تکینگی کوانتومی نظریه کوانتومی گرانش
طبق این مدل، جهان ما حدود سیزده میلیارد سال پیش در نتیجه انفجار بزرگ یک حالت فوق متراکم خاص از جهان ما - یک تکینگی - ظاهر شد. چه چیزی قبل از این رویداد، چگونه تکینگی به وجود آمد، و جرم آن از کجا آمده است، کاملاً غیرقابل درک بود - هیچ نظریه ای در مورد چنین حالتی وجود ندارد. سرنوشت بعدی جهان در حال انبساط نیز نامشخص بود: آیا انبساط آن برای همیشه ادامه خواهد داشت یا اینکه تا تکینگی بعدی با انقباض جایگزین خواهد شد.
نظریه کیهان‌زایی که اخیراً توسط محققان روسی ایجاد شد و اولین بار در ماه مه سال گذشته در یک کنفرانس بین‌المللی در موسسه فیزیک گزارش شد. P. N. Lebedev از آکادمی علوم روسیه، نشان می دهد که تکینگی محصول طبیعی تکامل یک ستاره عظیم است که به سیاهچاله تبدیل شده است. یک سیاهچاله منفرد می تواند "فرزندان" متعددی را در جهان های بعدی ایجاد کند. و این روند به طور مداوم ادامه می یابد، مانند درخت جهان از افسانه های اسکاندیناوی. ابرجهان پرشمار هم از نظر مکان و هم در زمان بی نهایت است.
درخت جهان
مدل کیهان شناسی"در ابتدا کلمه بود و کلمه نزد خدا بود و کلمه خدا بود." مختصر و واضح، اما نامفهوم. خوشبختانه علاوه بر الهیات، کیهان شناسی - علم جهان هستی - نیز وجود دارد. تصویر کیهان‌شناختی جهان بنا به تعریف، ماهیتی عینی و غیر مذهبی دارد و بنابراین برای هر کسی که حقایق را درک می‌کند جالب است.
تا آغاز قرن بیستم، کیهان‌شناسی یک رشته نظری باقی ماند: این هنوز فیزیک مبتنی بر تجربه تجربی و آزمایش مستقل نبود، بلکه فلسفه طبیعی مبتنی بر دیدگاه‌های خود دانشمند، از جمله دیدگاه‌های مذهبی، بود. تنها با ظهور نظریه مدرن گرانش، معروف به نسبیت عام بود که کیهان شناسی مبنای نظری پیدا کرد. اکتشافات متعدد هم در نجوم و هم در فیزیک به قهرمان ما توجیه رصدی داد. آزمایش عددی کمک مهمی برای تئوری و مشاهدات شد. توجه داشته باشید که برخلاف برخی ادعاها، هیچ تناقضی بین نسبیت عام از یک سو و مشاهدات و آزمایش از سوی دیگر وجود ندارد. از این گذشته، آنها بر اساس نسبیت عام، نه تنها انحراف یک پرتو نور در میدان گرانشی خورشید را محاسبه کردند، که رک و پوست کنده، اساساً برای اقتصاد ملی مهم نیست، بلکه مدار سیارات و فضاپیماها را نیز محاسبه کردند. و همچنین پارامترهای فنی شتاب دهنده ها از جمله برخورد دهنده بزرگ هادرون. البته این بدان معنا نیست که نسبیت عام حقیقت نهایی است. با این حال، جست‌وجوی نظریه جدید گرانش به سمت تعمیم نظریه موجود و نه رها کردن آن می‌رود.
تعریفی که ما از کیهان شناسی - علم کیهان - دادیم کاملاً گسترده است. همانطور که آرتور ادینگتون به درستی بیان کرد، تمام علم کیهان‌شناسی است. بنابراین منطقی است که با مثال های خاص توضیح دهیم که کدام وظایف و مسائل مربوط به کیهان شناسی است.
البته ساختن مدلی از کیهان یک کار کیهانی است. اکنون به طور کلی پذیرفته شده است که جهان در مقیاس های بزرگ (بیشتر از 100 مگاپارسک) همگن و همسانگرد است. این مدل به نام کاشف آن الکساندر فریدمن مدل فریدمن نامیده می شود. در مقیاس کوچک، ماده جهان به دلیل بی ثباتی گرانشی در معرض فرآیند پیچش گرانشی قرار می گیرد - نیروی جاذبه ای که بین اجسام اعمال می شود تمایل دارد آنها را به هم نزدیک کند. در نهایت، این منجر به ظهور ساختار جهان - کهکشان ها، خوشه های آنها و غیره می شود.
جهان غیر ساکن است: در حال انبساط است و با شتاب (تورم) به دلیل وجود انرژی تاریک در آن - نوعی ماده که فشار آن منفی است. مدل کیهانی با چندین پارامتر توصیف می شود. اینها مقدار ماده تاریک، باریون ها، نوترینوها و تعداد انواع آنها، مقادیر ثابت هابل و انحنای فضایی، شکل طیف آشفتگی های چگالی اولیه (مجموعه ای از اغتشاشات در اندازه های مختلف)، دامنه امواج گرانشی اولیه، انتقال به سرخ و عمق نوری یونیزاسیون ثانویه هیدروژن، و همچنین پارامترهای دیگر، کمتر مهم است. هر یک از آنها مستحق بحث جداگانه است، تعریف هر یک مطالعه کامل است و همه اینها به وظایف کیهان شناسی مربوط می شود. پارامتر کیهانی تنها یک عدد نیست، بلکه فرآیندهای فیزیکی حاکم بر دنیایی است که در آن زندگی می کنیم.
جهان اولیه
شاید یک مشکل کیهانی مهمتر، مسئله منشأ کیهان و آنچه در آغاز بوده است باشد.
برای قرن ها، دانشمندان جهان را ابدی، بی نهایت و ساکن تصور می کردند. این واقعیت که اینطور نیست در دهه 20 قرن بیستم کشف شد: غیر ایستایی جواب های معادلات گرانش از نظر تئوری توسط AA فریدمن که قبلاً ذکر شد آشکار شد و مشاهدات (با تفسیر صحیح) انجام شد. تقریباً به طور همزمان توسط چندین ستاره شناس. از لحاظ روشی مهم است که تأکید کنیم که فضا به خودی خود هیچ جا گسترش نمی یابد: ما در مورد انبساط حجمی یک جریان ماده در مقیاس بزرگ صحبت می کنیم که در همه جهات پخش می شود. وقتی صحبت از آغاز جهان می شود، ما به این مسئله فکر می کنیم که منشأ این جریان کیهانی است، که انگیزه اولیه ای برای انبساط و تقارن خاصی به آن داده شد.
ایده یک جهان ابدی و نامتناهی، از طریق آثار بسیاری از محققان قرن بیستم، گاهی اوقات برخلاف اعتقادات شخصی آنها، جایگاه خود را از دست داده است. کشف انبساط جهانی کیهان نه تنها به این معنی بود که جهان غیر ایستا است، بلکه سن آن نیز محدود است. پس از بحث‌های فراوان در مورد چیستی آن و بسیاری از اکتشافات مهم رصدی، این عدد مشخص شد: 13.7 میلیارد سال. این خیلی کم است. به هر حال، دو میلیارد سال پیش، چیزی در حال خزیدن روی زمین بود. علاوه بر این، شعاع جهان مرئی برای چنین سن کمی بسیار بزرگ است (چند گیگاپارسک). ظاهراً اندازه عظیم کیهان با مرحله دیگری از انبساط - تورمی - مرتبط است که در گذشته رخ داده و با مرحله انبساط آهسته جایگزین شده است که توسط گرانش تابش و ماده تاریک کنترل می شود. بعداً مرحله دیگری از انبساط شتابان جهان آغاز می شود که قبلاً توسط انرژی تاریک کنترل می شود. معادلات GR نشان می دهد که با انبساط شتابان، اندازه جریان کیهانی خیلی سریع افزایش می یابد و بزرگتر از افق نوری به نظر می رسد.
قدمت کیهان با دقت 100 میلیون سال شناخته شده است. اما، با وجود چنین دقت "کم"، ما (انسان ها) می توانیم با اطمینان فرآیندهایی را که در زمان بسیار نزدیک به "لحظه تولد کیهان" پیش رفته اند - حدود 10^-35 ثانیه ردیابی کنیم. این امکان پذیر است زیرا پویایی فرآیندهای فیزیکی که در فواصل کیهانی رخ می دهند فقط با گرانش مرتبط است و از این نظر کاملاً واضح است. با تئوری (GR) موجود، می‌توانیم مدل استاندارد کیهان‌شناختی در جهان مدرن را به گذشته تعمیم دهیم و «ببینیم» که در دوران جوانی چگونه بوده است. و ساده به نظر می رسید: جهان اولیه کاملاً تعیین شده بود و یک جریان آرام از ماده بود که از چگالی های فوق العاده منبسط می شد.
تکینگی
سیزده میلیارد سال حدود 10^17 ثانیه است. و شروع "طبیعی" جریان کیهانی با چنین برون یابی همزمان با زمان پلانک - 10^-43 ثانیه است. مجموع 43 + 17 = 60 سفارش. بی معنی است که در مورد آنچه قبل از 10^-43 ثانیه اتفاق افتاده صحبت کنیم، زیرا به دلیل اثرات کوانتومی، مقیاس پلانک حداقل فاصله ای است که مفهوم تداوم و گسترش برای آن قابل استفاده است. در این مرحله، بسیاری از محققان دست از کار کشیدند. مثلاً نمی‌توان جلوتر رفت، زیرا ما نظریه نداریم، گرانش کوانتومی و غیره را نمی‌دانیم.
با این حال، واقعاً نمی توان گفت که جهان درست در این سن "متولد" شده است. این کاملاً ممکن است که جریان ماده در یک زمان بسیار کوتاه (پلانکی) از حالت فوق متراکم "لغزید"، یعنی چیزی آن را مجبور به عبور از آن مرحله کوتاه مدت کرد. و سپس هیچ بن بست منطقی با زمان پلانک و ثابت پلانک وجود ندارد. شما فقط باید درک کنید که چه چیزی می تواند قبل از شروع انبساط کیهانی باشد، به چه دلیل و چه چیزی ماده گرانشی را از طریق حالت چگالی فوق العاده "کشانده است".
پاسخ به این سؤالات، به نظر ما، در ماهیت جاذبه نهفته است. اثرات کوانتومی در اینجا نقش ثانویه ای ایفا می کنند و مفهوم ماده فوق متراکم را در یک بازه زمانی کوتاه اصلاح و اصلاح می کنند. البته امروزه ما تمام خواص ماده مؤثر را نمی دانیم [این «ماده» مؤثر نامیده می شود زیرا شامل پارامترهایی است که انحرافات احتمالی گرانش از نسبیت عام را توصیف می کند. در این راستا، یادآوری می کنیم که علم مدرن با مفاهیم فیزیکی جداگانه ماده و فضا-زمان (گرانش) عمل می کند. در شرایط شدید نزدیک به تکینگی، چنین تقسیم بندی مشروط است - از این رو اصطلاح "ماده مؤثر"] در شرایط شدید. اما، با توجه به دوره کوتاه این مرحله، می‌توانیم کل فرآیند دینامیکی را توصیف کنیم، تنها با تکیه بر قوانین شناخته شده بقای انرژی و تکانه و با این فرض که آنها همیشه در فضا-زمان میانگین متریک باقی می‌مانند، صرف نظر از اینکه "نظریه همه چیز" کوانتومی در آینده ایجاد خواهد شد.
کیهان زایی
در تاریخ کیهان شناسی، چندین تلاش برای دور زدن مشکل تکینگی و جایگزینی آن، به عنوان مثال، با مفهوم تولد کیهان به عنوان یک کل صورت گرفته است. بر اساس فرضیه تولد از "هیچ"، جهان از یک "نقطه"، یک تکینگی، یک ناحیه فوق متراکم با تقارن بسیار بالا و هر چیز دیگری که می توانید به آن فکر کنید (فریدمن) پدید آمده است (فریدمن). تقارن و غیره). در این رویکرد، مشکل تکینگی حل نشد، و تکینگی به شکل یک حالت خلاء مانند فوق متراکم اولیه فرض شد (به "علم و زندگی" شماره 11، 12، 1996 مراجعه کنید).
تلاش های دیگری نیز برای «دور شدن» از تکینگی صورت گرفته است، اما قیمت آنها همیشه بالا بوده است. درعوض، لازم بود ساختارهای مبهم حالت های فوق متراکم (زیر پلانکی) ماده، یا "جهش" جریان فریدمن از چگالی بالا (تغییر از فشرده سازی به انبساط) یا سایر دستورات فرضی برای رفتار مواد با شدت بالا فرض شود. ماده چگالی
هیچ کس تکینگی را دوست ندارد. تصویر فیزیکی جهان، جهانی در حال تغییر، در حال تکامل، اما دائما موجود را فرض می کند. ما پیشنهاد می‌کنیم که نگاهی متفاوت به تکینگی داشته باشیم و از این واقعیت پیش برویم که حالت‌های بسیار فشرده که یک سیستم متقابل گرانشی پویا (در ساده‌ترین حالت، یک ستاره) وارد شده و تحت شرایط خاصی از آن عبور می‌کند، برای گرانش عینی و طبیعی است. مناطق منفرد به عنوان پل های موقت یا زنجیره ای، حوزه های گسترده تری از جهان ما را به هم متصل می کنند. اگر اینطور است، پس باید بفهمیم که چه چیزی باعث می‌شود که ماده در حالت‌های تکی خاص قرار بگیرد و چگونه از آنها خارج می‌شود.
همانطور که قبلا ذکر شد، انبساط کیهانی با یک تکینگی کیهانی آغاز می شود - با برگرداندن ذهنی زمان به عقب، ناگزیر به لحظه ای می رسیم که چگالی کیهان به بی نهایت تبدیل می شود. ما می توانیم این گزاره را به عنوان یک واقعیت آشکار بر اساس QSM و GR در نظر بگیریم. با در نظر گرفتن این موضوع، بیایید یک سوال بعدی ساده از خود بپرسیم: چگونه یک تکینگی بوجود می آید، چگونه ماده گرانشی به حالت فوق فشرده تبدیل می شود؟ پاسخ به طرز شگفت آوری ساده است: این به دلیل فرآیند انقباض گرانشی یک منظومه عظیم (یک ستاره یا سایر سیستم های اخترفیزیکی فشرده) در پایان تکامل آن ایجاد می شود. در نتیجه فروپاشی، یک سیاهچاله و در نتیجه تکینگی آن تشکیل می شود. یعنی فروپاشی با یک تکینگی به پایان می رسد و کیهان شناسی با یک تکینگی آغاز می شود. ما استدلال می کنیم که این زنجیره ای از یک فرآیند پیوسته واحد است.
مسئله منشأ کیهان پس از چندین آزمایش، تلاش برای صورت‌بندی و تفاسیر مختلف، در قرن بیست و یکم در قالب QSM و برون‌یابی بدون ابهام آن به گذشته در امتداد خطوط نسبیت عام، مبنای علمی محکمی پیدا کرد. با در نظر گرفتن این مشکل از تنها جهان شناخته شده برای ما، نباید اصل فیزیکی کلی مرتبط با نام نیکلاس کوپرنیک را فراموش کنیم. زمانی اعتقاد بر این بود که زمین مرکز جهان است، سپس با خورشید مرتبط شد، بعداً معلوم شد که کهکشان ما تنها یکی نیست، بلکه تنها یکی در میان تعداد بسیار زیادی است (تنها کهکشان های قابل مشاهده تقریباً یک تریلیون هستند) . منطقی است که فرض کنیم جهان های زیادی وجود دارد. این واقعیت که ما هنوز چیزی در مورد دیگران نمی دانیم به دلیل اندازه بزرگ جهان ما است - مقیاس آن آشکارا از افق دید فراتر می رود.
اندازه (مقیاس) کیهاناندازه ناحیه مرتبط علّی است که در طول گسترش آن کشیده شده است. اندازه دید، مسافتی است که نور در طول وجود کیهان «پیموده است»، می توان آن را با ضرب سرعت نور و سن کیهان به دست آورد. این واقعیت که جهان در مقیاس های بزرگ همسانگرد و همگن است به این معنی است که شرایط اولیه در مناطقی از کیهان دور از یکدیگر مشابه بوده است.
قبلاً اشاره کردیم که این مقیاس بزرگ به دلیل وجود یک مرحله تورمی از انبساط است. در دوره پیش از تورم بیگ بنگ، جریان انبساط می تواند بسیار کم باشد و اصلاً ویژگی های مدل فریدمن را نداشته باشد. اما اینکه چگونه یک جریان کوچک را به جریان بزرگ تبدیل کنیم یک مشکل کیهان زایی نیست، بلکه یک سوال فنی در مورد وجود یک مرحله میانی نهایی تورم است که می تواند جریان را گسترش دهد، درست همانطور که سطح یک بالون باد شده افزایش می یابد. مشکل اصلی کیهان زایی در اندازه جریان کیهانی نیست، بلکه در ظاهر آن است. همانطور که یک روش شناخته شده برای تشکیل جریان های ماده منقبض (فروپاشی گرانشی) وجود دارد، باید یک مکانیسم فیزیکی نسبتاً کلی و ساده برای تولید گرانشی ("اشتعال") جریان های ماده در حال انبساط وجود داشته باشد.
تکینگی های لاینفک
بنابراین، چگونه می توان به "فراتر از" تکینگی نفوذ کرد؟ و چه چیزی پشت آن است؟
مطالعه ساختار فضا-زمان با پرتاب ذهنی ذرات آزمایشی رایگان به داخل آن و مشاهده نحوه حرکت آنها راحت است. طبق محاسبات ما، مسیرهای ژئودزیکی [کوتاه ترین فواصل در فضای یک سازه خاص. در فضای اقلیدسی اینها خطوط مستقیم هستند، در فضای ریمانی آنها کمان های یک دایره هستند، و غیره] ذرات آزمایشی آزادانه در زمان از طریق مناطق منفرد یک کلاس خاص منتشر می شوند که ما آن را تکینگی های انتگرال پذیر می نامیم. (چگالی یا فشار در تکینگی واگرا می شود، اما انتگرال حجمی این کمیت ها محدود است: جرم تکینگی انتگرال پذیر به سمت صفر میل می کند، زیرا حجم ناچیزی را اشغال می کند.) پس از عبور از سیاهچاله، مسیرهای ژئودزیکی خود را در سیاهچاله می بینند. حوزه فضا-زمان (از دامنه فرانسوی - ناحیه، مالکیت) یک سفیدچاله که با تمام نشانه های یک جریان کیهانی در حال گسترش است. این هندسه فضا-زمان یکپارچه است و منطقی است که آن را به عنوان سیاه و سفید تعریف کنیم. حوزه کیهانی سفیدچاله در آینده مطلق نسبت به حوزه مادر سیاهچاله قرار دارد، یعنی سفیدچاله ادامه و محصول طبیعی سیاهچاله است.
این مفهوم جدید به تازگی متولد شده است. سازندگان ظهور آن را در ماه مه 2011 در یک کنفرانس علمی اختصاص داده شده به خاطره A. D. Sakharov که در گل سرسبد فیزیک روسیه - موسسه فیزیک برگزار شد، اعلام کردند. P. N. Lebedev از آکادمی علوم روسیه (FIAN).
چگونه این امکان وجود دارد و چرا چنین مکانیسمی از کیهان زایی قبلاً در نظر گرفته نشده است؟ بیایید با پاسخ به سوال اول شروع کنیم.
یافتن سیاهچاله دشوار نیست، تعداد زیادی از آنها در اطراف وجود دارد - چند درصد از کل جرم ستاره های جهان در سیاهچاله ها متمرکز شده است. مکانیسم وقوع آنها نیز به خوبی شناخته شده است. اغلب می توانید بشنوید که ما در قبرستان سیاه چاله ها زندگی می کنیم. اما آیا می توان آن را گورستان (پایان تکامل) نامید یا سایر مناطق (حوزه های) دنیای پیچیده ما، جهان های دیگر فراتر از افق رویداد سیاهچاله ها شروع می شوند؟
ما می دانیم که در داخل یک سیاهچاله یک ناحیه منفرد خاص وجود دارد که تمام موادی که توسط آن به دست می آید "سقوط می کند" و جایی که پتانسیل گرانشی به سمت بی نهایت می رود. با این حال، طبیعت نه تنها پوچی، بلکه بی نهایت یا واگرایی را نیز تحمل نمی کند (اگرچه هیچ کس تعداد زیادی را لغو نکرده است). ما قادر به عبور از ناحیه تکینگی با الزام به محدود ماندن پتانسیل های گرانشی (متریک) در آن و در نتیجه نیروهای جزر و مدی بودیم.
واگرایی پتانسیل های متریک را می توان با هموارسازی تکینگی با کمک ماده مؤثر که آن را ضعیف می کند، اما به طور کامل حذف نمی کند، از بین برد. (چنین تکینگی قابل ادغام را می توان با رفتار ماده تاریک در حین نزدیک شدن به مرکز کهکشان مقایسه کرد. چگالی آن به بی نهایت میل می کند، اما جرم موجود در داخل یک شعاع رو به کاهش به دلیل این واقعیت است که حجم داخل این شعاع به صفر می رسد. سریعتر از افزایش چگالی کاهش می یابد. چنین تشبیهی مطلق نیست: قله کهکشانی، ناحیه ای با چگالی واگرا، یک ساختار فضایی است، و تکینگی سیاهچاله به عنوان یک رویداد در زمان رخ می دهد.) بنابراین، در حالی که چگالی و فشار واگرا می شوند، نیروهای جزر و مدی که بر یک ذره وارد می شوند محدود هستند زیرا به جرم کل بستگی دارند. این اجازه می دهد تا ذرات آزمایشی آزادانه از تکینگی عبور کنند: آنها در فضا-زمان پیوسته انتشار می یابند و اطلاعاتی در مورد توزیع چگالی یا فشار برای توصیف حرکت آنها لازم نیست. و با کمک ذرات آزمایشی، می توانید هندسه را توصیف کنید - سیستم های مرجع بسازید و فواصل مکانی و زمانی بین نقاط و رویدادها را اندازه گیری کنید.
سوراخ های سیاه و سفید
بنابراین، می توانید از تکینگی عبور کنید. و در نتیجه، "دیدن" آنچه در پشت آن وجود دارد، از طریق چه نوع فضا-زمانی امکان انتشار ذرات آزمایشی ما وجود دارد. و در ناحیه سفیدچاله می افتند. معادلات نشان می دهد که نوعی نوسان رخ می دهد: جریان انرژی از ناحیه انقباض سیاهچاله به ناحیه در حال گسترش سفیدچاله ادامه می یابد. حرکت را نمی توان پنهان کرد: فروپاشی با حفظ کل تکانه به یک ضد فروپاشی وارونه می شود. و این در حال حاضر یک جهان متفاوت است، زیرا یک سفیدچاله پر از ماده دارای تمام ویژگی های یک جریان کیهانی است. این بدان معنی است که جهان ما، شاید، محصول دنیای دیگری است.
تصویر زیر از راه حل های دریافتی معادلات گرانش، چنین است. ستاره والد در جهان مادر فرو می ریزد و سیاهچاله ای را تشکیل می دهد. در نتیجه فروپاشی، نیروهای گرانشی جزر و مدی مخرب در اطراف ستاره بوجود می آیند که تغییر شکل می دهند و خلاء را می شکنند و ماده را در فضای خالی قبلی ایجاد می کنند. این ماده از ناحیه منفرد سیاه و سفید چاله به جهان دیگری می افتد و تحت تأثیر یک تکانه گرانشی دریافت شده در هنگام فروپاشی ستاره مادر منبسط می شود.
جرم کل ذرات در چنین جهان جدیدی می تواند به طور دلخواه بزرگ باشد. می تواند به طور قابل توجهی از جرم ستاره والد فراتر رود. در این حالت، جرم سیاهچاله نوظهور (والد) که توسط ناظری واقع در فضای بیرونی جهان مادر اندازه گیری می شود، محدود و نزدیک به جرم ستاره فروپاشیده است. در اینجا هیچ تناقضی وجود ندارد، زیرا اختلاف جرم با انرژی اتصال گرانشی که دارای علامت منفی است، جبران می شود. می توان گفت که جهان جدید نسبت به جهان والد (قدیم) در آینده مطلق است. به عبارت دیگر، شما می توانید به آنجا بروید، اما نمی توانید به عقب برگردید.
کیهان شناسی نجومی، یا جهان چندگانه
چنین دنیای پیچیده ای شبیه درخت زندگی است (اگر دوست دارید یک شجره خانوادگی). اگر در فرآیند تکامل، سیاهچاله ها در جهان ظاهر شوند، از طریق آنها ذرات می توانند وارد شاخه های دیگر (حوزه) جهان شوند - و به همین ترتیب در امتداد حلقه های موقت سیاه و سفید چاله ها. اگر سیاهچاله ها به یک دلیل یا دلیل دیگر تشکیل نشده باشند (مثلاً ستاره ها متولد نمی شوند)، بن بست ایجاد می شود - پیدایش (ایجاد) جهان های جدید در این جهت قطع می شود. اما در شرایط مساعد، جریان "زندگی" می تواند از سر گرفته شود و حتی از یک سیاهچاله شکوفا شود - برای این کار لازم است شرایطی برای تولید نسل های جدید سیاهچاله ها در جهان های بعدی ایجاد شود.
«شرایط مساعد» چگونه ممکن است ایجاد شود و به چه چیزی بستگی دارد؟ در مدل ما، این به دلیل ویژگی‌های ماده مؤثر است که تحت تأثیر گرانش شدید در نزدیکی تکینگی‌های سیاه و سفید چاله‌ها متولد می‌شود. در واقع، ما در مورد انتقال فاز غیر خطی در یک سیستم مواد کوانتومی-گرانشی صحبت می کنیم که دارای ویژگی نوسانات هستند و بنابراین، در معرض تغییرات تصادفی (انشعاب) هستند. بر خلاف عبارت انیشتین، می‌توان گفت که «خدا تاس می‌اندازد» و سپس این تاس‌ها (شرایط اولیه) می‌توانند به حوزه‌های قطعی جهان‌های جدید تبدیل شوند، یا می‌توانند «جنین‌های» توسعه نیافته کیهان‌زایی باقی بمانند. در اینجا، مانند زندگی، قوانین انتخاب طبیعی وجود دارد. اما این موضوع تحقیقات بیشتر و کارهای آینده است.
چگونه از تکینگی اجتناب کنیم
زمانی، مفهوم جهان نوسانی، یا چرخه ای، بر اساس فرضیه "جهش" پیشنهاد شد. به گفته او، جهان به شکل بی نهایت چرخه وجود دارد. انبساط آن با انقباض تقریباً به یک تکینگی جایگزین می‌شود و به دنبال آن دوباره گسترش می‌یابد، و تعدادی از این چرخه‌ها به گذشته و آینده می‌روند. مفهوم چندان روشنی نیست، زیرا اولاً هیچ مدرک رصدی وجود ندارد که روزی انقباض جایگزین انبساط جهان ما شود و ثانیاً مکانیسم فیزیکی که باعث می شود جهان چنین حرکات نوسانی انجام دهد مشخص نیست.
رویکرد دیگر به منشاء جهان با فرضیه جهان خوددرمان‌شونده مرتبط است که سالها توسط دانشمند روسی A.D. Linde که در ایالات متحده زندگی می‌کرده است، ارائه شده است. بر اساس این فرضیه، جهان را می توان به صورت دیگ جوشان نشان داد. در سطح جهانی، کیهان یک سوپ داغ با چگالی انرژی بالا است. حباب هایی در آن ظاهر می شوند که یا فرو می ریزند یا منبسط می شوند و در شرایط اولیه مشخص برای مدت طولانی. فرض بر این است که ویژگی‌های حباب‌های جهان‌های نوظهور (هر کدام که بتوانید به آن فکر کنید، از جمله مجموعه‌ای از ثابت‌های بنیادی) دارای طیف و دامنه وسیعی است. در اینجا سؤالات بسیاری مطرح می شود: چنین "آبگوشتی" از کجا آمده است ، چه کسی آن را دم کرده و چه چیزی آن را حفظ می کند ، چند وقت یکبار شرایط اولیه تحقق می یابد و منجر به ظهور جهان هایی از نوع ما می شود و غیره.
چگونه تکینگی های یکپارچه می توانند تشکیل شوند
با نزدیک شدن به تکینگی، نیروهای جزر و مدی رو به رشد بر روی خلاء میدان های فیزیکی اثر می گذارند، تغییر شکل می دهند و آن را می شکنند. همانطور که می گویند، قطبی شدن خلاء و تولد ذرات ماده از خلاء وجود دارد - تجزیه آن.
چنین واکنشی از خلاء فیزیکی به عمل شدید خارجی یک میدان گرانشی که به سرعت در حال تغییر است به خوبی شناخته شده است. این در واقع اثر گرانش کوانتومی است - تنش های گرانشی به میدان های مادی تبدیل می شوند، درجات فیزیکی آزادی توزیع مجدد وجود دارد. امروزه چنین اثراتی را می توان در تقریب میدان ضعیف (به اصطلاح حد نیمه کلاسیک) محاسبه کرد. در مورد ما، ما در مورد فرآیندهای گرانشی کوانتومی غیرخطی قدرتمند صحبت می کنیم، جایی که لازم است تأثیر گرانشی معکوس ماده موثر متولد شده بر تکامل میانگین متریک که ویژگی های فضای چهار بعدی را تعیین می کند، در نظر بگیریم. زمان (زمانی که اثرات کوانتومی در گرانش قوی می‌شوند، متریک می‌لرزد و ما فقط می‌توانیم در مورد آن به معنای متوسط صحبت کنیم).
این جهت البته مستلزم تحقیقات بیشتر است. با این حال، از قبل می توان فرض کرد که، طبق اصل لو شاتلیه، تأثیر معکوس منجر به چنان بازآرایی فضای متریک می شود که رشد نیروهای جزر و مدی که باعث تولد نامحدود ماده مؤثر می شود، متوقف می شود و در نتیجه ، پتانسیل های متریک دیگر واگرا نمی شوند و محدود و پیوسته می مانند.
دکترای علوم فیزیک و ریاضی ولادیمیر لوکاش،
کاندیدای علوم فیزیک و ریاضی النا میخیوا،
کاندیدای علوم فیزیک و ریاضی ولادیمیر استروکوف (مرکز فضایی نجومی FIAN)
تا زمانی که پدیده‌های کوانتومی رخ‌داده در سیاهچاله در نظر گرفته نشوند، تمام نتایج فوق از این نظریه ناشی می‌شوند. فرض کنید که ناظر روی سطح ستاره‌ای است که در حال تجربه فروپاشی گرانشی است. هنگام نزدیک شدن به منبع یک میدان گرانشی قوی، نیروهای گرانشی جزر و مدی بوجود می آیند که توسط هر جسمی که اندازه محدودی دارد تجربه می کند. این به این دلیل است که میدان های گرانشی قوی همیشه از نظر ترکیب ناهمگن هستند و بنابراین نیروهای گرانشی متفاوتی بر نقاط مختلف چنین اجسامی وارد می شوند.
در فرآیند سقوط، نیروهای متضاد فشار ماده ستاره دیگر هیچ مقاومتی در برابر نیروی فزاینده گرانش نشان نمی دهند، بنابراین سطح ستاره به شعاع گرانشی می رسد، از آن عبور می کند و به طور غیرقابل کنترلی به کوچک شدن بیشتر ادامه می دهد.
از آنجایی که فرآیند فشردگی نمی تواند متوقف شود، پس در مدت زمان کوتاهی (با ساعت روی سطح ستاره) ستاره تا نقطه ای کوچک می شود و چگالی ماده بی نهایت می شود، یعنی. ستاره می رسد مفردایالت ها.
هنگام نزدیک شدن به حالت منفرد، نیروهای گرانشی جزر و مدی نیز به بی نهایت تمایل دارند. این بدان معنی است که هر جسمی توسط نیروهای جزر و مدی از هم پاره می شود. اگر بدن در زیر افق باشد، اجتناب از تکینگی غیرممکن است.
برای مثال برای سیاهچاله ای با جرم ده جرم خورشیدی، زمان سقوط به تکینگی تنها صد هزارم ثانیه است. هر گونه تلاش برای فرار از سیاهچاله منجر به کاهش فاصله زمانی برای ورود به حالت منفرد می شود. هر چه جرم و اندازه یک سیاهچاله کوچکتر باشد، نیروهای جزر و مدی در افق آن بیشتر است.
به عنوان مثال، برای یک سیاهچاله با جرم هزار جرم خورشیدی، نیروهای جزر و مدی با فشار 100 اتمسفر مطابقت دارد. در مجاورت حالت منفرد، نیروهای جزر و مدی عظیم منجر به تغییر در خواص فیزیکی می شود.
اگر از فضای بیرونی از طریق سطح افق به سیاهچاله عبور کنیم، در فرمول هایی که فضا-زمان چهار بعدی را توصیف می کنند، مختصات زمانی با مختصات فضایی شعاعی جایگزین می شود، یعنی زمان تبدیل به یک فاصله فضایی شعاعی می شود و این فاصله زمان است.
البته فاصله افق تا مرکز سیاهچاله به این معنی است که دوره زمانی که اجسام می توانند در داخل سیاهچاله وجود داشته باشند محدود است. به عنوان مثال، برای یک سیاهچاله با جرم 10 جرم خورشید، t » 10 - 4 ثانیه است. در داخل سیاهچاله، تمام فلش های زمان به تکینگی همگرا می شوند و هر جسمی از بین می رود و مکان و زمان به کوانتوم تجزیه می شود.
بنابراین، کوانتوم زمانی با مقدار t pl »10 - 44 s، و طول کوانتومی پلانک pl » 10 - 33 سانتی متر مشخص می شود.
در نتیجه، جریان پیوسته زمان در تکینگی شامل برش های زمانی است، همانطور که جریان آب در یک جت، وقتی از غربال می گذرد، به قطرات ریز شکسته می شود. در این زمینه، بی معنی است که بپرسیم در آینده چه اتفاقی خواهد افتاد.
مفاهیم «پیش‌تر» و «بعد» کاملاً معنای خود را از دست می‌دهند: اساساً نمی‌توان یک کوانتوم زمانی را به قطعات کوچکتر تقسیم کرد، همانطور که برای مثال، تقسیم یک فوتون به قطعات غیرممکن است.
در گذار به فرآیندهای کوانتومی، ارتباط بین انرژی و زمان بیشتر و بیشتر آشکار می شود.
با این حال، در آینده، هنگام توصیف فرآیندها، نمی توان بدون مفهوم خلاء فیزیکی و خواص کوانتومی آن کار کرد.
بر اساس ایده های مدرن، خلاء یک خلاء نیست، بلکه "دریایی" از انواع ذرات مجازی و ضد ذرات است که به عنوان ذرات واقعی ظاهر نمی شوند.
این خلاء «جوش می‌آید» و برای مدت کوتاهی به طور مداوم جفت‌هایی از ذرات مجازی و پادذرات تولید می‌کند که فوراً ناپدید می‌شوند. آنها نمی توانند به ذرات واقعی و ضد ذرات تبدیل شوند.
با توجه به رابطه عدم قطعیت هایزنبرگ، حاصلضرب طول عمر Dt یک جفت ذره مجازی و انرژی آنها DW از مرتبه یک ثابت تختهساعت
اگر هر میدان قوی (مثلاً الکتریکی، مغناطیسی و غیره) بر خلاء فیزیکی تحمیل شود، تحت تأثیر انرژی آن، برخی از ذرات مجازی می توانند واقعی شوند، یعنی. در یک میدان قوی، ذرات واقعی از خلاء فیزیکی به دلیل انرژی این میدان متولد می شوند.
به عنوان مثال، در یک میدان الکتریکی قوی، الکترون ها و پوزیترون ها از خلاء متولد می شوند. هنگام مطالعه خواص خلاء فیزیکی نزدیک یک سیاهچاله در حال چرخش، از نظر تئوری ثابت شده است که تولد کوانتوم های تابشی باید به دلیل انرژی میدان گرانشی گرداب رخ دهد.
از آنجایی که ذرات مجازی و پادذرات در خلاء در فاصله ای از یکدیگر متولد می شوند، پس در صورت وجود میدان گرانشی گردابی سیاهچاله، یک ذره می تواند خارج از افق و پادذره آن در زیر افق متولد شود. این بدان معنی است که ذره می تواند به فضای بیرونی پرواز کند، در حالی که پادذره به سیاهچاله می افتد.
در نتیجه، آنها دیگر هرگز نمی توانند ترکیب و نابود شوند. بنابراین، جریانی از ذرات در فضا ظاهر می شود که توسط یک سیاهچاله ساطع می شود و بخشی از انرژی آن را با خود می گیرد. این امر باعث کاهش جرم و اندازه سیاهچاله می شود. چنین فرآیند تشعشعی شبیه به زمانی است که سطح جسم تا دمای معینی گرم شود.
بنابراین، برای یک سیاهچاله با جرم 10 خورشیدی، دما »10 - 8 کلوین است. هر چه جرم سیاهچاله بزرگتر باشد، دمای آن کمتر است و برعکس، هر چه جرم کوچکتر باشد، دما بالاتر می رود. بنابراین، یک سیاهچاله با جرم m » 10 12 کیلوگرم و اندازه یک هسته اتمی، قدرت تبخیر کوانتومی » 10 10 وات برای » 10 10 سال در دمای T» 10 11 K خواهد داشت. هنگامی که جرم سیاه سوراخ به m» 10 6 کیلوگرم کاهش می یابد و دما به T» 10 15 K می رسد، فرآیند تشعشع منجر به انفجار می شود و در 0.1 ثانیه مقداری انرژی قابل مقایسه با انفجار 10 بمب هیدروژنی 6 مگاتونی آزاد می شود.
در فلسفه، کلمه "تکینگی" که از کلمه لاتین "singulus" - "مفرد، مجرد" گرفته شده است، به تکینگی، منحصر به فرد بودن چیزی - یک موجود، رویداد، پدیده اشاره دارد. بیشتر از همه، فیلسوفان مدرن فرانسوی، به ویژه ژیل دلوز، در این مفهوم تأمل کردند. او تکینگی را به عنوان رویدادی تعبیر کرد که معنا می‌آفریند و دارای ویژگی نقطه‌ای است. «اینها نقاط عطف و نقاط چین هستند. تنگناها، گره ها، دهلیزها و مراکز؛ نقطه ذوب، متراکم شدن و جوش؛ نقاط اشک و خنده، بیماری و سلامتی، امید و ناامیدی، نقاط حساسیت. اما در عین حال، رویداد ضمن اینکه یک نقطه خاص باقی می ماند، ناگزیر با رویدادهای دیگر پیوند می خورد. بنابراین، یک نقطه به طور همزمان خطی است که همه گونه های اصلاح این نقطه و ارتباطات آن با کل جهان را بیان می کند.
وقتی یک انسان ماشینی می‌سازد که از یک انسان باهوش‌تر است، تاریخ غیرقابل پیش‌بینی می‌شود، زیرا پیش‌بینی رفتار هوشی که از یک انسان پیشی می‌گیرد غیرممکن است.
در علوم دیگر، اصطلاح «تکینگی» به پدیده‌های منفرد و ویژه‌ای اشاره می‌کند که قوانین معمول برای آنها عمل نمی‌کنند. به عنوان مثال، در ریاضیات، تکینگی نقطه‌ای است که در آن یک تابع نامنظم رفتار می‌کند - مثلاً به بی‌نهایت تمایل دارد یا اصلاً تعریف نشده است. تکینگی گرانشی ناحیه ای است که در آن پیوستار فضا-زمان به حدی منحنی است که به بی نهایت تبدیل می شود. به طور کلی پذیرفته شده است که تکینگی های گرانشی در مکان های پنهان از دید ناظران ظاهر می شوند - طبق "اصل سانسور کیهانی" که در سال 1969 توسط دانشمند انگلیسی راجر پنروز پیشنهاد شد. این فرمول بندی شده است: "طبیعت از یک تکینگی برهنه (یعنی قابل مشاهده برای یک ناظر خارجی) متنفر است." در سیاهچاله ها، تکینگی در پشت به اصطلاح افق رویداد پنهان است - مرز خیالی یک سیاهچاله، که از آن هیچ چیز فرار نمی کند، حتی نور.
اما دانشمندان همچنان به وجود تکینگی های "لخت" در جایی در فضا اعتقاد دارند. و بارزترین مثال از تکینگی حالتی با چگالی بی نهایت زیاد ماده است که در زمان انفجار بزرگ رخ می دهد. این لحظه، زمانی که کل جهان در یک نقطه فشرده شد، برای فیزیکدانان یک رمز و راز باقی می ماند - زیرا شامل ترکیبی از شرایط متقابل منحصر به فرد، به عنوان مثال، چگالی بی نهایت و دمای بی نهایت است.
در زمینه IT، آنها منتظر ورود یک تکینگی دیگر - تکنولوژیک هستند. دانشمندان و نویسندگان داستان های علمی تخیلی از این اصطلاح برای تعیین نقطه عطفی استفاده می کنند که پس از آن پیشرفت فناوری شتاب می گیرد و چنان پیچیده می شود که برای درک ما غیرقابل دسترس خواهد بود. این اصطلاح در ابتدا توسط ریاضیدان و نویسنده علمی تخیلی آمریکایی ورنور وینج در سال 1993 پیشنهاد شد. او این ایده را بیان کرد: وقتی شخصی ماشینی باهوش‌تر از یک شخص بسازد، تاریخ غیرقابل پیش‌بینی می‌شود، زیرا پیش‌بینی رفتار هوش برتر از انسان غیرممکن است. وینج پیشنهاد کرد که این اتفاق در یک سوم اول قرن بیست و یکم بین سال‌های 2005 و 2030 رخ خواهد داد.
در سال 2000، الیزر یودکوفسکی متخصص هوش مصنوعی آمریکایی نیز این فرضیه را مطرح کرد که شاید در آینده یک برنامه هوش مصنوعی وجود داشته باشد که بتواند خود را با سرعتی چند برابر بیشتر از توانایی های انسان بهبود بخشد. به گفته این دانشمند، نزدیکی این دوران را می توان با دو نشانه مشخص کرد: بیکاری رو به رشد تکنولوژیک و گسترش بسیار سریع ایده ها.
یودکووسکی نوشت: «این احتمالاً سریع‌ترین انقلاب فنی است که تا به حال دیده‌ایم. - به احتمال زیاد، مانند برف روی سر آنها خواهد بارید - حتی برای دانشمندان درگیر در این فرآیند ... و سپس در یک یا دو ماه (یا یک یا دو روز) پس از آن چه اتفاقی خواهد افتاد؟ تنها یک قیاس وجود دارد که من می توانم به آن بپردازم - ظهور نوع بشر. ما خود را در دوران پساانسانی خواهیم یافت. و علیرغم همه خوش بینی فنی ام، اگر هزار سال و نه بیست سال از این حوادث ماوراء الطبیعه جدا شوم، خیلی راحت تر خواهم بود.
موضوع تکینگی تکنولوژیک از نویسندگان سایبرپانک الهام گرفته شده است - برای مثال، در رمان نورومنسر ویلیام گیبسون یافت می شود. همچنین در رمان محبوب نویسنده علمی تخیلی مدرن دن سیمونز "Hyperion" نشان داده شده است - این جهانی علاوه بر مردم ساکن ایسکینز - یعنی حاملان هوش مصنوعی که با بشریت در تضاد هستند را توصیف می کند.
چگونه گفتن
اشتباه "وقتی مکانیزم از کنترل خارج شد یک مورد منحصر به فرد بود." درست است - "مجرد".
درست است "من مطمئن هستم که دیر یا زود جهان دوباره به یک تکینگی فرو می ریزد."
درست است "من عاشق این رمان هستم - بهترین توصیف از تکینگی فناوری که تا به حال خوانده ام."
شرح فرآیند تولد و تکامل کیهانانگار یکی دیدش...
پس از چنین آماده سازی اولیه فشرده، در نهایت می توان کل فرآیند را به ترتیب ترسیم کرد. اگرچه تکه تکه است، اما قبلاً تا حدی توسط متن بالا نشان داده شده است. و اکنون، برای کسانی که علاقه مند هستند، به ترتیب، در مورد همه چیز به ترتیب. شکل زیر به ما در "محاکمه" کمک می کند:
تمام کره های نشان داده شده در شکل، جهان را در مراحل مختلف رشد خود نشان می دهد. بخش مرکزی شکل، برای وضوح، در مقیاسی غیرقابل تصور بزرگتر از محیطی ارائه شده است. در واقع، اندازه آنها حدود 50 مرتبه بزرگی متفاوت است (!)
تظاهرات اپیزودیک ویژگی‌های کوانتومی خلاء کاذب در مقیاس‌های مختلف زمان غیرقابل تصوری طولانی (و چرا که نه؟) در نقاط مختلف کل حجم غول‌پیکر جهان (که اکنون می‌توان آن را مگاورس نامید) طول کشید. از جمله در منطقه مرکزی جهان آینده ما، که به صورت مشروط در شکل به عنوان یک توپ سیاه با کوچکترین اندازه نشان داده شده است. اما انرژی انباشته شده در اینجا، عملاً در یک نقطه، (و به صورت تصادفی محض) در همان زمان، برای هیچ عواقب جدی کافی نبود.
این دقیقاً پاسخ (و نویسنده اثر مطمئن است که پاسخ صحیح است) به این سؤال که به نظر می رسد به طور کلی پاسخ دادن به آن غیرممکن است: آنچه قبل از انفجار بزرگ بود. صحبت از «بی معنا بودن» خود طرح چنین سؤالی، در مورد «عدم امکان قبلی» قرار است به زباله دان تاریخ علم برود.
مطمئناً پیامدها تا زمانی که مقدار انرژی (و ذرات بنیادی غیرجسمی که جرم سکون ندارند) به حدی نرسیدند که در شکل متعارف با حجم کره مرکزی سفید با شعاع r نشان داده شده است، به وجود نیامدند. ه .
نباید فراموش کرد که در پیوند ناگسستنی با عناصر ماده (ذرات و انرژی های بنیادی)، تمام نیروها (فعل و انفعالات) ذاتی در طبیعت پدید آمدند و در حجم مورد بررسی وجود داشتند: گرانشی، الکترومغناطیسی، هسته ای ضعیف و قوی. برخی از نویسندگان آنها را به عنوان یک نیروی واحد تفسیر می کنند.
در موارد نادری که انرژی کمی بیشتر بود (اما فقط برای مدت بسیار کوتاهی)، سیستم به یک حالت انرژی ناپایدار می‌رسید. و وقتی که یک باربه مقدار بحرانی رسیده است که به طور مشروط توسط کره داخلی با شعاع r نشان داده شده است در باره(نارنجی تیره)، حالت این لخته انرژی فوراً تکی شد. و او بلافاصله، همانطور که می گویند، منفجر شد. این نقطه شروع "صفر" شد، فقط از آنجا شروع می شود که عملاً همه محققان درگیر کیهان شناسی هستند.
در واقع، همانطور که در بالا نشان داده شد، قبل از این اتفاقات زیادی تا بی نهایت طبیعی-تاریخی رخ داده است. صحبت در مورد کمبود وقت "در آن دوران" نیز باید به زباله دانی رفت. این فقط در چارچوب مرجع ما وجود نداشت.
در اینجا هنوز ارزشمند است که بفهمیم آیا آن (زمان) به خودی خود، در همه جا و مستقیماً در متاکهکشان قرار ندارد. نه تنها به عنوان یک مختصات فضایی تا حدودی رسمی 4. به دور از هر توده ای - به شکلی "خالص" که از طریق آن جهان ها (به ویژه جهان ما) با شتاب از آن عبور می کنند. که فقط تحریفات محلی را (به دلیل وجود و حرکت آن) وارد می کند. و آیا این هنوز تجلی دیگری (یا حتی بخشی جدایی ناپذیر) از خلاء نیست. |
"در واقع" دوم به این واقعیت اشاره دارد که با تمام مقادیر وحشتناک انرژی متمرکز در یک دسته واحد، بدون انفجاردر طول گسترش آن، در واقع، و نداشت. بدون امواج ضربه ای (نه آکوستیک و نه نور)، بدون تخلیه، بدون تخریب چیزی. این چه نوع انفجاری است؟ فقط یک انبساط آنی از بسته منفرد اولیه انرژی/ماده به اندازه های غیرقابل تصور وجود داشت.
انبساط عملاً آنی که ذکر شد پدیده اصلی است و برجسته از کلنظریه جدید این است تورم زا(در اصطلاح نویسندگان ایده)، اما در واقع - آشکار شدن(آنتی لگاریتمی)، با درجه پایه بسیار بالا (2 = +100%).
به دلیل چنین "بلعیدن" مترقی فواصل، کیهان ما (و همه چیزهایی که ما تا به حال در مورد آن صحبت کرده ایم پایه و اساس آن بوده است عزیزم) در کسری از ثانیه میکروسکوپی به همان مقیاس های جهانی رسیده است (این کلمه تصادفی نیست! ) که در آن ما به درک آن عادت کرده ایم. به طور دقیق تر، آنهایی که 13.75 میلیارد سال پیش در آن بودند (در نهایت، در آن زمان بود که به وجود آمد).
استفاده از فرصت (علاوه بر این، مناسبت - به معنای واقعی کلمه!) موضوعفرصتی پیدا کرد تا فورابه فواصل تقریباً نامحدود گسترش یافته است. (اما فقط تقریبا).
اعتقاد بر این است که اساس فیزیکی چنین سرعتی، علاوه بر مازاد انرژی، یک استراحت کامل بود بوزون هاجاذبه (ذراتی که مسئول حضور همین گرانش در دنیای مادی هستند) از بقیه محتوای منفرد که به سرعت در حال گسترش است، که سرعت توزیع را بیشتر می کند. (تأثیر گرانشی ضعیف ترین است، اگرچه گسترده ترین در بین تمام نیروهای طبیعی است).
فقط در اینجا این سوال مطرح می شود: چگونه و چه زمانی بوزون های گرانشی توانستند "بعدا" کل حجم جهان را پر کنند؟ با اندازه واقعی فعلی، آنها باید با سرعتی چندین برابر سرعت نور حرکت کنند.
معلوم می شود که همه ما سابقاین ایده که جهان "به سرعت، تقریباً با سرعت نور" برای چند دقیقه گسترش یافت و سپس به طور طبیعی (به دلیل گرانش) "به تدریج شروع به کند شدن کرد" اساساً وجود دارد. اشتباه و غلط . اگر همه چیز طبق چنین سناریویی اتفاق می افتاد، جهان چندین برابر کوچکتر از آنچه در واقع وجود دارد می شد.
بنابراین، کل جهان در کسری ناچیز از ثانیه به اندازه محدود شده در شکل با شعاع رسیده است. ری.
در دوره بعدی تورم به گفته برخی محققین متوقف شد و به عقیده برخی دیگر وارد مرحله دوم و با سرعت کمتری شد.
دیدگاه دوم، به گفته نویسنده سایت، زمینه جدی ندارد. هیچ دلیل فیزیکی برای رشد تورمی «آهسته تر» وجود ندارد. هیچ فرآیند فیزیکی خاصی با "زمان دو برابر شدن مشخصه" جدید چیزی (و ضروری است - یعنی کوارک ها، به عنوان مثال، قطعات ذرات بنیادی) کشف نشده است. و نیازی به (توضیح آنچه در حال وقوع است) در آنها نیست. و حتی اگر بودند، ابرتورم همچنان چنان سریع می گذشت که هیچ کس متوجه این «مرحله جدید» نمی شد.
و به محض اینکه انرژی فرآیند ابر تورمی آزاد شد ذرات بنیادی دارای جرماستراحت، مفاهیم جداگانه ای از مکان و زمان شکل گرفت. و حتی سرعت نور برای همه ذرات غیرممکن شد. و این به طور خودکار به معنای پایان ابر تورم کیهان است.
چنین تغییر شدیدی در حالت را می توان با این واقعیت نیز تفسیر کرد که نیروی گرانشی (بوزون ها) با همه چیزهایی که قبلاً برای مدت کوتاهی آزاد کرده بود، برخورد کرده است.
از آنجایی که همه جای گلوله آتشین فرضی به یک اندازه گرم بود (و خودش تقریباً نصف اندازه جهان فعلی بود)، باید تشخیص داد که "انفجار" رخ داده است. همه جا و همزمان ، در کل حجم، بدون مرکز مشخص. مگر اینکه در جایی کمی قویتر یا کمی ضعیفتر باشد (به دلیل حرکت ناهموار ذرات).
اما هنوز کامل 3 دقیقه(یک ابدیت، در مقایسه با قطعات خرد در ثانیه اول) در کیهان که تقریباً با سرعت نور بیشتر می‌شود، هیچ اتفاق مهمی در آن رخ نداد. علاوه بر انبساط آن و خنک کننده مرتبط.
هنگامی که دمای مخلوط داغ ذرات و فعل و انفعالات "کاهش" به 555 میلیارددرجه (!) (این فقط در پایان دقیقه سوم اتفاق افتاد)، هسته های اتم در یک ابر آتشین در حال گسترش ظاهر شدند. هیدروژن(پروتون ها) و اتم های هلیوم منفرد و کاملاً خود به خودی.
این روند تقریباً بدون تغییر ادامه یافت 380 هزارسالهای فعلی زمین(!) و این نقطه عطف زمانی تنها با این واقعیت قابل توجه است که نور (فوتون ها) در نهایت شروع به پیشی گرفتن از جبهه انتشار خود انفجار کردند (اگر بتوان با آن کلمه نام برد) و برای یک بیرون انتزاعی قابل مشاهده شد. نظاره گر.
و فقط تا پایان میلیارد اول سالها ، اخبار زیر ظاهر شد - از هیدروژن انباشته شده در مقادیر زیاد ، که در آن زمان قبلاً سرد شده بود ، اولین ستاره های گازیو کهکشان ها.
در آینده، مدل جدید کیهان تقریباً هیچ تفاوتی با مدل قبلی ندارد و یک انفجار "پاک" از یک نقطه منتشر می شود. در هر دو مدل، جهان در حال انبساط بود و به گسترش خود ادامه می دهد . نکته دیگر این است که چگونه و به چه دلایلی. (به این بخش مراجعه کنید).
و در اینجا آخرین اخبار از دنیای کیهان شناسی است که به طور مستقیم ماهیت انبساط کیهان را منعکس می کند. با کمک تلسکوپ پرتو ایکس فضایی آمریکا " چاندرا"به خوبی ثابت شده است که 7-8 اولبرای میلیاردها سال، جهان در حال انبساط بوده است، اما سرعت این انبساط کاهش یافته است. و در 6 میلیارد سال گذشته، فقط به سرعت در حال گسترش بوده است. بنابراین، نیروهایی قویتر از نیروهای گرانش خودشان بودند. (در ادامه بیشتر به این موضوع پرداخته خواهد شد).
در طول عمر کیهان، در مقیاس کیهانی، اندازه واقعی آن (طبق داده‌های سال 2013) حدود پنج برابر بزرگتر از اندازه اولیه شده است، که در آن ابر تورم شروع شد. (بسیار مشکوک از نظر نویسنده سایت داده ها). ظاهراً در این دوره به مرحله کیفی متفاوت خود رسیده است که به سرسخت ترین طرفداران نظریه تورم اجازه می دهد فرض کنند که تورم جدید (؟) جهان حتی در زمان ما نیز ادامه دارد (و تقریباً به طور نامحدود ادامه خواهد داشت). آنها می گویند او "گرما را روشن می کند" به بیگ بنگ، تا زمانی که انرژی درونی خلاء کاذب که این همه آتش بازی را به وجود آورد کاملاً از بین می رود ...
این در حال حاضر شبیه به دگماتیسم جدید است. یا ایمان کور. آنها زحمت می کشند حداقل یک مدل مناسب برای توسعه کیهان ارائه دهند!
زمان اصلی بیگ بنگ در درک جدید از این اصطلاح صرف پوشاندن فواصل زیاد نمی شود، بلکه به فروپاشی مشترک یک خلاء کاذب که منجر به تکینگی می شود، "سوختن" محصولات تشکیل شده در طی یک انفجار همزمان در همه جا صرف می شود. و سرد شدن تدریجی آنها.
در عمل، این سرد شدن معمول گرمای باقیمانده کیهان است، فقط در چنین تعبیر غیرمعمولی.
و یک بار دیگر روشن خواهیم کرد که پوشش فواصل عظیم در کسری از ثانیه در طول تورم کیهان با فرضیه های انیشتین در تضاد نیست، زیرا در مرحله در نظر گرفته شده توسعه آن هنوز هیچ گونه فضا-زمانی از ماده وجود ندارد (آنها تازه شروع به ظهور هستند). طبیعتاً مفهومی از سرعت وجود ندارد.
بزرگترین شعاع آردر شکل بالا به صورت مشروط نشان می دهد جاریاندازه کیهان در همان مکان، سایه های غیر اشباع رنگ قهوه ای به طور مشروط فضا (و ماده توزیع شده در آن) را با ابعاد سه گانه اش و سایه های آبی - زمان (دوباره، مشروط) نشان می دهد.
P.S. ناسازگاری بسیاری از نتیجه‌گیری‌های میانی در این فصل با ناهماهنگی و مهمتر از همه با ناکافی بودن داده‌های اولیه توضیح داده می‌شود. اما این یک فرصت عالی برای تفکر مستقل است.
در حال حاضر، این سوال که تکینگی چیست نه تنها برای علاقه مندان به علم، بلکه برای بهترین دانشمندان جهان نیز مورد توجه است. این اصطلاح در ریاضیات، فیزیک، نجوم، کیهان شناسی و سایر علوم دقیق یافت می شود. تفسیر آن کمی متفاوت است، اما اصل یکسان است. بنابراین، اکنون به نوبه خود در نظر خواهیم گرفت که تکینگی از دیدگاه های مختلف چیست و دریابیم که چرا این پدیده مرموز برای محققان بسیار جالب است.
تفسیر کلی این اصطلاح
قبل از شروع به کندوکاو در رازهای جهان، اجازه دهید به تاریخ جهان بپردازیم. صحیح ترین نسخه از منشاء جهان در زمان حاضر نظریه انفجار بزرگ است. در لحظه تولد هر چیزی که ما را احاطه کرده است، تنها یک نقطه از تکینگی وجود داشت. ابعاد آن دقیقاً مشخص نیست، اما برای درک، دانشمندان اغلب آن را با نخود مقایسه می کنند. در عین حال نباید فکر کنید که این مینی توپ می تواند در دست شما باشد. جرم آن برابر با جرم تمام ستارگان و کهکشان هایی بود که امروزه در فضا هستند. علاوه بر این، دمای این نخود از مقیاس خارج شد و نیروی گرانش در آن بیشتر از سیاهچاله‌های موجود بود. به عبارت دیگر، نقطه تکینگی واحدی از فضا-زمان است که حاوی تمام ماده ای است که جهان ما را پر می کند.
زمان چگونه فرا رسید؟
مسلماً شایان ذکر است که اصطلاح «ماده» نه تنها به معنای فضای بیرونی است که متشکل از میلیاردها واحد نجومی است، بلکه به معنای تمام فواصل زمانی است. بله، تصور کردن آن دشوار است، اما برای درک اینکه تکینگی چیست، باید زمان را به عنوان یک بعد فضایی تصور کنید که در آن می توانید هم به جلو و هم به عقب حرکت کنید. همه اینها به طور جدایی ناپذیری با انحنای فضا مرتبط است که در ادامه به آن خواهیم پرداخت. دانشمندان همچنین نمی دانند چه مدت این نخود بر اساس معیارهای زمینی وجود داشته است. به طور متناقض، در چنین حالت فشرده، در هر بعد، بی نهایت برابر با صفر است. بعداً نقطه تکینگی شروع به رشد کرد، دمای آن کاهش یافت و ذرات یکدیگر را دفع کردند. بدین ترتیب زمان از ابعاد دیگر جدا شد و دیگر واحد فضایی نبود. بنابراین، امروز فقط می تواند به جلو برود.
مفاهیم کیهانی
همانطور که می دانید علم کیهان شناسی به مطالعه تکامل کیهان می پردازد. تمام دوره های به اصطلاح پس از انفجار بزرگ در اینجا در نظر گرفته شده است. مطابق با این نظریه است که دانشمندان این فرضیه را مطرح کردند که جهان از یک تکینگی به وجود آمده است. در عین حال، دوره وجود دومی را نمی توان تعیین کرد. بر این اساس، دو نسخه قابل قبول هنوز با دقت در حال بررسی هستند. اولین مورد این است که جهان ما ساکن است. انفجار بزرگ در یک لحظه خاص رخ داد، زمانی که تمام ذرات که در حالت فشرده سازی بی نهایت بودند، به طور ناگهانی یکدیگر را دفع کردند. علاوه بر این، تکینگی جهان قبل از انفجار با حضور ماده و پادماده مشخص می شد. تا به امروز، دانشمندان حتی یک پاد ذره را کشف نکرده اند. نسخه دوم بر اساس این واقعیت است که انفجار بزرگ کیهان واقعی است. مشخص شده است که کهکشان ها دائماً از یکدیگر دور می شوند، بنابراین روند گسترش جهان تا به امروز ادامه دارد.
تکینگی در کیهان شناسی
در تکامل کیهان، هرچند عجیب به نظر می رسد، جایی برای فرمول ها و قوانین فیزیکی که روی زمین عمل می کنند وجود ندارد. این پدیده با تکینگی کیهانی به وضوح نشان داده شده است. البته، در عمل، نمی توان فهمید که ماده در زمان تولد جهان در چه وضعیتی بوده است، اما از نظر تئوری، دانشمندان الگوهای متناقضی را محاسبه کرده اند. اولین مورد انحنای فضا-زمان است. این بدان معنی است که نمی توان یک خط یا زاویه مستقیم ژئودزیکی در کره تکینگی ترسیم کرد. دوم، همانطور که قبلاً گفتیم، زمان کاملاً متفاوتی است. در اینجا می توانید به هر نقطه ای در بازه زمانی برسید. تکینگی کیهانی، به گفته دانشمندان، نقطه شروعی است که انفجار بزرگ نامیده می شود. در این دوره، چگالی و دمای ماده به بی نهایت نزدیک شد. در همان زمان، معیار هرج و مرج به صفر گرایش داشت و دو واحد قبلی را در خود ضرب می کرد. از دیدگاه فیزیک زمین، دما و چگالی نمی توانند همزمان در یک حالت بی نهایت باشند. و این تنها یکی از بسیاری از پارادوکس هایی است که دانشمندان هنوز نمی توانند آن را حل کنند.
نظریه قدیم و جدید
سال ها پیش آلبرت انیشتین نظریه معروف نسبیت را به دنیا ارائه کرد که امروزه به آن نظریه گرانش می گویند. به لطف آن، امروز ما تمام پدیده های مکان و زمان را که ما را احاطه کرده اند توصیف می کنیم. طبق این نظریه، اشیاء فیزیکی نمی توانند تکینگی داشته باشند. یعنی در عمل هیچ ماده یا ماده ای نمی تواند جرم، چگالی یا دمایی برابر بی نهایت داشته باشد. اما ریاضیات به عنوان یک علم نظری شناخته می شود، زیرا جایی برای توابع با مقادیر نامتناهی دارد. با قرار دادن یک حوزه دانش بر دیگری، محاسبات تقریبی از آنچه می‌توانست در زمان انفجار بزرگ اتفاق بیفتد به دست می‌آوریم. همانطور که قبلا ذکر شد، اینها نقاطی با مقادیر فیزیکی نامحدود هستند. این پدیده تکینگی فیزیکی یا کیهانی نامیده می شود. اما قوانین آن با نظریه نسبیت قابل مقایسه نیست. یک نظریه جدید گرانش کوانتومی می تواند این پدیده را توضیح دهد. اینجاست که رفتار نور، خواص و اهمیت آن در کیهان بررسی می شود. خود این نظریه هنوز وجود ندارد، اما محاسبات و پیش نیازهای خاصی وجود دارد که می تواند مبنای آن باشد.
کشف رازهای جاذبه
در اخترفیزیک چیزی به نام سرعت فرار وجود دارد. برای تعیین میزان شتابی که یک جسم خاص می تواند مقاومت کند استفاده می شود.مثلاً یک موشک با توجه به جرم آن باید با سرعتی در حدود 12 کیلومتر بر ثانیه حرکت کند تا جو زمین را ترک کند. اما اگر قطر سیاره ما نه 12742 کیلومتر، بلکه یک سانتی متر بود، برای غلبه بر میدان جاذبه باید با سرعتی بیشتر از آن حرکت کرد، در این صورت، زمین محاصره نمی شد. نیروی گرانش برای ما آشناست، اما با یک تکینگی گرانشی. البته همه چیز به این دلیل است که اگر سیاره ما چنین ابعادی به خود بگیرد به سیاهچاله تبدیل می شود. اما چنین تجربه ای درک اهمیت گرانش در کیهان را ممکن می سازد.
نیروی گرانش به چه چیزی بستگی دارد؟
هر چه اتم ها به یکدیگر نزدیکتر باشند، ماده چگال تر می شود. اگر مولکول ها به نحوی با یکدیگر تعامل داشته باشند، فرآیند گرمایش رخ می دهد، بنابراین دمای این ماده افزایش می یابد. در شرایط زمینی، چنین فرآیندهایی در محدوده خاصی رخ می دهند، بنابراین ما مدت ها پیش فرمول هایی را اختراع کردیم که به ما امکان می دهد رفتار هر عنصر شیمیایی را محاسبه کنیم. این به این دلیل است که نیروی گرانش به ذرات اجازه نمی دهد تا کمتر از یک فاصله معین نزدیک شوند و بیش از یک مقدار مشخص دور شوند. در فضای باز، جایی که زمین‌های بایر بین کهکشان‌ها وجود دارد، فضا به‌ویژه نادر است، به این حالت خلاء می‌گویند. در اینجا اصولاً جاذبه وجود ندارد، بنابراین مقدار کمی از ماده در هرج و مرج است. در نزدیکی اجرام بسیار متراکم (ستاره های آبی غول پیکر، اختروش ها، و همچنین سیاهچاله ها)، نیروی گرانش برای ما زمینی ها به مقادیر غیر واقعی می رسد. ذرات اینجا آنقدر نزدیک به هم قرار گرفته اند که پدیده ای به نام «تکینگی گرانشی» شکل می گیرد. این همان مبنایی است که بر اعوجاج فضا و درجه انحنا تأثیر می گذارد.
گرانش و رفتار ماده
ماده به ناحیه تکینگی مکیده نمی شود. فقط باد کیهانی و ذرات میکروسکوپی در آنجا جذب می شوند. اما یک فرد، صرفاً نظری، می تواند داوطلبانه به چنین مناطقی برود. آنها در اختروش ها و سیاهچاله ها قرار دارند و افسوس که برای موجودات زنده از نظر زیست شناسی کشنده هستند. با وارد شدن به منطقه با نیروی جزر و مد بالا، بدن شروع به کشش هم در امتداد و هم در عرض می کند. در نتیجه، خطوط یک فرد، کره را در بر می گیرد و در آن می چرخد. از نظر تئوری، اگر چشم ها همچنان سیگنالی را به طور همزمان ببینند و ارسال کنند، می توانند تمام اعضای بدن خود از جمله صورت را که در مقابل آن می چرخد و بیش از سرعت نور می چرخد، ببینند. واضح است که بدن انسان نمی تواند به این شکل وجود داشته باشد، اما این در مورد فیزیک زمین صدق می کند. با این حال، چنین مثالی این فرصت را به ما می دهد تا تصور کنیم که تکینگی از دیدگاه عملی چیست. جالب است که فرض کنیم ما، به عنوان یک گونه، می‌توانیم این قوانین فیزیکی جدید را بپذیریم و در چنین اشکالی وجود داشته باشیم و جهان‌های جدیدی را برای خود تشکیل دهیم.
جریان زمان
می توان برای همیشه درباره اینکه زمان چیست بحث کرد. امروزه به عنوان فرآیند گذراندن فرآیندهای فیزیولوژیکی، فیزیکی و ذهنی برای موجودات زنده و ماده دنیای ما تعریف می شود. اما خواص زمان، امکانات پنهان آن بررسی نشده است. ما آن را به عنوان چیزی ذهنی درک می کنیم، و این را می توان با یادآوری سال های گذشته خود به دقت دنبال کرد. زمانی که ما سال اول زندگی را می گذراندیم، این بخش برای ما معادل 100 درصد بود. او تنها چیزی بود که ما داریم، تمام زندگی و تجربه. در دومین تولد او، یک سال در حال حاضر 50 درصد شده است، در سوم - فقط سوم. در سن 80 سالگی، یک سال فقط 1/80 ذره زندگی بود و عملاً معنایی نداشت. این اتفاق به این دلیل افتاد که در طول سال اول هر چیزی که دیدیم جدید بود. در آینده با چیزها و پدیده های آشنای بیشتری مواجه شدیم. به همین دلیل به نظر می رسید که دوران کودکی به طور باورنکردنی طولانی است و سال های بلوغ فوراً از بین می روند. این نمونه بارز این است که چگونه ادراک یک فرد گذر زمان را مخدوش می کند. و اگر از منظر نجومی به این اصطلاح بنگریم چه اتفاقی می افتد؟
زمان در آغاز زمان
این یک انحراف کوچک بود که باعث شد همه چیزهایی را که می بینیم درک کنیم. با قفل شدن در چارچوب فیزیک و علاوه بر این، درک خودمان، تصور اینکه جهان کاملاً متفاوت بوده و می تواند باشد، برای ما دشوار است. بنابراین، تکینگی زمان در کیهان شناسی همان جایگاهی را داشت که تکینگی فضا. اکنون 0.2 ساعت طول می کشد تا مسافت 1 کیلومتر را با سرعت 5 کیلومتر در ساعت طی کنید. چندین سال طول می کشد تا از زمین به زحل پرواز کنید. اما اگر تمام فاصله ای که در جهان وجود دارد برابر با 1 سانتی متر باشد در مورد زمان چطور؟ با ضرب چنین پارامترهای ناچیز در چگالی و جرم بی نهایت بزرگ، انحنای فضا-زمان را بدست می آوریم. این به این معنی است که در لحظه ای که کیهان مفرد بود، هر چیزی که اکنون می بینیم ممکن است اتفاق بیفتد. رویدادها ممکن است با هم مخلوط شده باشند، به طرز باورنکردنی تحریف شده و در کنار هم قرار گرفته باشند. به زبان ساده، هر جسم مادی می تواند هم به گذشته زمین یا یک سیاره دیگر و هم به آینده آن نگاه کند.
تکنولوژی و ورود به عصر جدید
همچنین نظریه به اصطلاح تکینگی وجود دارد که بر اساس آن سیاره ما به زودی به یک هوش بیوتکنیکی بزرگ تبدیل خواهد شد. به گفته محققان، تا اواسط قرن بیست و یکم، رایانه ای ساخته خواهد شد که توانایی های آن از توانایی های مغز پیشی خواهد گرفت. هوش مصنوعی طبیعتاً موجودات کمتر توسعه یافته را تسخیر می کند. این لحظه فرا خواهد رسید، چنین نامی به این دلیل ابداع شد که معلوم نیست چنین جهشی پیشرو در عرصه علم چگونه به پایان می رسد و آیا بشریت می تواند زنده بماند.
کرم چاله ها
تکینگی یک سیاهچاله که در واقع این جرم کیهانی از آن تشکیل شده است، یکی از بزرگترین اسرار جهان است. خود کرم چاله در واقع مانند یک گودال با یک قیف و یک تونل باریک نیست، بلکه شبیه یک کره است که توسط نیروی عظیم گرانش تشکیل شده است. قبلاً در مورد سیاهچاله ها در بالا صحبت کرده ایم و آنها را به عنوان اجرام مرگبار در کیهان تعریف می کنیم. نیروی فشرده سازی آنها فوق العاده زیاد است، زیرا فضا در افق رویداد منحنی است و زمان متوقف می شود. تکینگی یک سیاهچاله با نظریه انفجار بزرگ قابل مقایسه است. به طور کامل مورد مطالعه قرار نگرفته است، اما اعتقاد بر این است که نیروی فشردگی در داخل کرم چاله مانند زمان تولد جهان است. به همین دلیل است که نظریه ای وجود دارد که سیاهچاله ها تکامل جهان های جدیدی هستند که به موازات جهان ما وجود دارند.
کاربرد توضیح بخشی از نظریه
به طور کلی، تئوری چگالی نامتناهی نیز بازی "تکینگی" را روشن می کند. گذر از مأموریت با حرکت در مکان و زمان همراه است که این دو مفهوم یکی هستند. این قهرمان بین سال‌های 1950 تا 2010 حرکت می‌کند و اشتباهات دانشمندان شوروی را تصحیح می‌کند و محکومان امروزی را که در جزیره‌ای محاصره شده توسط تشعشعات زندانی بودند، نجات می‌دهد. اگر در این دنیا غوطه ور شوید، به تدریج می توانید بفهمید زمان در بعد فضایی به چه معناست.
خلاصه کردن
مطالعه تمام اسرار کیهان که به گرانش مربوط می شود، این امکان را فراهم می کند که درک کنیم که نظریه نسبیت ما را به حد محدود می کند. البته، این یک یافته باورنکردنی برای شرایط زمینی است، اما اگر ما در مورد مطالعه فضاهای دیگر صحبت می کنیم، پس ارزش آن را دارد که همه کلیشه ها را کنار بگذاریم. مفهومی مانند "تکینگی" درک صدا، پالس های نور، انحنای فضا و مدت زمان را معکوس می کند. اما تا اینجا فقط در نظریه ریاضی یافت می شود و در عمل فیزیکی برای خود توضیحی نمی یابد. تکینگی یک سیاهچاله در حال حاضر با بیشترین جزئیات در حال بررسی است، اما اعتقاد بر این است که این منطقه، اگرچه تا بی نهایت فشرده شده است، اما فروپاشی ترین نقطه در کیهان نیست.
