Fraser „Küsib kosmosemeest“ dr Paul Matt Sutter - miks kutsume Suurt Pauku singulaarsuseks, kui me nimetame ka mustade aukude ainsuseks?
Universum on täidetud juhustega. Või Pac Mani udukogu või võluri udukogu kuju. Või nagu näiteks Force Awakens'i süžee ja kõik teised Tähesõdade filmid, on kokkusattumusi igal pool.
Kuid siin on üsna kummaline kokkusattumus ja see on seotud Universumi enda olemusega. Jälgige mind siin.
Mõelgem mustadele aukudele - teemale, mida oleme sellel kanalil mitu korda käsitlenud. Kui olete piisavalt meie videoid vaadanud, siis teate, et must auk on ruumi piirkond, kus mateeria ja energia on masseeritud nii tihedalt, et gravitatsiooniline põgenemiskiirus ületab valguse kiiruse.
Me ei tea, kui suured mustad augud on, kuid on võimalik, et need on purustatud lõpmata tihedaks piirkonnaks, mida tuntakse singulaarsusena.
Ainsus, ainsus ... kust me seda sõna varem oleme kuulnud? Peale Ray Kurzweili ja tema meeskonna tehnoloogiliste singularitarians.
See sõna tuleb kõne alla, kui arutame Universumi kujunemist; suur pauk. Alguses, 13,8 miljardit aastat tagasi, purustati kõik kogu Universumis kõik lõpmatu tihedusega piirkonnaks. Ja siis sekundi murdosa jooksul laienes kõik väljapoole.
Astronoomid nimetavad seda lõpmatu tihedusega piirkonda Suure Paugu singulaarsuseks.
See ei saa olla lihtsalt juhus, eks? See on sama sõna. See on sama sõna!
Kas Suure Paugu ainsus oli tõesti tõesti suure musta augu ainsus? Must auk, mille sees on kogu Universumi mass?
Tunnistan, et see küsimus on minu palgaastmest pisut üle. Teaduse täielikuks selgitamiseks arvasin, et toon sisse helina. Dr Paul Matt Sutter on Ohio Riikliku Ülikooli ja Trieste astronoomilise vaatluskeskuse astrofüüsik.
Paul on spetsialiseerunud kosmilistele tühimikele, ta teab ka palju nii Suure Paugu kui ka mustade aukude kohta. Olen jõudnud Paulini tema Ask a Spacemani taskuhäälingu saatel ja visanud selle tsingi otse tema juurde.
Hei Paul, mis vahe on Suure Paugu moodustanud singulaarsuse ja musta augu singulaarsuse vahel?
1. Kas kogu Universum sai alguse tõeliselt massilisest mustast august?
Paul: Tänan, Fraser. Seega, kui vaatame ainsusi, on oluline meeles pidada, mis on ainsus. Ainsus on koht, kus on lõpmatu tihedus, ja see pole tegelikult asi. See tähendab lihtsalt, et matemaatika, mida me asja kirjeldamiseks kasutame, on lagunenud. Nagu saame vastustes lõpmatusi, kui proovime arvutada, mis toimub. Niipalju kui me teame, juhtuvad sellised asjad, need jaotused matemaatikas, kahes kohas. Üks asub musta augu keskpunktis, kus asjad on kokku surutud nii palju, et me ei saa enam matemaatikat jälgida, ja teine aeg on väga varajases universumis, kui kogu universum on nii pisikeseks mahuks purustatud. nii kõrge tihedusega, et me ei saa enam matemaatikat jälgida. See on ainus asi, mis neil ühist - et neil on omapära, mis tähendab, et me ei saa enam matemaatikat teha.
Paul: Ja kuigi nad on samad, on nad väga-väga erinevad. Musta augu ainsus on ruumiaja aeg - nagu elate universumis ja oskate osutada - seal on ainsus nagu otse seal, seal või seal. See on tükk universumist, mis on põimitud suuremasse universumisse, samas kui Suure Paugu ainsus on kogu universumis. Hoopis teine asi on see, kui kogu universum tihendatakse nii uskumatult suure tihedusega, et meie matemaatika ei suuda seda enam jälgida.
2. Miks ei varisenud varane universum lihtsalt musta auku?
Paul: Oh, see on väga hea küsimus, Fraser. Sa mõtled nendele uskumatult suurtele tihedustele varases universumis ja on loomulik küsida, miks see ei käitunud lihtsalt nii, nagu must auk käitub ja puruneb lõpmata tihedasse punkti - miks vaevata isegi laienema? Ja siin on oluline meeles pidada, kui erinevad mustad augud on varasest universumist. Mõlemal juhul kasutame üldist relatiivsust - need on gravitatsiooniseadused -, need reguleerivad nende süsteemide seadusi. Kuid me kasutame erinevates stsenaariumides sama võrrandikomplekti. Me kasutame neid erinevate asjade kirjeldamiseks. Must auk on konkreetne lahendus Einsteini üldrelatiivsusteooria võrranditele ja see lahendus tuleneb küsimuse esitamisest „Kui ma võtan sinna hunniku asju ja kompakteerin selle uskumatult suure tiheduseni, mis juhtub?“ Vastus on, et saate ainsuse, mida ümbritseb sündmuse horisont. See on selle stsenaariumi matemaatika üks konkreetseid lahendusi.
Paul: Kuid varases universumis on meil teistsugune lahendus - meil on erinev asi. See on erinev universum. Musta augu lahendus on staatiline - see on fikseeritud, see ei muutu ajaga. See on oletus matemaatikas. Kuid varases universumis on asjad muutumas. See on erinev hulk küsimusi, millele üritame vastata, kui rakendame varajase universumi suhtes üldist relatiivsusteadust: "Kui ma täidan kogu universumi ühtlaselt terve hulga asjadega, siis mida teeb kogu universum?" See on teistsugune küsimus kui küsimus, mida me mustade aukude kohta esitame, ja nii saame vastuse teisiti. Ehkki meil on seda uskumatult suurt tihedust, kirjeldab seda matemaatiline lahendus, kuna kirjeldame universumi ajalist arengut, saame teistsuguseid vastuseid kui saame musta augu bittide jaoks. Ja kui tegemist on varajase universumiga - kui täidate selle ühtlaselt hunniku kraami ja küsite, mis paganaga universum juhtub, on ainult kaks vastust. Kas universumi kraam põhjustab kraami kokkuvarisemist ja kokkutõmbumist või universumi kraam põhjustab universumi laienemist. Ja see sõltub sellest, millest universum koosneb, ja selgub ka piisavalt käepäraselt, et universum on valmistatud sellistest asjadest, mis panevad selle laienema. Oluline on siin aja evolutsioonikomponent - see eristab erinevusi varases universumis toimuva ja musta auku toimuva vahel.
3. Kas mustad augud võivad tekkida varases universumis, kuna sellel on nii suured tihedused?
Paul: Oh jah, väga tark, Fraser. Ma näen, kuhu sa sellega lähed. Uskumatult kõrge tihedusega võite imestada, et mõni väike osa universumist näppis ära ja tegi musta augu. Võib-olla neil varajastel mikrosekunditel. Ja miks ei võiks see must auk laieneda kogu ülejäänud universumi tarbimiseks? Ja siin pole oluline mitte tihedus, vaid tiheduse erinevused. Mis eraldab minust musta augu, on see, et see on minust tihedam või vähemalt loodan seda. Just see teeb sellest musta augu. See on palju tihedam kui selle ümbrus. Kuid selleks, et see must auk moodustuks, pidi teil olema natuke lisaasju, nagu näiteks taskus, nagu täiendav gaasipilv või täht, pisut suurem tihedus kui tavaliselt. Siis saab raskusjõud tööle hakata ja rohkem asju kraami sisse tõmbama, ja veel rohkem asju ehitama ja ehitama, kuni saate gravitatsioonilise kokkuvarisemise, mis viib musta auku.
Paul: Kuid varases universumis oli kõik ühtlane. Gravitatsioonis ei olnud erinevusi. Jah, see oli uskumatult suur tihedus, aga kui teid saaks sinna tagasi transportida ja tegelikult ellu jääda, ei tunneks te kusagil mingit gravitatsioonilist tõmmet, sest igas suunas on sama tihedus. Teid ümbritseb igas suunas sama palju kraami - gravitatsioon puudub. See kõik tühistab üksteise. Nii et musta augu tekkimiseks pole võimalust, kuna ükski täpp universumis pole tihedam kui ükski teine, nii et kogu raskusjõud kaob ja te ei saa midagi. Musta auku pole - nad tulevad sündmuskohale alles palju, palju hiljem universumi evolutsioonis ja selleks ajaks on universum nii suur, et mustad augud ei saa üldist arengut mõjutada.
4. Praegu universum laieneb - kas see kunagi kukub kokku?
Paul: Jah, paljud astrofüüsikud ja kosmoloogid muretsevad selle aastakümnete pärast - me arvasime, et jah, võib-olla laieneb nüüd universum, aga võib-olla on selles natuke liiga palju asju - võib-olla see laienemine aeglustub, peatub ja siis ja siis jõuame selle massilise suure krõpsu stsenaariumi juurde, mis on Suure Paugu vastand.
Paul: Kuid tuleb välja, et tume energia on siin ja tume energia paneb universumi laienemise kiirenema, nii et universum ei muutu mitte ainult iga päevaga aina suuremaks, vaid ka iga päevaga aina kiiremaks. Ja see, noh, see suht imeb.
See kõlab üsna avatud ja suletud, kuid sellel teekonnal on veel palju. Kui võtaksite kogu Universumi massi ja energia ja muudaksite selle mustaks auku, oleks sellel peaaegu täpselt sama tihedus kui Universumil endal ja sündmuste horisond on suurem kui vaadeldav Universum.
Kas see tähendab, et me elame tegelikult musta augu sees? Kas me saaksime vahet öelda?
Podcast (heli): allalaadimine (kestus: 5:13 - 4,8 MB)
Telli: Apple'i taskuhäälingusaated | Android | RSS
Podcast (video): allalaadimine (kestus: 5:35 - 66,3 MB)
Telli: Apple'i taskuhäälingusaated | Android | RSS
