპედიაში, TSB:
ვარიომეტრი, სიმძიმის პოტენციალის მეორე წარმოებულების საზომი მოწყობილობა, რომელიც ახასიათებს გრავიტაციის თანაბარი პოტენციალის ზედაპირის გამრუდებას და ძალის ცვლილებას (გრადიენტს). - ვარიომეტრი გრავიტაცია დიდ საბჭოთა ენციკლოპედიაში, TSB:
გრავიტაცია, იხილეთ გრავიტაციის ვარიომეტრი ... - გრავიტაციული კოლაფსი კოლიერის ლექსიკონში:
ვარსკვლავთშორისი ღრუბლის ან ვარსკვლავის სწრაფი შეკუმშვა და დაშლა საკუთარი გრავიტაციული ძალის გავლენის ქვეშ. გრავიტაციული კოლაფსი ძალიან მნიშვნელოვანი ასტროფიზიკური მოვლენაა; … - გრავიტაციული კოლაფსი თანამედროვე განმარტებით ლექსიკონში, TSB:
იხილეთ გრავიტაციული...
რა განსხვავებაა აინშტაინის გრავიტაციის თეორიასა და ნიუტონის თეორიას შორის? დავიწყოთ უმარტივესი შემთხვევით. დავუშვათ, რომ ჩვენ ვიმყოფებით სფერული არამბრუნავი პლანეტის ზედაპირზე და ამ პლანეტის მიერ სხეულის მიზიდულობის ძალას ვზომავთ გაზაფხულის ნაშთების დახმარებით. ჩვენ ვიცით, რომ ნიუტონის კანონის მიხედვით, ეს ძალა პლანეტის მასისა და სხეულის მასის ნამრავლის პროპორციულია და უკუპროპორციულია პლანეტის რადიუსის კვადრატის. პლანეტის რადიუსი: შეიძლება განისაზღვროს, მაგალითად, მისი ეკვატორის სიგრძის გაზომვით და 2n-ზე გაყოფით.
რას ამბობს აინშტაინის თეორია მიზიდულობის ძალაზე? მისი თქმით, ძალა იქნება ცოტა მეტი ვიდრე გამოითვლება ნიუტონის ფორმულით. ჩვენ მოგვიანებით განვმარტავთ, რას ნიშნავს ეს "ცოტა მეტი".
ახლა წარმოიდგინეთ, რომ ჩვენ შეგვიძლია თანდათან შევამციროთ პლანეტის რადიუსი, გავწუროთ იგი და შევინარჩუნოთ მთლიანი მასა. გრავიტაციული ძალა გაიზრდება (ბოლოს და ბოლოს, რადიუსი მცირდება). ნიუტონის აზრით, როცა ძალას გააორმაგებ, ძალა ოთხჯერ იზრდება. აინშტაინის აზრით, ძალის მატება კვლავ ცოტა უფრო სწრაფად მოხდება. რაც უფრო მცირეა პლანეტის რადიუსი, მით მეტია ეს განსხვავება.
თუ პლანეტას ისე შევკუმშავთ, რომ გრავიტაციული ველი გახდეს ზეძლიერი, მაშინ უზომოდ იზრდება განსხვავება ნიუტონის თეორიის მიხედვით გამოთვლილ ძალის სიდიდესა და აინშტაინის თეორიით მოცემულ მის ნამდვილ მნიშვნელობას შორის. ნიუტონის მიხედვით, მიზიდულობის ძალა უსასრულობისკენ მიისწრაფვის, როცა სხეულს ვაკუმშავთ წერტილში (რადიუსი ახლოს არის ნულთან). აინშტაინის აზრით, დასკვნა სულ სხვაა: ძალა უსასრულობისკენ მიისწრაფვის, როცა სხეულის რადიუსი ე.წ. გრავიტაციული რადიუსის ტოლი ხდება. ეს გრავიტაციული რადიუსი განისაზღვრება ციური სხეულის მასით. რაც უფრო პატარაა, მით უფრო მცირეა მასა. მაგრამ გიგანტური მასებისთვისაც კი ის ძალიან მცირეა. ასე რომ, დედამიწისთვის ის უდრის მხოლოდ ერთ სანტიმეტრს! მზისთვისაც კი გრავიტაციული რადიუსი მხოლოდ 3 კილომეტრია. ციური სხეულების ზომები ჩვეულებრივ ბევრად აღემატება მათ გრავიტაციულ რადიუსებს.
ბუები. მაგალითად, დედამიწის საშუალო რადიუსი 6400 კილომეტრია, მზის რადიუსი 700 ათასი კილომეტრია. თუ სხეულების ჭეშმარიტი რადიუსი მათ გრავიტაციულზე ბევრად მეტია, მაშინ აინშტაინის თეორიისა და ნიუტონის თეორიის მიხედვით გამოთვლილ ძალებს შორის სხვაობა უკიდურესად მცირეა. ასე რომ, დედამიწის ზედაპირზე, ეს განსხვავება თავად ძალის სიდიდის მემილიარდედია.
მხოლოდ მაშინ, როცა სხეულის რადიუსი მისი შეკუმშვისას უახლოვდება გრავიტაციულ რადიუსს, ასეთ ძლიერ ველში ჩაამავდროულად, განსხვავებები შესამჩნევად იზრდება და, როგორც უკვე აღვნიშნეთ, როდესაც სხეულის რადიუსი უდრის გრავიტაციულს, გრავიტაციული ველის სიძლიერის ნამდვილი მნიშვნელობა უსასრულო ხდება.
სანამ განვიხილავთ რა შედეგებს იწვევს ეს, მოდით შევხედოთ აინშტაინის თეორიის სხვა შედეგებს.
მისი არსი მდგომარეობს იმაში, რომ იგი განუყოფლად აკავშირებდა სივრცის გეომეტრიულ თვისებებს და დროის მსვლელობას მიზიდულობის ძალებთან. ეს ურთიერთობები რთული და მრავალფეროვანია. აღვნიშნოთ მხოლოდ ორი მნიშვნელოვანი ფაქტი.
აინშტაინის თეორიის მიხედვით, ძლიერ გრავიტაციულ ველში დრო უფრო ნელა მიედინება ვიდრე დრო გაზომილი გრავიტაციული მასებისგან (სადაც გრავიტაცია სუსტია). ის, რომ დრო შეიძლება სხვადასხვა გზით მიედინებოდეს, თანამედროვე მკითხველმა, რა თქმა უნდა, გაიგო. და მაინც რთულია ამ ფაქტთან შეგუება. როგორ შეიძლება დრო სხვანაირად მიედინებოდეს? ყოველივე ამის შემდეგ, ჩვენი ინტუიციური იდეების თანახმად, დრო არის ხანგრძლივობა, რაღაც საერთო, რომელიც თანდაყოლილია ყველა პროცესში. უცვლელად მიედინება მდინარეს ჰგავს. ცალკეული პროცესები შეიძლება მიმდინარეობდეს როგორც უფრო სწრაფად, ასევე ნელა, ჩვენ შეგვიძლია მათზე ზემოქმედება სხვადასხვა პირობებში განთავსებით. მაგალითად, შესაძლებელია ქიმიური რეაქციის მიმდინარეობის დაჩქარება გახურებით ან ორგანიზმის სასიცოცხლო აქტივობის შენელება გაყინვით, მაგრამ ელექტრონების მოძრაობა ატომებში იგივე ტემპით წარიმართება. ყველა პროცესი, როგორც გვეჩვენება, აბსოლუტური დროის მდინარეშია ჩაძირული, რომელზეც, როგორც ჩანს, ვერაფერი გავლენის ქვეშაა. ჩვენი იდეებით შესაძლებელია ამ მდინარიდან საერთოდ ყველა პროცესის ამოღება და მაინც დრო ცარიელი ხანგრძლივობით მოედინება.
ასე ითვლებოდა მეცნიერებაში როგორც არისტოტელეს დროს, ასევე ი.ნიუტონის დროსაც და მოგვიანებით - ა.აინშტაინამდე. აი, რას წერს არისტოტელე თავის წიგნში „ფიზიკა“: „დრო, რომელიც გადის ორ მსგავს და ერთდროულ მოძრაობაში ერთი და იგივეა. დროის ორივე მონაკვეთი ერთდროულად რომ არ მიედინებოდეს, მაინც იგივე იქნებოდა... შესაბამისად, მოძრაობები შეიძლება იყოს განსხვავებული და ერთმანეთისგან დამოუკიდებელი. ორივე შემთხვევაში დრო ზუსტად ერთნაირია“.
ი.ნიუტონი კიდევ უფრო ექსპრესიულად წერდა, თვლიდა, რომ ის საუბრობდა აშკარაზე: „აბსოლუტური, ჭეშმარიტი, მათემატიკური დრო, თავისთავად აღებული, რაიმე სხეულთან მიმართების გარეშე, ერთნაირად მიედინება, თავისი ბუნების შესაბამისად“.
ვარაუდები, რომ აბსოლუტური დროის შესახებ იდეები არც ისე აშკარაა, ხანდახან გამოთქვამდნენ ძველ დროშიც კი. ასე რომ, ლუკრეციუს კარმა ძვ. ”
მაგრამ მხოლოდ ა.აინშტაინმა დაამტკიცა, რომ აბსოლუტური დრო არ არსებობს. დროის მსვლელობა დამოკიდებულია მოძრაობაზე და, რაც ჩვენთვის ახლა განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია, გრავიტაციულ ველზე. ძლიერ გრავიტაციულ ველში ყველა პროცესი, აბსოლუტურად ყველაფერი, ძალიან განსხვავებული ხასიათის მქონე, ნელდება გარე დამკვირვებლისთვის, ეს ნიშნავს, რომ დრო, ანუ ის, რაც საერთოა ყველა პროცესისთვის, ნელდება.
შეფერხება ჩვეულებრივ მცირეა. ამრიგად, დედამიწის ზედაპირზე დრო უფრო ნელა გადის, ვიდრე ღრმა სივრცეში, მილიარდში მხოლოდ ერთი ნაწილით, როგორც მიზიდულობის ძალის გამოთვლის შემთხვევაში.
განსაკუთრებით მინდა ხაზგასმით აღვნიშნო, რომ დედამიწის გრავიტაციულ ველში ასეთი უმნიშვნელო დროის გაფართოება პირდაპირ იქნა გაზომილი. დროის გაფართოება ასევე გაზომილია ვარსკვლავების გრავიტაციულ ველში, თუმცა ჩვეულებრივ ის ასევე ძალიან მცირეა. ძალიან ძლიერ გრავიტაციულ ველში, შენელება შესამჩნევად დიდია და უსასრულოდ დიდი ხდება, როდესაც სხეულის რადიუსი უტოლდება გრავიტაციულს.
აინშტაინის თეორიის მეორე მნიშვნელოვანი დასკვნა არის ის, რომ გრავიტაციის ძლიერ ველში იცვლება სივრცის გეომეტრიული თვისებები, ჩვენთვის ასე ნაცნობი ევკლიდური გეომეტრია უკვე უსამართლო აღმოჩნდება. მაგალითად, ეს ნიშნავს, რომ სამკუთხედში კუთხეების ჯამი არ არის ორი მართი კუთხის ტოლი, ხოლო წრის გარშემოწერილობა არ არის ტოლი მისი მანძილის ცენტრიდან გამრავლებული 2pi.ჩვეულებრივი გეომეტრიული ფიგურების თვისებები ისეთივე ხდება, თითქოს ისინი დახატულია არა სიბრტყეზე, არამედ მრუდე ზედაპირზე. ამიტომაც ამბობენ, რომ სივრცე
„მრუდები“ გრავიტაციულ ველში. რა თქმა უნდა, ეს გამრუდება შესამჩნევია მხოლოდ ძლიერ გრავიტაციულ ველში, თუ სხეულის ზომა უახლოვდება მის გრავიტაციულ რადიუსს.
რა თქმა უნდა, თავად სივრცის გამრუდების ცნება ისევე შეუთავსებელია ჩვენს ღრმა ინტუიციებთან, როგორც დროის განსხვავებული დინების ცნება.
ისევე, როგორც დროის შესახებ, ი. ნიუტონი წერდა სივრცის შესახებ: „აბსოლუტური სივრცე, თავისი ბუნებით, დამოუკიდებელი გარე ობიექტებთან ყოველგვარი დამოკიდებულებისაგან, რჩება უცვლელი და უმოძრაო“. სივრცე მას ერთგვარ გაუთავებელ „სცენად“ წარმოადგენდა, რომელზედაც თამაშდება „მოვლენები“, რომლებიც ამ „სცენაზე“ არანაირად არ მოქმედებს.
არაევკლიდური, „მრუდე“ გეომეტრიის აღმომჩენმაც კი - ნ.ლობაჩევსკიმ გამოთქვა მოსაზრება, რომ ზოგიერთ ფიზიკურ სიტუაციაში შეიძლება გამოჩნდეს მისი - ნ.ლობაჩევსკის - გეომეტრია და არა ევკლიდეს გეომეტრია. ა.აინშტაინმა თავისი გამოთვლებით აჩვენა, რომ სივრცე მართლაც „მრუდის“ ძლიერ გრავიტაციულ ველში.
თეორიის ეს დასკვნა პირდაპირი ექსპერიმენტებითაც დასტურდება.
რატომ გვიჭირს სივრცისა და დროის შესახებ ფარდობითობის ზოგადი თეორიის დასკვნების მიღება?
დიახ, რადგან კაცობრიობის ყოველდღიური გამოცდილება და თვით ზუსტი მეცნიერების გამოცდილებაც კი საუკუნეების მანძილზე მხოლოდ იმ პირობებს ეხებოდა, როდესაც დროისა და სივრცის თვისებების ცვლილებები სრულიად შეუმჩნეველია და, შესაბამისად, სრულიად უგულებელყოფილი. მთელი ჩვენი ცოდნა ეფუძნება ყოველდღიურ გამოცდილებას. აქ ჩვენ შევეჩვიეთ ათასწლიან დოგმას აბსოლუტურად უცვლელი სივრცისა და დროის შესახებ.
ჩვენი ეპოქა დადგა. კაცობრიობა თავისი ცოდნით წააწყდა პირობებს, როდესაც არ შეიძლება უგულებელყო მატერიის გავლენა სივრცისა და დროის თვისებებზე. მიუხედავად ჩვენი აზროვნების ინერციისა, ჩვენ უნდა შევეჩვიოთ ასეთ უჩვეულოობას. ახლა კი ადამიანთა ახალი თაობა უკვე ბევრად უფრო ადვილად აღიქვამს ფარდობითობის თეორიის ჭეშმარიტებას (ფარდობითობის სპეციალური თეორიის საფუძვლებს ახლა სკოლაში სწავლობენ!), ვიდრე ეს იყო რამდენიმე ათეული წლის წინ, როცა ყველაზე განვითარებულიც კი. გონება ძნელად აღიქვამს აინშტაინის თეორიას
მოდით კიდევ ერთი შენიშვნა გავაკეთოთ ფარდობითობის თეორიის დასკვნების შესახებ. მისმა ავტორმა აჩვენა, რომ სივრცისა და დროის თვისებები არა მხოლოდ შეიძლება შეიცვალოს, არამედ სივრცე და დრო გაერთიანებულია ერთ მთლიანობაში - ოთხგანზომილებიანი "სივრცე-დრო" ეს არის ეს ერთი ჯიში, რომელიც მოხრილია. რა თქმა უნდა, ვიზუალური წარმოდგენები ასეთ ოთხგანზომილებიან სუპერგეომეტრიაში კიდევ უფრო რთულია და მათზე აქ არ შევჩერდებით.
დავუბრუნდეთ გრავიტაციულ ველს სფერული მასის გარშემო. ვინაიდან ძლიერ გრავიტაციულ ველში გეომეტრია არაევკლიდური, მრუდია, აუცილებელია იმის გარკვევა, თუ რა არის წრის რადიუსი, მაგალითად, პლანეტის ეკვატორი. ჩვეულებრივ გეომეტრიაში, რადიუსი შეიძლება განისაზღვროს ორი გზით: პირველი, ეს არის წრის წერტილების მანძილი ცენტრიდან და მეორე, ეს არის წრეწირი გაყოფილი 2pi-ზე. მაგრამ არაევკლიდეს გეომეტრიაში ეს ორი სიდიდე არ ემთხვევა სივრცის „მრუდის“ გამო.
გრავიტაციული სხეულის რადიუსის (და არა ცენტრიდან თავად წრემდე მანძილის) დასადგენად მეორე მეთოდის გამოყენებას არაერთი უპირატესობა აქვს. ასეთი რადიუსის გასაზომად არ არის საჭირო მიზიდულობის მასების ცენტრთან მიახლოება. ეს უკანასკნელი ძალიან მნიშვნელოვანია, მაგალითად, დედამიწის რადიუსის გასაზომად ძალიან რთული იქნება მის ცენტრში შეღწევა, მაგრამ არც ისე რთულია ეკვატორის სიგრძის გაზომვა.
დედამიწისთვის არ არის საჭირო ცენტრამდე მანძილის პირდაპირ გაზომვა, რადგან დედამიწის გრავიტაციული ველი მცირეა და ევკლიდეს გეომეტრია ჩვენთვის უფრო დიდი სიზუსტით მოქმედებს და ეკვატორის სიგრძე გაყოფილია 2pi,უდრის მანძილს ცენტრამდე. ძლიერი გრავიტაციული ველის მქონე სუპერმკვრივ ვარსკვლავებში, ეს ასე არ არის:
სხვადასხვაგვარად განსაზღვრულ „რადიუსებში“ განსხვავება შეიძლება საკმაოდ შესამჩნევი იყოს. უფრო მეტიც, როგორც ქვემოთ დავინახავთ, ზოგ შემთხვევაში ფუნდამენტურად შეუძლებელია მიზიდულობის ცენტრამდე მიღწევა. ამიტომ, წრის რადიუსი ყოველთვის გვესმის, როგორც მისი სიგრძე გაყოფილი 2pi.
გრავიტაციულ ველს, რომელსაც ჩვენ განვიხილავთ სფერული არამბრუნავი სხეულის გარშემო, ეწოდება შვარცშილდის ველი, მეცნიერის სახელის მიხედვით, რომელმაც აინშტაინმა ფარდობითობის თეორიის შექმნისთანავე ამოხსნა ამ შემთხვევის განტოლებები.
გერმანელი ასტრონომი კ.
შილდი, რომელიც მხოლოდ 42 წლის ასაკში გარდაიცვალა, ა.აინშტაინმა თავისი წვლილი მეცნიერებაში ასე შეაფასა:
„შვარცშილდის თეორიულ ნაშრომებში განსაკუთრებით თვალშისაცემია კვლევის მათემატიკური მეთოდების თავდაჯერებული დაუფლება და ასტრონომიული თუ ფიზიკური პრობლემის არსის გაგების სიმარტივე. იშვიათად თუ იპოვით ასეთ ღრმა მათემატიკურ ცოდნას საღ აზრთან და აზროვნების ისეთ მოქნილობასთან, როგორიც მისია. სწორედ ამ ნიჭებმა საშუალება მისცა მას განეხორციელებინა მნიშვნელოვანი თეორიული სამუშაოები იმ სფეროებში, რომლებმაც შეაშინეს სხვა მკვლევარები მათემატიკური სირთულეებით. მისი ამოუწურავი შემოქმედების მოტივად, როგორც ჩანს, ბევრად უფრო მეტად შეიძლება ჩაითვალოს მხატვრის სიხარული, რომელიც აღმოაჩენს მათემატიკური ცნებების დახვეწილ კავშირს, ვიდრე ბუნებაში ფარული დამოკიდებულებების შეცნობის სურვილი.
კ.შვარცშილდმა მოიპოვა აინშტაინის განტოლებების ამონახსნი სფერული სხეულის გრავიტაციული ველისთვის 1915 წლის დეკემბერში, ერთი თვის შემდეგ, რაც ა.აინშტაინმა დაასრულა თავისი თეორიის გამოქვეყნება. როგორც უკვე ვთქვით, ეს თეორია ძალიან რთულია სრულიად ახალი, რევოლუციური კონცეფციების გამო, მაგრამ გამოდის, რომ მისი განტოლებები მაინც ძალიან რთულია, ასე ვთქვათ, წმინდა ტექნიკურად. თუ ი.ნიუტონის მიზიდულობის კანონის ფორმულა ცნობილია კლასიკური სიმარტივით და სიმარტივით, მაშინ ახალი თეორიის შემთხვევაში, გრავიტაციული ველის დასადგენად საჭიროა ამოხსნათ ათი განტოლების სისტემა, რომელთაგან თითოეული შეიცავს ასეულებს. (!) ტერმინები და ეს არ არის მხოლოდ ალგებრული განტოლებები, არამედ დიფერენციალური განტოლებები ნაწილობრივი მეორე რიგის წარმოებულებში.
ჩვენს დროში ასეთი ამოცანებით მუშაობისთვის გამოიყენება ელექტრონული კომპიუტერების მთელი არსენალი, კ.შვარცშილდის დროს, რა თქმა უნდა, მსგავსი არაფერი არსებობდა და ერთადერთი იარაღები იყო კალამი და ქაღალდი.
მაგრამ უნდა ითქვას, რომ დღესაც კი ფარდობითობის თეორიის სფეროში მუშაობა ხანდახან მოითხოვს ხანგრძლივ და მტკივნეულ მათემატიკურ გარდაქმნებს ხელით (ელექტრონული აპარატის გარეშე), რომლებიც ხშირად დამღლელი და ერთფეროვანია ფორმულებში ტერმინების დიდი რაოდენობის გამო. მაგრამ თქვენ არ შეგიძლიათ შრომის გარეშე. მე ხშირად ვთავაზობ სტუდენტებს (და ხანდახან კურსდამთავრებულებს და მეცნიერებს), რომლებიც მოხიბლულნი არიან ფარდობითობის ზოგადი თეორიის ფანტასტიკური ბუნებით, რომლებმაც გაიცნეს იგი სახელმძღვანელოებიდან და სურთ მასში მუშაობა, კონკრეტულად გამოთვალონ საკუთარი ხელით მაინც. ერთი შედარებით მარტივი სიდიდე ამ თეორიის ამოცანებში. ყველა არ აგრძელებს მრავალი დღის (და ხანდახან ბევრად უფრო ხანგრძლივი!) გამოთვლების შემდეგ, ასე გულმოდგინედ ცდილობს თავისი ცხოვრება დაუთმოს ამ მეცნიერებას.
ასეთი „მძიმე“ სასიყვარულო გამოცდის გასამართლებლად ვიტყვი, რომ მეც გავიარე მსგავსი გამოცდა. (სხვათა შორის, ძველ დროში გადმოცემული ლეგენდების თანახმად, ჩვეულებრივი ადამიანური სიყვარულიც კი ბედ-იღბალით იყო გამოცდილი.) სტუდენტობის წლებში ჩემი ფარდობითობის თეორიის მასწავლებელი იყო ცნობილი სპეციალისტი და ძალიან მოკრძალებული პიროვნება ა. ზელმანოვი. . ჩემი დისერტაციისთვის მან დამიდგინა დავალება, რომელიც დაკავშირებულია გრავიტაციული ველის გასაოცარ თვისებასთან - მისი „განადგურების“ უნართან, სადაც გინდა. "Როგორ? წამოიძახებს მკითხველი. „სასწავლო წიგნებში ხომ ნათქვამია, რომ პრინციპში, ნებისმიერი ეკრანით შეუძლებელია გრავიტაციისგან თავის დაცვა, რომ სამეცნიერო ფანტასტიკის მწერლის ჯი უელსის მიერ გამოგონილი „გასაღები“ სუბსტანცია სუფთა ფანტასტიკაა, სინამდვილეში შეუძლებელია!
ეს ყველაფერი მართალია და თუ თქვენ დარჩებით გაუნძრევლად, მაგალითად, დედამიწასთან შედარებით, მაშინ მისი გრავიტაციული ძალა ვერ განადგურდება. მაგრამ ამ ძალის მოქმედება შეიძლება მთლიანად აღმოიფხვრას თავისუფლად დაცემის დაწყებით! შემდეგ უწონადობა დგება. კოსმოსური ხომალდის სალონში არ არის გრავიტაცია, გამორთული ძრავებით, დედამიწის ორბიტაზე დაფრინავს, საგნები და თავად ასტრონავტები ცურავდნენ სალონში ყოველგვარი გრავიტაციის შეგრძნების გარეშე. ჩვენ ყველას ეს ბევრჯერ გვინახავს ტელეეკრანებზე ორბიტიდან მოხვედრილ რეპორტაჟებში. გაითვალისწინეთ, რომ არცერთი სხვა ველი, გარდა გრავიტაციული ველისა, არ იძლევა ასეთ მარტივ „განადგურებას“. ელექტრომაგნიტური ველი, მაგალითად, ამ გზით შეუძლებელია.
გრავიტაციის „მოხსნადობის“ თვისება დაკავშირებულია თეორიის ურთულეს პრობლემასთან - გრავიტაციული ველის ენერგიის პრობლემასთან. ზოგიერთი ფიზიკოსის აზრით, ის დღემდე არ არის ამოხსნილი. თეორიის ფორმულები საშუალებას იძლევა გამოვთვალოთ ნებისმიერი მასისთვის მისი გრავიტაციული ველის მთლიანი ენერგია მთელ სივრცეში. მაგრამ შეუძლებელია ზუსტად იმის მითითება, თუ სად მდებარეობს ეს ენერგია, რამდენია მისი ამა თუ იმ ადგილას სივრცეში. როგორც ფიზიკოსები ამბობენ, არ არსებობს სივრცის წერტილებში გრავიტაციული ენერგიის სიმკვრივის კონცეფცია.
ჩემს ნაშრომში მე უნდა მეჩვენებინა პირდაპირი გამოთვლებით, რომ გრავიტაციული ველის ენერგეტიკული სიმკვრივისთვის იმ დროს ცნობილი მათემატიკური გამონათქვამები უაზროა დამკვირვებლებისთვისაც კი.
თავისუფალ ვარდნას განიცდიან, ვთქვათ, დედამიწაზე მდგომი დამკვირვებლებისთვის და აშკარად გრძნობენ იმ ძალას, რომლითაც პლანეტა იზიდავს მათ. მათემატიკური გამონათქვამები, რომლებთანაც მე მომიწია მუშაობა, უფრო რთული იყო, ვიდრე გრავიტაციული ველის განტოლებები, რომლებზეც ზემოთ ვისაუბრეთ. მე კი ვთხოვე ა.ზელმანოვს, რომ სხვა ვინმე დამეხმაროს, რომელიც პარალელურად იგივე გამოთვლებს გააკეთებს, რადგან შეიძლება შეცდომა დამეშვა. ა. ზელმანოვმა აბსოლუტურად უარი მითხრა. "ეს შენ თვითონ უნდა გააკეთო", - იყო მისი პასუხი.
როდესაც ყველაფერი დასრულდა, დავინახე, რომ რამდენიმე ასეული საათი მქონდა დახარჯული ამ რუტინულ სამუშაოზე. თითქმის ყველა გამოთვლა ორჯერ უნდა გაკეთდეს და კიდევ რამდენიმე. სკოლის დამთავრების დღეს, მუშაობის ტემპი სწრაფად გაიზარდა, ისევე როგორც თავისუფლად ჩამოვარდნილი სხეულის სიჩქარე გრავიტაციულ ველში. მართალია, უნდა აღინიშნოს, რომ სამუშაოს არსი შედგებოდა არა მხოლოდ პირდაპირი გათვლებით. გზაში ჯერ კიდევ საჭირო იყო ფიქრი და ფუნდამენტური კითხვების გადაჭრა.
ეს იყო ჩემი პირველი პუბლიკაცია ზოგადი ფარდობითობის შესახებ.
მაგრამ დავუბრუნდეთ კ.შვარცშილდის ნაშრომს. ელეგანტური მათემატიკური ანალიზის დახმარებით მან გადაჭრა სფერული სხეულის პრობლემა და გაუგზავნა ა.აინშტაინს ბერლინის აკადემიაში გადასატანად. ხსნარმა დაარტყა ა.აინშტაინს, რადგან იმ დროისთვის მან თავად მოიპოვა მხოლოდ მიახლოებითი ამოხსნა, რომელიც მოქმედებს მხოლოდ სუსტ გრავიტაციულ ველზე. K. Schwarzschild-ის ამონახსნი იყო ზუსტი, ანუ სამართლიანი თვითნებურად ძლიერი გრავიტაციული ველისთვის სფერული მასის გარშემო; ეს იყო მისი მნიშვნელობა. მაგრამ არც ა.აინშტაინმა და არც თავად კ.შვარცშილდმა მაშინ არ იცოდნენ, რომ ეს გამოსავალი გაცილებით მეტს შეიცავდა. მოგვიანებით აღმოჩნდა, რომ ის შეიცავს შავი ხვრელის აღწერას.
ახლა კი განვაგრძოთ საუბარი მეორე კოსმოსურ სიჩქარეზე. რა სიჩქარე უნდა მიენიჭოს, აინშტაინის განტოლებების მიხედვით, რაკეტას, რომელიც იწყება პლანეტის ზედაპირიდან, რათა მან, მიზიდულობის ძალის გადალახვის შემდეგ, კოსმოსში გაფრინდეს?
პასუხი ძალიან მარტივი აღმოჩნდა. აქ იგივე ფორმულა მოქმედებს, როგორც ნიუტონის თეორიაში. მაშასადამე, პ.ლაპლასის დასკვნა კომპაქტური გრავიტაციული მასიდან სინათლის გაქცევის შეუძლებლობის შესახებ დადასტურდა აინშტაინის გრავიტაციის თეორიით, რომლის მიხედვითაც მეორე კოსმოსური სიჩქარე უნდა იყოს სინათლის სიჩქარის ტოლი მხოლოდ გრავიტაციულ რადიუსზე.
სფეროს, რომლის რადიუსიც ტოლია გრავიტაციული, ეწოდება შვარცშილდის სფერო.
სფერულად სიმეტრიულად რომ იყოს განაწილებული, უმოძრაო იქნებოდა (კერძოდ, არ ბრუნავს, მაგრამ რადიალური მოძრაობებია დაშვებული) და მთლიანად ამ სფეროს შიგნით იქნება.
გრავიტაციული რადიუსი სხეულის მასის პროპორციულია მდა ტოლია, სადაც გ- გრავიტაციული მუდმივი, თანარის სინათლის სიჩქარე ვაკუუმში. ეს გამოთქმა შეიძლება დაიწეროს როგორც , სადაც ის იზომება მეტრებში და - კილოგრამებში. ასტროფიზიკისთვის მოსახერხებელია კმ-ის დაწერა, სად არის მზის მასა.
სიდიდით გრავიტაციული რადიუსი ემთხვევა სფერულად სიმეტრიული სხეულის რადიუსს, რომლისთვისაც კლასიკურ მექანიკაში ზედაპირზე მეორე კოსმოსური სიჩქარე სინათლის სიჩქარის ტოლი იქნება. ჯონ მიშელმა პირველად გაამახვილა ყურადღება ამ რაოდენობის მნიშვნელობაზე ჰენრი კავენდიშისადმი მიწერილ წერილში, რომელიც გამოქვეყნდა 1784 წელს. ფარდობითობის ზოგადი თეორიის ფარგლებში გრავიტაციული რადიუსი (სხვა კოორდინატებში) პირველად გამოითვალა 1916 წელს კარლ შვარცშილდის მიერ (იხ. შვარცშილდის მეტრიკა).
ჩვეულებრივი ასტროფიზიკური ობიექტების გრავიტაციული რადიუსი უმნიშვნელოა მათ რეალურ ზომასთან შედარებით: მაგალითად, დედამიწისთვის = 0,884 სმ, მზისთვის = 2,95 კმ. გამონაკლისია ნეიტრონული ვარსკვლავები და ჰიპოთეტური ბოზონური და კვარკული ვარსკვლავები. მაგალითად, ტიპიური ნეიტრონული ვარსკვლავისთვის შვარცშილდის რადიუსი არის საკუთარი რადიუსის დაახლოებით 1/3. ეს განსაზღვრავს ფარდობითობის ზოგადი თეორიის ეფექტების მნიშვნელობას ასეთი ობიექტების შესწავლაში.
თუ სხეული შეკუმშულია გრავიტაციული რადიუსის ზომამდე, მაშინ ვერანაირი ძალა ვერ შეაჩერებს მის შემდგომ შეკუმშვას გრავიტაციული ძალების გავლენის ქვეშ. ასეთი პროცესი, რომელსაც ეწოდება რელატივისტური გრავიტაციული კოლაფსი, შეიძლება მოხდეს საკმაოდ მასიურ ვარსკვლავებთან (როგორც გამოთვლებიდან ჩანს, ორ-სამ მზის მასაზე მეტი მასის მქონე) მათი ევოლუციის ბოლოს: თუ ბირთვული „საწვავი“ ამოწურულია. ვარსკვლავი არ ფეთქდება და არ კარგავს მასას, შემდეგ, გრავიტაციული რადიუსის ზომამდე შემცირებით, მან უნდა განიცადოს რელატივისტური გრავიტაციული კოლაფსი. გრავიტაციული კოლაფსის დროს, რადიუსის სფეროს ქვეშ ვერც ერთი გამოსხივება, ვერცერთი ნაწილაკი ვერ გაიქცევა. ვარსკვლავისგან შორს მდებარე გარე დამკვირვებლის თვალსაზრისით, როგორც ვარსკვლავის ზომა უახლოვდება ვარსკვლავის ნაწილაკების შესაბამის დროს, მისი დინების სიჩქარე განუსაზღვრელი დროით ნელდება. მაშასადამე, ასეთი დამკვირვებლისთვის, კოლაფსირებული ვარსკვლავის რადიუსი ასიმპტომურად უახლოვდება გრავიტაციულ რადიუსს და არასოდეს ხდება მასზე მცირე.
ფიზიკურ სხეულს, რომელმაც განიცადა გრავიტაციული კოლაფსი, ისევე როგორც სხეულს, რომლის რადიუსიც მის გრავიტაციულ რადიუსზე ნაკლებია, შავი ხვრელი ეწოდება. სფეროს რადიუსი rgემთხვევა არამბრუნავი შავი ხვრელის მოვლენის ჰორიზონტს. მბრუნავი შავი ხვრელისთვის, მოვლენათა ჰორიზონტი ელიფსოიდურია და გრავიტაციული რადიუსი იძლევა მისი ზომის შეფასებას. შვარცშილდის რადიუსი გალაქტიკის ცენტრში მდებარე სუპერმასიური შავი ხვრელისთვის არის დაახლოებით 16 მილიონი კილომეტრი. სფეროს შვარცშილდის რადიუსი, რომელიც ერთნაირად სავსეა მატერიით, კრიტიკული სიმკვრივის ტოლი სიმკვრივით, ემთხვევა დაკვირვებადი სამყაროს რადიუსს [ არა წყაროში] .
ლიტერატურა
- მიზნერ კ., თორნ კ., უილერ ჯ.გრავიტაცია. - M .: Mir, 1977. - T. 1-3.
- Shapiro S.L., Tjukolsky S.A.შავი ხვრელები, თეთრი ჯუჯები და ნეიტრონული ვარსკვლავები / პერ. ინგლისურიდან. რედ. ია.ა.სმოროდინსკი. - M .: Mir, 1985. - T. 1-2. - 656 გვ.
იხილეთ ასევე
ბმულები
ფონდი ვიკიმედია. 2010 წ.
ნახეთ, რა არის "გრავიტაციის რადიუსი" სხვა ლექსიკონებში:
ფარდობითობის ზოგად თეორიაში (იხ. გრავიტაცია), სფეროს რადიუსი, რომლისთვისაც გრავიტაციული ძალა, რომელიც შექმნილია სფერული, არამბრუნავი მასით m, რომელიც მთლიანად ამ სფეროს შიგნით მდებარეობს, მიდრეკილია უსასრულობისკენ. გ.პ. (rg) განისაზღვრება სხეულის მასით: rg= 2Gm/c2… ფიზიკური ენციკლოპედია
გრავიტაციის თეორიაში სფეროს rgr რადიუსი, რომელზედაც ამ სფეროს შიგნით არსებული m მასის მიერ შექმნილი გრავიტაციული ძალა უსასრულობისკენ მიისწრაფვის; rgr = 2mG/c2, სადაც G არის გრავიტაციული მუდმივი, c არის სინათლის სიჩქარე ვაკუუმში. ჩვეულებრივი გრავიტაციული რადიუსი ... ... დიდი ენციკლოპედიური ლექსიკონი
გრავიტაციის თეორიაში სფეროს rgr რადიუსი, რომელზედაც ამ სფეროს შიგნით არსებული m მასის მიერ შექმნილი გრავიტაციული ძალა უსასრულობისკენ მიისწრაფვის; rgr=2mG/c2, სადაც G არის გრავიტაციული მუდმივი, c არის სინათლის სიჩქარე ვაკუუმში. ჩვეულებრივი გრავიტაციული რადიუსი ... ... ენციკლოპედიური ლექსიკონი
გრავიტაციის რადიუსი- gravitacinis spindulys statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. გრავიტაციული რადიუსი vok. გრავიტაციის რადიუსი, მ რუს. გრავიტაციის რადიუსი, m pranc. Rayon gravitationnel, m … ფიზიკურ ტერმინალში
ფარდობითობის ზოგად თეორიაში (იხ. გრავიტაცია) სფეროს რადიუსი, რომელზედაც m მასის მიერ შექმნილი გრავიტაციული ძალა, რომელიც მთლიანად ამ სფეროს შიგნით დევს, უსასრულობისკენ მიისწრაფვის. გ.რ. განისაზღვრება სხეულის მასით m და უდრის rg = 2G m/c2, სადაც G… … დიდი საბჭოთა ენციკლოპედია
გრავიტაციის თეორიაში სფეროს rgr რადიუსი, რომელზედაც ამ სფეროს შიგნით მყოფი m მასის მიერ შექმნილი გრავიტაციული ძალა უსასრულობისკენ მიისწრაფვის; rgr = 2mG/c2, სადაც G არის გრავიტაციული. მუდმივი, სინათლის სიჩქარით ვაკუუმში. გ.რ. ჩვეულებრივი ციური სხეულები უმნიშვნელოა ... ... ბუნებისმეტყველება. ენციკლოპედიური ლექსიკონი
გრავიტაციის რადიუსი- (იხ. გრავიტაცია) რადიუსი, რომლისკენაც ციური სხეული (ჩვეულებრივ ვარსკვლავი) შეიძლება შემცირდეს გრავიტაციული კოლაფსის შედეგად. ასე რომ, მზისთვის ეს არის 1.48 კმ, დედამიწისთვის 0.443 სმ ... თანამედროვე საბუნებისმეტყველო მეცნიერების დასაწყისი
წრეები ამ ტერმინს სხვა მნიშვნელობებიც აქვს, იხილეთ რადიუსი (გაურკვევლობა). რადიუსი (ლათ. ... ვიკიპედია
გრავიტაციული რადიუსი (ან შვარცშილდის რადიუსი) ფარდობითობის ზოგად თეორიაში (GR) არის დამახასიათებელი რადიუსი, რომელიც განისაზღვრება მასის მქონე ნებისმიერი ფიზიკური სხეულისთვის: ეს არის სფეროს რადიუსი, რომელზეც იქნება მოვლენათა ჰორიზონტი, ... ... ვიკიპედია
ამ მასით შექმნილი (ზოგადი ფარდობითობის თვალსაზრისით), სფერულად სიმეტრიულად რომ იყოს განაწილებული, უმოძრაო იქნებოდა (კერძოდ, არ ბრუნავს, მაგრამ რადიალური მოძრაობები დასაშვებია) და მთლიანად ამ სფეროს შიგნით იქნება. მეცნიერულ გამოყენებაში შემოიღო გერმანელმა მეცნიერმა კარლ შვარცშილდმა 1916 წელს.
გრავიტაციული რადიუსი სხეულის მასის პროპორციულია მდა უდრის r g = 2 G M / c 2, (\displaystyle r_(g)=2GM/c^(2),)სადაც გ- გრავიტაციული მუდმივი, თანარის სინათლის სიჩქარე ვაკუუმში. ეს გამოთქმა შეიძლება გადაიწეროს როგორც rg≈ 1,48 10 −25 სმ ( მ/ 1 კგ). ასტროფიზიკოსებისთვის მოსახერხებელია წერა r g ≈ 2 .95 (M / M ⊙) (\displaystyle r_(g)\დაახლოებით 2(,)95(M/M_(\odot )))კმ, სადაც M ⊙ (\displaystyle M_(\odot ))არის მზის მასა.
ჩვეულებრივი ასტროფიზიკური ობიექტების გრავიტაციული რადიუსი უმნიშვნელოა მათ რეალურ ზომასთან შედარებით: მაგალითად, დედამიწისთვის. rg≈ 0,887 სმ, მზისთვის rg≈ 2,95 კმ. გამონაკლისია ნეიტრონული ვარსკვლავები და ჰიპოთეტური ბოზონური და კვარკული ვარსკვლავები. მაგალითად, ტიპიური ნეიტრონული ვარსკვლავისთვის შვარცშილდის რადიუსი არის საკუთარი რადიუსის დაახლოებით 1/3. ეს განსაზღვრავს ფარდობითობის ზოგადი თეორიის ეფექტების მნიშვნელობას ასეთი ობიექტების შესწავლაში. დაკვირვებადი სამყაროს მასის მქონე ობიექტის გრავიტაციული რადიუსი იქნება დაახლოებით 10 მილიარდი სინათლის წელი.
საკმარისად მასიური ვარსკვლავებით (როგორც გამოთვლებიდან ჩანს, ორ-სამ მზის მასაზე მეტი მასის მქონე), მათი ევოლუციის დასასრულს შეიძლება მოხდეს პროცესი, რომელსაც ეწოდება რელატივისტური გრავიტაციული კოლაფსი: თუ ბირთვული „საწვავი“ ამოწურულია. ვარსკვლავი არ ფეთქდება და არ კარგავს მასას, შემდეგ, როდესაც განიცდის რელატივისტურ გრავიტაციულ კოლაფსს, მას შეუძლია შემცირდეს გრავიტაციული რადიუსის ზომამდე. ვარსკვლავის სფეროზე გრავიტაციული კოლაფსის დროს ვერც ერთი რადიაცია, ვერცერთი ნაწილაკი ვერ გაქცევა. ვარსკვლავისგან შორს მდებარე გარე დამკვირვებლის თვალსაზრისით, როგორც ვარსკვლავის ზომა უახლოვდება r g (\displaystyle r_(g))ვარსკვლავის ნაწილაკების სათანადო დრო განუსაზღვრელი ვადით ანელებს მის დინების სიჩქარეს. ამიტომ, ასეთი დამკვირვებლისთვის, კოლაფსირებული ვარსკვლავის რადიუსი ასიმპტომურად უახლოვდება გრავიტაციულ რადიუსს და არასოდეს ხდება მისი ტოლი. მაგრამ შესაძლებელია, მიეთითოს ის მომენტი, საიდანაც გარე დამკვირვებელი ვეღარ დაინახავს ვარსკვლავს და ვერ შეძლებს მის შესახებ რაიმე ინფორმაციის გარკვევას. ამრიგად, ამიერიდან, ვარსკვლავში შემავალი ყველა ინფორმაცია რეალურად დაიკარგება გარე დამკვირვებლისთვის.
ფიზიკურ სხეულს, რომელმაც განიცადა გრავიტაციული კოლაფსი და მიაღწია გრავიტაციულ რადიუსს, ეწოდება შავი ხვრელი. სფეროს რადიუსი rgემთხვევა არამბრუნავი შავი ხვრელის მოვლენის ჰორიზონტს. მბრუნავი შავი ხვრელისთვის, მოვლენათა ჰორიზონტი ელიფსოიდურია და გრავიტაციული რადიუსი იძლევა მისი ზომის შეფასებას. ჩვენი გალაქტიკის ცენტრში არსებული სუპერმასიური შავი ხვრელისთვის შვარცშილდის რადიუსი დაახლოებით 16 მილიონი კილომეტრია.
თანამგზავრებთან ერთად ობიექტის შვარცშილდის რადიუსი ხშირ შემთხვევაში შეიძლება გაიზომოს ამ ობიექტის მასაზე გაცილებით მაღალი სიზუსტით. ეს გარკვეულწილად პარადოქსული ფაქტი უკავშირდება იმ ფაქტს, რომ თანამგზავრის რევოლუციის გაზომილი პერიოდიდან გავლისას თდა მისი ორბიტის ძირითადი ნახევარღერძი ა(ეს რაოდენობები შეიძლება გაიზომოს ძალიან მაღალი სიზუსტით) ცენტრალური სხეულის მასამდე მაუცილებელია ობიექტის გრავიტაციული პარამეტრის გამოყოფა μ = GM= 4π 2 ა 3 /თ 2 გრავიტაციულ მუდმივამდე გ, რომელიც ცნობილია ბევრად უარესი სიზუსტით (დაახლოებით 1 7000-დან 2018 წლის მონაცემებით), ვიდრე სხვა ფუნდამენტური მუდმივების სიზუსტით. ამავდროულად, შვარცშილდის რადიუსი არის კოეფიციენტამდე 2/ თან 2 , ობიექტის გრავიტაციული პარამეტრი.
