Zlata obletnica singularnosti črne luknje | 2020

Vsebina:

Anonim

Pred 50 leti je fizik in matematik Sir Roger Penrose, trenutno profesor emeritus na Univerzi v Oxfordu (Združeno kraljestvo), oblikoval teorem, v katerem je povezal dva koncepta, povezana z relativnostjo. Eden od teh pojmov je gravitacijska singularnost, "napaka" v prostoru-času, ko fizičnih količin ni mogoče definirati.

Drugi koncept je tako imenovana "ujetih površin", območij, ki se s časom neizogibno skrčijo. Te površine so nastale z eksplozijo zvezde ob koncu njegove življenjske dobe, kar povzroča njen propad in posledično nastanek črne luknje. V tistem trenutku nastane gravitacijska singularnost, kjer čas preneha obstajati, in zakonov znane fizike ni več mogoče uporabiti.

Penroseov izrek se nanaša na oba koncepta in se šteje za prvi večji matematično strog rezultat Einsteinove splošne teorije. Kmalu po predstavitvi svojega izreka so Penrose in priznani Stephen Hawking preizkusili še en izrek, ki kaže, da mora imeti razširjeno vesolje - tako kot naše - svoj izvor v trenutni singularnosti: Big Bang, skrivnostnem začetnem stanju, ki ima neskončno gostoto.

"Kar govorita ta dva izreka, je, da splošna teorija relativnosti napoveduje obstoj singularnih in katastrofalnih dogodkov, kot je tista, ki se dogaja v črni luknji ali velika začetna širitev vesolja, pod določenimi fizično sprejemljivimi pogoji," pojasnjuje. José MM Senovilla, teoretični fizik na Univerzi v Baskiji in soavtor študije o teh izrekih.

"Vendar pa tudi kažejo, da Einsteinova teorija vključuje in opisuje svoje omejitve - dodaja - ker se teorija v določenih situacijah v ekstremnih razmerah ne zdi več veljavna zaradi pojavljanja popolnoma nesprejemljivih" neskončnih "singularnosti."

Izreki sami po sebi ne pomenijo, da se morajo zgoditi katastrofalni dogodki, kot so črne luknje. Singularnost bi lahko preprečili, če bi se hipoteze izreka izničile. "Primer, v katerem bi se to zgodilo, bi bil, če bi bila energijska gostota celotnega vesolja v povprečju nična, vendar je problem v tem, da je ta primer zelo nerealen, zato prevladajo singularnosti," ugotavlja raziskovalec.

Senovillina študija o Penroseovem teoremu singularnosti je bila objavljena v reviji. Klasična in kvantna gravitacija 'skupaj z 12 drugimi členi, ki poudarjajo mejnike, ki označujejo 100 let Einsteinove splošne teorije relativnosti, katere 100-letnico praznujemo tudi v letu 2015.