Kolika je brzina rotacije lopatica vjetroturbine? Dizajn vjetroturbina. Faktor iskorištenja energije
U određenom trenutku u prošlosti, kada su gustina energije (materije) i zakrivljenost prostor-vremena bili veoma veliki - reda Planckovih vrednosti. Ovo stanje, zajedno sa kasnijim stadijumom evolucije Univerzuma, dok je gustina energije (materije) ostala visoka, naziva se i Veliki prasak. Kosmološka singularnost je jedan primjer gravitacijskih singulariteta predviđenih općom relativnošću (GR) i nekim drugim teorijama gravitacije.
Mogućnost da ova singularnost nastane kada se nastavi unazad u vremenu bilo koje rješenje opće relativnosti koje opisuje dinamiku širenja Univerzuma strogo je dokazao Stephen Hawking 1967. godine. Takođe je napisao:
Rezultati naših opservacija potvrđuju pretpostavku da je Univerzum nastao u određenom trenutku. Međutim, sam trenutak početka stvaranja, singularnost, ne pokorava se nijednom od njih poznatim zakonima fizike.
Na primjer, gustina i temperatura ne mogu biti istovremeno beskonačne, jer pri beskonačnoj gustoći mjera haosa teži nuli, što se ne može kombinirati s beskonačnom temperaturom.
Problem postojanja kosmološke singularnosti jedan je od najvećih ozbiljni problemi fizička kosmologija. Činjenica je da nijedan naše saznanje o tome šta se dogodilo nakon Velikog praska ne može nam dati br informacije o tome šta se desilo ranije.
Pokušaji da se reši problem postojanja ove singularnosti idu u nekoliko pravaca: prvo, veruje se da će kvantna gravitacija dati opis dinamike gravitacionog polja bez singulariteta; kvantne efekte u negravitacionim poljima može narušiti uslov energetske dominacije, na čemu se zasniva Hawkingov dokaz, treće, predlažu se modifikovane teorije gravitacije u kojima singularnost ne nastaje, jer ekstremno komprimovana materija počinje da se odbija od gravitacionih sila (tj. -zvano gravitaciono odbijanje), a ne privlače jedno drugo prema prijatelju.
Napišite recenziju o članku "Kosmološka singularnost"
Bilješke
Izvod koji karakteriše kosmološku singularnost
„Ne, ne želim“, rekao je Pjer, odgurnuo Anatola i otišao do prozora.Dolohov je držao Engleza za ruku i jasno, jasno iznio uslove opklade, obraćajući se uglavnom Anatolu i Pjeru.
Dolohov je bio čovek prosečne visine, kovrdžave kose i svetloplavih očiju. Imao je oko dvadeset pet godina. Nije nosio brkove, kao svi pješadijski oficiri, a usta, najupečatljivija crta lica, bila su mu potpuno vidljiva. Linije ovih usta bile su izuzetno fino zakrivljene. U sredini se gornja usna energično spuštala na jaku donju usnu kao oštar klin, a u uglovima su se stalno formirala nešto poput dva osmeha, po jedan sa svake strane; a sve zajedno, a posebno u kombinaciji sa čvrstim, drskim, inteligentnim pogledom, stvaralo je takav utisak da je bilo nemoguće ne primetiti ovo lice. Dolohov je bio siromašan čovjek, bez ikakvih veza. I uprkos činjenici da je Anatol živio u desetinama hiljada, Dolohov je živio s njim i uspio se postaviti na takav način da su Anatole i svi koji su ih poznavali poštovali Dolohova više od Anatola. Dolohov je igrao sve utakmice i skoro uvek pobeđivao. Koliko god da je pio, nikada nije izgubio bistrinu uma. I Kuragin i Dolohov su u to vreme bili poznate ličnosti u svetu grabulja i veseljaka u Sankt Peterburgu.
Donesena je boca ruma; okvir koji nije dozvoljavao sjedenje vanjski nagib prozore su razbila dva lakeja, očigledno u žurbi i bojažljivi od saveta i povika okolne gospode.
Anatole je prišao prozoru sa svojim pobjedničkim pogledom. Hteo je nešto da slomi. Odgurnuo je lakeje i povukao okvir, ali okvir nije odustao. Razbio je staklo.
"Pa, kako si, jaki čoveče", okrenuo se Pjeru.
Pjer se uhvatio za prečku, povukao i uz tresak se ispostavio hrastov okvir.
„Izlazi, inače će misliti da se držim“, rekao je Dolohov.
“Englez se hvali... ha?... dobro?...” rekao je Anatole.
„Dobro“, rekao je Pjer, gledajući Dolohova, koji je, uzimajući u ruke flašu ruma, prilazio prozoru sa kojeg se videla svetlost neba i jutarnje i večernje zore koje su se spajale na njemu.
Dolohov je, sa flašom ruma u ruci, skočio na prozor. "Slušaj!"
viknuo je, stojeći na prozorskoj dasci i okrenuvši se u sobu. Svi su ućutali.
- Kladim se (govorio je francuski da bi ga Englez razumeo, a ovaj jezik nije dobro govorio). Kladim se u pedeset imperijala, hoćete li sto? - dodao je, okrećući se Englezu.
"Ne, pedeset", reče Englez.
- Dobro, za pedeset imperijala - da ću popiti celu flašu ruma, a da ga ne izvadim iz usta, popiti ću ga sedeći ispred prozora, baš ovde (sagnuo se i pokazao nagnutu ivicu zida ispred prozora ) i ne držeći se ničega... Dakle?
„Vrlo dobro“, rekao je Englez.
Anatol se okrenuo prema Englezu i, uhvativši ga za dugmad fraka i pogledavši dole u njega (Englez je bio nizak), počeo mu ponavljati uslove opklade na engleskom.
- Čekaj! - vikao je Dolohov, kucajući flašom na prozor da privuče pažnju. - Čekaj, Kuragin; slušaj. Ako neko uradi isto, onda ja plaćam sto imperijala. Da li razumiješ?
Englez je klimnuo glavom, ne dajući nikakve naznake da li namjerava prihvatiti ovu novu opkladu ili ne. Anatole nije puštao Engleza i, uprkos tome što je klimnuo glavom, dajući mu do znanja da sve razumije, Anatole mu je preveo Dolohovljeve riječi na engleski. Mladi mršav dječak, životni husar, koji je izgubio te večeri, popeo se na prozor, nagnuo se i spustio pogled. Opis procesa rađanja i toka evolucije Univerzuma
Kao da je neko video ovo...
Nakon ovako intenzivnog preliminarne pripreme Konačno je moguće cijeli proces prikazati uzastopno. Iako je u fragmentima već djelomično predstavljen tekstom koji se nalazi iznad. A sada, za zainteresovane, uzastopno, o svemu po redu. Sljedeća slika će nam pomoći u "proceduri":
Sve sfere prikazane na slici prikazuju Univerzum uključen različite faze njegov razvoj. Središnji dio slike, radi preglednosti, prikazan je u nezamislivo većem obimu od perifernog. U stvari, razlikuju se po veličini za oko 50 redova veličine(!)
Epizodne manifestacije kvantna svojstva lažni vakuumi raznih razmjera odvijali su se nezamislivo dugo (a zašto ne?) na različitim tačkama širom gigantskog volumena svijeta (koji se sada može nazvati Megaverzom). Uključujući i središnji dio našeg budućeg Univerzuma, konvencionalno prikazan na slici crnom loptom najmanja veličina. Ali energija akumulirana ovdje, praktički u jednom trenutku (i čistom podudarnošću događaja), nije bila dovoljna za bilo kakve ozbiljne posljedice.
Upravo je to odgovor (a autor rada je siguran da je to tačan odgovor) na pitanje na koje bi se činilo nemoguće odgovoriti: šta se dogodilo prije veliki prasak. Vrijeme je da govorimo o „besmislenosti“ samog postavljanja takvog pitanja, o „nemogućnosti bilo kakvog do“ da se ode na smetlište istorije nauke.
Posljedice nisu samouvjereno nastajale sve do količine energije (i netjelesne, bez mase mirovanja, elementarne čestice) nije dostigla granicu koja je konvencionalno naznačena na slici zapreminom bijele centralne sfere polumjera r e .
Ne treba zaboraviti da su u neraskidivoj vezi s elementima materije (elementarnim česticama i energijama) u razmatranom volumenu nastale i bile prisutne sve sile (interakcije) svojstvene prirodi: gravitacijske, elektromagnetne, slabe i jake nuklearne. Neki autori ih tumače kao jedinstvenu silu.
U onim rijetkim slučajevima kada je bilo malo više energije (ali samo na izuzetno kratko vrijeme), sistem je ulazio u nestabilno energetsko stanje. I kada jednog dana konačno je stigla kritična vrijednost, uslovno prikazano unutrašnja sfera sa radijusom r O(tamno narandžasta), stanje ovog energetskog ugruška je odmah postalo jedinstveno. I odmah je, kako kažu, eksplodirao. Ovo je postalo „nulta“ referentna tačka, tek počevši od koje skoro svi istraživači proučavaju kosmologiju.
Zapravo, kao što je gore prikazano, dosta stvari se dogodilo ranije, sve do prirodno-historijskog beskonačnosti. Vrijeme je i za razgovor o nedostatku vremena "u to doba" za odlazak na deponiju. Nije postojao samo u našem, tada čak ni rođenom, referentnom okviru.
Ovdje još uvijek vrijedi odgonetnuti nije li ono (vrijeme) locirano u Metagalaksiji samo po sebi, svuda i direktno. Ne samo kao donekle formalna 4. prostorna koordinata. Daleko od bilo kakvih masa - u "čistom" obliku, kroz koji jure svjetovi (posebno naš Univerzum). Što upravo u nju unosi (činjenicom svog postojanja i kretanja) lokalne distorzije. I nije li to još jedna manifestacija (ili čak sastavni dio) vakuum. |
Drugo "zapravo" se odnosi na činjenicu da sa svim zastrašujućim količinama energije koncentrisanim u pojedinačnom ugrušku, nema eksplozije sa svojom ekspanzijom, zapravo, i nije imao. Nema udarni talasi(bez akustike, bez svjetla), bez emisije, bez uništavanja bilo čega. Kakva je ovo eksplozija? Jednostavno je došlo do trenutnog proširenja originalnog pojedinačnog čvora energije/materije do nezamislivih veličina.
Skoro trenutna ekspanzija upravo pomenuta je glavni fenomen i vrhunac celine nova teorija. TO JE inflatorno(u terminologiji autora ideje), ali u suštini - indikativno(antilogaritamski), sa vrlo visok stepen baze (2 = +100%).
Zbog takvog progresivnog „proždiranja“ udaljenosti, naš Univerzum (a sve o čemu smo do sada govorili bio je njegov temelj) je u mikroskopskim djelićima sekunde dosegao upravo one univerzalne razmjere (nije riječ!), u kojima se nalazimo. navikli da to percipiraju. Tačnije, one u kojima je bio prije 13,75 milijardi godina (uostalom, tada je i nastao).
Iskoristivši priliku (i, doslovno, priliku!) stvar praktično našao priliku odmah proširio na gotovo neograničene udaljenosti. (Ali samo skoro).
Vjeruje se da fizičku osnovu takvu brzinu, osim prezasićenost energijom, došlo je do potpunog prekida bozoni gravitacije (čestice odgovorne za prisustvo ove same gravitacije u materijalnog sveta) od ostatka singularnog sadržaja koji se brzo širi, što je dodatno ubrzalo stopu distribucije. (Gravitacijski utjecaj je najslabiji, iako najdugometniji od svih prirodnih sila).
Pitanje je samo: kako i KADA su gravitacioni bozoni mogli "kasnije" da popune čitav volumen Univerzuma? S obzirom na njihovu sadašnju stvarnu veličinu, morali bi se kretati brzinama nekoliko puta većim od brzine svjetlosti.
Ispostavilo se da su svi naši bivši ideja da se Univerzum „brzo širio, gotovo brzinom svjetlosti” nekoliko minuta, a zatim prirodno (zbog gravitacije) „počeo postepeno usporavati” je fundamentalno pogrešno i pogrešno . Kada bi se sve odvijalo po ovom scenariju, Univerzum bi bio nekoliko puta manji nego što zapravo postoji.
Dakle, cijeli Univerzum je u beznačajnom djeliću sekunde dostigao veličinu ograničenu na slici radijusom Ri.
U narednom periodu inflacija je, prema nekim istraživačima, stala, a prema drugima je ušla u drugu, manje brzu fazu.
Druga tačka gledišta, prema autoru sajta, nema ozbiljnih osnova. Ne postoje fizički razlozi za „sporiju“ inflatornu ekspanziju. Nisu otkriveni nikakvi posebni fizički procesi sa novim “karakterističnim vremenom udvostručavanja” bilo čega (a potrebni su kvarkovi, tj. fragmenti elementarnih čestica). I nema potrebe za njima (da objašnjavaju šta se dešava). A čak i da jesu, hiperinflacija bi ipak prošla tako brzo da niko ne bi primijetio ovu „novu fazu“.
I čim su se elementarne čestice oslobodile energije hiperinflatornog procesa, imajući masa mira, formirali su se odvojeni koncepti prostora i vremena. A za sve čestice čak je i brzina svjetlosti postala nemoguća. A to automatski znači kraj hiperinflacije Univerzuma.
Ovako oštra promjena stanja može se protumačiti i činjenicom da je sila gravitacije (bozoni) sustigla sve ono što prethodno nije dugo oslobađala.
Budući da je svuda u hipotetičkoj vatrenoj kugli bilo podjednako vruće (a i sama je bila skoro upola manja od trenutnog Univerzuma), mora se priznati da je do “eksplozije” došlo svuda iu isto vreme , po cijelom volumenu, bez jasno definisanog centra. Osim ako negdje nije bilo malo jače ili malo slabije (zbog neravnomjernog kretanja čestica).
Ali još netaknut 3 minute(večnost, u poređenju sa mikrofrakcijama u prvoj sekundi) u Univerzumu koji se dalje širi skoro brzinom svetlosti, u njemu se ništa značajno nije dogodilo. Pored njegovog širenja i povezanog hlađenja.
Kada je temperatura vruće mješavine čestica i interakcija "pala" na 555 milijardi stepeni(!) (to se tačno dogodilo krajem treće minute), atomska jezgra su se pojavila u širećem vatrenom oblaku vodonik(protoni) i pojedinačni, čisto spontani atomi helijuma.
Ovaj proces se nastavio gotovo nepromijenjen 380 hiljada struja zemaljskih godina(!) A ova privremena prekretnica je uočljiva samo zato što je svjetlost (fotoni) konačno počela zapravo nadmašivati front širenja same eksplozije (ako se to može tako nazvati) i postala vidljiva apstraktnom vanjskom posmatraču.
I to tek pred kraj prva milijarda godine pojavila se sljedeća vijest - od vodonika nagomilanog u ogromnim količinama, koji se do tada već ohladio, prvi gas stars I galaksije.
Dalje novi model Univerzum se gotovo ne razlikuje od prije, s "čistom" eksplozijom koja se širi iz jedne tačke. U oba modela, svemir se širio i nastavlja da se širi . Kako i iz kojih razloga je druga stvar. (Pogledajte ovaj odjeljak).
I ovdje Najnovije vijesti iz svijeta kosmologije, direktno odražavajući prirodu širenja Univerzuma. Koristeći američki svemirski teleskop sa rendgenskim zrakama" Chandra„Dobro je utvrđeno da u prvih 7-8 milijardama godina, Univerzum se širio, ali se brzina ove ekspanzije usporavala. A u posljednjih 6 milijardi godina samo se brzo širi. Dakle, našle su se jače snage vlastitu snagu gravitacija. (O tome će biti više reči kasnije).
Tokom života Univerzuma, već u kosmičkim razmerama, njegova stvarna veličina (od 2013. godine) postala je otprilike pet puta veća od prvobitne, gde je i počela hiperinflacija. (Vrlo upitni podaci, sa stanovišta autora sajta). Očigledno, tokom ovog perioda ona je prešla u svoju kvalitativno drugačiju fazu, što omogućava najvatrenijim pristalicama teorije inflacije da pretpostave da se nova inflacija(?) Univerzuma nastavlja i u našem vremenu (i da će se nastaviti gotovo u nedogled). Ona navodno "potpaljuje toplinu" Velikog praska dok se potpuno ne iscrpi unutrašnja energija lažni vakuum koji je rodio sve ove vatromete...
Ovo već miriše na neo-dogmatizam. Ili slepa vera. Trebali bismo se barem potruditi da predstavimo odgovarajući model razvoja Univerzuma!
Glavno vrijeme Velikog praska u novom shvaćanju ovog pojma ne troši se na prelaženje velikih udaljenosti, već na zajednički dezintegraciju lažnog vakuuma koji je doveo do singularnosti, "sagorevanja" proizvoda nastalih tokom istovremene univerzalne eksplozije. i njihovo postepeno hlađenje.
U praksi, ovo je uobičajeno hlađenje reliktne toplote Univerzuma, samo u tako neobičnoj interpretaciji.
I još jednom ćemo pojasniti da prelazak ogromnih udaljenosti u sitnim djelićima sekunde tokom inflacije Univerzuma nije u suprotnosti s Ajnštajnovim postulatima, budući da u razmatranoj fazi njegovog razvoja još ne postoje prostorno-vremenski oblici materije (oni su samo počinje da nastaje). Naravno, ne postoji koncept brzine.
Najveći radijus R Slika prikazana iznad konvencionalno pokazuje struja veličina svemira. Tamo, u nezasićenim nijansama Brown prostor (i materija raspoređena u njemu) sa svoje tri dimenzije je konvencionalno prikazan, a vrijeme je prikazano nijansama plave (opet, uslovno).
P.S. Nedosljednost mnogih međuzaključaka u ovom poglavlju objašnjava se nedosljednošću i, što je najvažnije, nedostatkom početnih podataka. Ali ovo je odličan razlog za samostalno razmišljanje.
U ovom trenutku, pitanje šta je singularitet ne brine samo ljude zainteresovane za nauku, već i najbolje svjetskih naučnika. Sa ovim pojmom se susrećemo u matematici, fizici, astronomiji, kosmologiji i drugima. egzaktne nauke. Njegovo tumačenje neznatno varira, ali princip ostaje isti. Stoga ćemo sada pogledati šta je singularitet sa različitih gledišta i otkriti zašto je ovaj misteriozni fenomen toliko zanimljiv istraživačima.
Opšte tumačenje pojma
Pre nego što počnemo da se udubljujemo u misterije univerzuma, okrenimo se istoriji univerzuma. Najtačnija verzija nastanka svijeta u ovom trenutku je teorija Velikog praska. U trenutku rađanja svega što nas okružuje, postojala je samo jedna jedina tačka singularnosti. Njegova veličina nije tačno poznata, ali radi razumijevanja, naučnici ga često upoređuju sa graškom. U isto vrijeme, ne biste trebali misliti da se ova mini-lopta može držati u ruci. Njegova masa bila je jednaka masi svih zvijezda i galaksija koje danas postoje u svemiru. Štaviše, temperatura ovog graška je jednostavno otišla van skale, a gravitaciona sila u njemu bila je veća od one u trenutno postojećim crnim rupama. Drugim riječima, tačka singularnosti je jedinica prostor-vremena koja sadrži svu materiju koja ispunjava naš Univerzum.
Kako se vrijeme pojavilo?
Svakako je vrijedno naglasiti da pojam “materija” ne znači samo prostor, koji se sastoji od milijardi astronomskih jedinica, ali i svih vremenskih perioda. Da, teško je zamisliti, ali da biste razumjeli šta je singularnost, potrebno je zamisliti vrijeme kao prostornu dimenziju u kojoj se možete kretati i naprijed i nazad. Sve je to neraskidivo povezano sa zakrivljenošću prostora, o čemu ćemo govoriti u nastavku. Naučnici takođe ne znaju koliko dugo je ovaj grašak postojao po zemaljskim standardima. Paradoks je da je u takvom komprimiranom stanju u bilo kojoj dimenziji beskonačnost jednaka nuli. Kasnije je tačka singularnosti počela da raste, temperatura u njoj je pala, a čestice su se međusobno odbijale. Tako se vrijeme odvojilo od drugih dimenzija i prestalo da bude prostorna jedinica. Dakle, danas može ići samo naprijed.
Kosmološki koncepti
Kao što znate, nauka kosmologije proučava evoluciju svemira. Ovdje se razmatraju sve takozvane ere koje su uslijedile nakon Velikog praska. U skladu sa ovom teorijom naučnici su postavili hipotezu da je Univerzum nastao iz singularnosti. Međutim, period postojanja potonjeg ne može se utvrditi. Na osnovu toga, dvije najvjerovatnije verzije se još uvijek pažljivo proučavaju. Prvi je da je naš svijet statičan. Veliki prasak se dogodio u određenom trenutku kada su se sve čestice, koje su bile u stanju beskonačne kompresije, oštro odgurnule jedna od druge. Osim toga, singularnost Univerzuma prije eksplozije karakterizirala je prisustvo materije i antimaterije. Naučnici do danas nisu otkrili ni jednu antičesticu. Druga verzija je zasnovana na činjenici da je Veliki prasak sadašnjost svemira. Utvrđeno je da se galaksije neprestano udaljuju jedna od druge, pa se proces širenja svijeta nastavlja do danas.
Singularnost u kosmologiji
U evoluciji svemira, začudo, nema mjesta za one koji djeluju na Zemlji fizičke formule i zakone. Ovaj fenomen nam jasno pokazuje kosmološka singularnost. Naravno, u praksi je nemoguće otkriti u kakvom je stanju materija bila u trenutku rođenja svijeta, ali teoretski, naučnici su izračunali paradoksalne obrasce. Prvi je zakrivljenost prostor-vremena. To znači da je nemoguće položiti ravnu geodetsku liniju ili ugao u sferi singularnosti. Drugo je, kao što smo već rekli, potpuno drugo vrijeme. Ovdje možete doći do bilo koje tačke u vremenskom periodu. Kosmološki singularitet, prema naučnicima, je početna tačka, koja se naziva Veliki prasak. Tokom ovog perioda, gustina i temperatura supstance bile su blizu beskonačne. U isto vrijeme, mjera haosa je težila nuli, množeći dvije prethodne jedinice same po sebi. Sa stanovišta zemaljske fizike, temperatura i gustina ne mogu istovremeno biti u beskonačnom stanju. I ovo je samo jedan od mnogih paradoksa koje naučnici ne mogu riješiti.
Stara i nova teorija
Pre mnogo godina, Albert Ajnštajn je svetu dao čuvenu teoriju relativnosti, koja se danas naziva teorijom gravitacije. Zahvaljujući njemu, danas opisujemo sve pojave u prostoru i vremenu koje nas okružuju. Prema teoriji, fizički objekti ne mogu imati singularnost. To jest, u praksi, nijedna tvar ili materija ne može imati masu, gustinu ili temperaturu jednaku beskonačnosti. Ali matematika je poznata kao teorijska nauka, jer ima mjesta za funkcije s beskonačnim vrijednostima. Superponiranjem jedne oblasti znanja na drugu, dobijamo približne proračune onoga što se moglo dogoditi u trenutku Velikog praska. To su, kao što je već spomenuto, tačke sa beskonačnim fizičkim veličinama. Ovaj fenomen se naziva fizička ili kosmička singularnost. Ali njeni zakoni se ne mogu porediti sa teorijom relativnosti. Ovaj fenomen se može objasniti nova teorija kvantna gravitacija. Ovdje se proučava ponašanje svjetlosti, njena svojstva i značaj u Univerzumu. Sama teorija još ne postoji, ali postoje određene kalkulacije i preduslovi koji mogu postati njena osnova.
Razotkrivanje misterija gravitacije
U astrofizici postoji takva stvar kao što je brzina bijega. Koristi se za određivanje stepena ubrzanja kojem se određeni objekt može oduprijeti. Na primjer, raketa, s obzirom na svoju masu, mora se kretati brzinom od oko 12 km/s da bi napustila Zemljinu atmosferu. Ali kada bi naša planeta imala promjer ne 12.742 kilometra, već jedan centimetar, tada bi se za savladavanje gravitacijskog polja bilo potrebno kretati brzinom većom od nas navikli, ali zbog gravitacione singularnosti. Naravno, sve je to jer ako naša planeta poprimi slične dimenzije, pretvorit će se u crnu rupu. Ali takvo iskustvo omogućava razumijevanje značaja gravitacije u Univerzumu.
Od čega zavisi sila gravitacije?
Što su atomi bliži jedan drugom, to je supstanca gušća. Ako molekuli na neki način interaguju jedni s drugima, tada dolazi do procesa zagrijavanja, dakle, temperatura ove tvari raste. U zemaljskim uslovima takvi se procesi odvijaju u određenim granicama, zbog čega smo dugo izmišljali formule koje nam omogućavaju da izračunamo ponašanje bilo kojeg hemijski element. To je zato što sila gravitacije sprječava čestice da se približe manje od određene udaljenosti i udalje više od određene količine. IN vanjski prostor, gdje su pustoši između galaksija, prostor je posebno rijedak, to se zove vakuum. Ovdje u principu nema gravitacije, tako da mala količina materije ostaje u haosu. U blizini vrlo gustih objekata (gigantske plave zvijezde, kvazari i crne rupe), sila gravitacije raste do vrijednosti koje su nerealne za nas zemljane. Čestice su ovdje smještene toliko blizu jedna drugoj da se formira fenomen nazvan "gravitacijska singularnost". To je upravo osnova koja utiče na izobličenje prostora i stepen zakrivljenosti.
Gravitacija i ponašanje materije
Materija nije usisana u područje singularnosti. Tamo se privlače samo kosmički vjetar i mikroskopske čestice. Ali osoba, čisto teoretski, može slobodnom voljom otići na takva područja. Oni se nalaze u kvazarima i crnim rupama i, nažalost, smrtonosni su za živa bića sa biološke tačke gledišta. Jednom u području velike plimne sile, tijelo će se početi istezati i uzduž i poprijeko. Kao rezultat toga, obris osobe će obaviti sferu i rotirati će se u njoj. Teoretski, ako oči i dalje vide i prenose signal, moći će istovremeno vidjeti sve dijelove svog tijela, uključujući i lice, koje će se rotirati ispred njega, premašujući brzinu svjetlosti. Jasno je da u ovom obliku ljudsko tijelo ne može postojati, ali ovo se tiče zemaljske fizike. Međutim, takav primjer nam daje priliku da zamislimo s kakvom singularnošću praktična tačka viziju. Bilo bi zanimljivo pretpostaviti da smo kao biološke vrste moći ćemo prihvatiti te nove fizičke zakone i postojati u takvim oblicima, formirajući nove svjetove za sebe.
Protok vremena
Koliko je sati može se raspravljati zauvijek. Danas se definira kao proces fizioloških, fizičkih i mentalnih procesa za žive organizme i materiju u našem svijetu. Ali svojstva vremena, to skrivene mogućnosti još nisu proučavane. Mi to doživljavamo kao nešto subjektivno, a to se može pažljivo pratiti prisjećanjem naših prošlih godina. Kada smo doživjeli prvu godinu života, ovaj period za nas je bio jednak 100 posto. On je bio jedino što smo imali, cijeli naš život i iskustva. Na njegov drugi rođendan, jedna godina je već postala 50 posto, na njegov treći - tek treća. U dobi od 80 godina, jedna godina je već bila samo 1/80 života i nije značila praktično ništa. To se dogodilo jer je prve godine sve što smo vidjeli bilo novo. Kasnije smo nailazili na sve više poznatih stvari i pojava. Zato se činilo da djetinjstvo traje nevjerovatno dugo, a odrasle godine prolete momentalno. Ovo jasan primjer kako percepcija jedne osobe iskrivljuje protok vremena. Ali šta se dešava ako ovaj pojam pogledate sa astronomske tačke gledišta?
Vrijeme na početku vremena
Ovo je bila mala digresija koja je omogućila razumijevanje svega što vidimo. Budući da smo zatvoreni u okvire fizike i, osim toga, vlastite percepcije, teško nam je zamisliti da je svijet bio i može biti potpuno drugačiji. Dakle, singularnost vremena imala je isto mjesto u kosmologiji kao i singularnost prostora. Sada će biti potrebno 0,2 sata da se pređe razdaljina od 1 kilometra brzinom od 5 km/h. Za let od Zemlje do Saturna potrebno je nekoliko godina. Ali šta je s vremenom ako je sva udaljenost na svijetu jednaka 1 centimetar? Množenjem tako beznačajnih parametara sa beskonačno velikom gustinom i masom, dobijamo zakrivljenost prostor-vremena. To znači da se u trenutku kada je Univerzum bio singularan, moglo dogoditi sve što sada vidimo. Događaji su možda bili pomešani, neverovatno iskrivljeni i suprotstavljeni. Pojednostavljeno rečeno, bilo koji materijalni objekat mogao bi pogledati u prošlost Zemlje ili druge planete, kao iu njenu budućnost.
Tehnologija i ulazak u novu eru
Postoji i takozvana teorija singularnosti, prema kojoj će se naša planeta uskoro pretvoriti u veliku biotehničku inteligenciju. Prema istraživačima, do sredine 21. vijeka biće stvoren kompjuter čije će sposobnosti premašiti mogućnosti mozga. Umjetna inteligencija će prirodno prevladati nad manje razvijenim stvorenjima. Ovaj trenutak će doći. Ovo ime je izmišljeno jer je nepoznato kako će se završiti takav progresivni skok u oblasti nauke i da li će čovečanstvo moći da preživi.
Crvotočine
Singularnost crne rupe, od koje se zapravo sastoji ovaj kosmički objekat, jedna je od najvećih misterija svijeta. Sama crvotočina zapravo ne izgleda kao rupa sa lijevom i uskim tunelom, već kao sfera koju je formirala gigantska sila gravitacije. Gore smo već govorili o crnim rupama, definišući ih kao smrtonosne objekte u svemiru. Sila njihove kompresije je nevjerovatno velika, jer se na horizontu događaja savija prostor i vrijeme se zaustavlja. Singularnost crne rupe je uporediva sa teorijom Velikog praska. Nije temeljno proučeno, ali se vjeruje da je sila kompresije unutar crvotočine ista kao u trenutku rođenja svijeta. Zato postoji teorija da su crne rupe evolucija novih Univerzuma koji postoje paralelno s našim.
Dodatak koji objašnjava dio teorije
IN generalni pregled teoriju i beskonačnu gustinu jasno pokazuje igra “Singularnost”. Završetak misije uključuje kretanje u prostoru i vremenu, gdje su ova dva koncepta ujedinjena. Junak se kreće između 1950. i 2010. godine, ispravljajući greške sovjetskih naučnika i spašavajući moderne osuđenike zatvorene na ostrvu okruženom radijacijom. Ako se uronite u ovaj svijet, postepeno ćete shvatiti šta vrijeme znači u prostornoj dimenziji.
Rezimirajući
Proučavanje svih tajni svemira koje se odnose na gravitaciju omogućava nam da shvatimo da nas teorija relativnosti ograničava do krajnjih granica. Naravno, ovo je neverovatno otkriće za zemaljske uslove, ali ako mi pričamo o istraživanju drugih prostora, onda vrijedi odbaciti sve stereotipe. Koncept kao što je “singularnost” preokreće percepciju zvuka, svjetlosnih impulsa, zakrivljenosti prostora i trajanja vremena. Ali do sada se nalazi samo u matematička teorija, ali ne nalazi objašnjenje u fizičkoj praksi. Singularitet crne rupe se sada najdetaljnije proučava, ali se vjeruje da ovo područje, iako je komprimirano do beskonačnosti, nije najsrušenija tačka u Univerzumu.
Svi gore navedeni zaključci proizlaze iz teorije, sve dok se ne uzmu u obzir kvantni fenomeni koji se javljaju u crnoj rupi. Pretpostavimo da se posmatrač nalazi na površini zvijezde koja doživljava gravitacijski kolaps. Prilikom približavanja izvoru jakog gravitacionog polja nastaju plimne gravitacijske sile koje doživljava svako tijelo koje ima konačne dimenzije. To je zbog činjenice da su jaka gravitacijska polja uvijek heterogena po sastavu i stoga su različite tačke takvih tijela podložne nejednakim gravitacijskim silama.
Tokom pada, suprotstavljene sile pritiska zvezdine supstance više ne pružaju nikakav otpor rastućoj sili gravitacije, pa će površina zvezde dostići gravitacioni radijus, preći preko njega i nekontrolisano će nastaviti da se dalje smanjuje.
Kako se proces kompresije ne može zaustaviti, tada će se u kratkom vremenskom periodu (prema satu na površini zvijezde) zvijezda skupiti do tačke, a gustina materije će postati beskonačna, tj. zvezda dosega jednina stanje.
Kada se približavaju singularnom stanju, gravitacijske sile plime također teže beskonačnosti. To znači da će svako tijelo biti rastrgano plimskim silama. Ako je tijelo ispod horizonta, tada je nemoguće izbjeći singularnost.
Za crnu rupu, na primjer, s masom od deset solarnih masa, vrijeme koje je potrebno da padne u singularitet je samo stohiljaditi dio sekunde. Svaki pokušaj bijega iz crne rupe dovest će do smanjenja vremenskog perioda za ulazak u singularno stanje. Što je manja masa i veličina crne rupe, to su veće plimne sile na njenom horizontu.
Na primjer, za crnu rupu s masom od hiljadu solarnih masa, plimne sile odgovaraju pritisku od 100 atm. U blizini singularnog stanja, ogromne plimne sile dovode do promjena u fizičkim svojstvima.
Ako se krećemo iz vanjskog prostora kroz površinu horizonta u crnu rupu, tada u formulama koje opisuju četverodimenzionalni prostor-vrijeme, vremenska koordinata je zamijenjena radijalnom prostornom koordinatom, tj. vrijeme se pretvara u radijalnu prostornu udaljenost, a ova udaljenost je vrijeme.
Udaljenost od horizonta do centra crne rupe, naravno, znači da je vremenski period tokom kojeg tijela mogu postojati unutar crne rupe konačan. Na primjer, za crnu rupu s masom od 10 solarnih masa je t » 10 - 4 s. Unutar crne rupe, sve strelice vremena konvergiraju u singularitet, i svako tijelo će biti uništeno, a prostor i vrijeme će se raspasti u kvante.
Dakle, vremenski kvant karakteriše vrednost t pl » 10 - 44 s, a Plankova dužina kvanta pl » 10 - 33 cm.
Posljedično, kontinuirani tok vremena u singularitetu sastoji se od vremenskih kvanta, baš kao što se tok vode u potoku kada prođe kroz sito razbije na sitne kapljice. S tim u vezi, nema smisla pitati se šta će biti dalje.
Pojmovi "ranije" i "kasnije" potpuno gube značenje: u osnovi je nemoguće podijeliti vremenski kvant na još manje dijelove, kao što je nemoguće, na primjer, podijeliti foton na dijelove.
Kada idete na kvantne procese Veza između energije i vremena postaje sve očiglednija.
Međutim, u budućnosti, pri opisivanju procesa, ne može se bez pojma fizičkog vakuuma i njegovih kvantnih svojstava.
Prema modernim konceptima, vakuum nije praznina, već je „more“ svih vrsta virtuelnih čestica i antičestica koje se ne pojavljuju kao stvarne čestice.
Ovaj vakuum "kipi", kontinuirano stvarajući parove virtuelnih čestica i antičestica za kratko vrijeme, koje trenutno nestaju. Ne mogu se pretvoriti u prave čestice i antičestice.
Prema odnosu neizvjesnosti Heisenberg, proizvod životnog vijeka Dt virtualnog para čestica i njihove energije DW je reda konstantne Plank h.
Ako se bilo koje jako polje (na primjer, električno, magnetsko, itd.) primijeni na fizički vakuum, onda pod utjecajem njegove energije neke virtualne čestice mogu postati stvarne, tj. V jako polje rađanje stvarnih čestica iz fizičkog vakuuma događa se zbog energije ovog polja.
Na primjer, u jakom električno polje Elektroni i pozitroni se rađaju iz vakuuma. Prilikom proučavanja svojstava fizičkog vakuuma u blizini rotirajuće crne rupe, teoretski je dokazano da bi do rađanja kvanta zračenja trebalo doći zbog energije vrtložnog gravitacionog polja.
Budući da se virtuelne čestice i antičestice rađaju u vakuumu na određenoj udaljenosti jedna od druge, u slučaju prisustva vrtložnog gravitacionog polja crne rupe, čestica se može roditi izvan horizonta, a njena antičestica ispod horizonta. To znači da čestica može odletjeti u svemir, dok će antičestica pasti u crnu rupu.
Shodno tome, oni se nikada ne mogu ponovo povezati i uništiti. Stoga će se u svemiru pojaviti mlaz čestica koje emituje crna rupa, koje će odnijeti dio njene energije. To će dovesti do smanjenja mase i veličine crne rupe. Ovaj proces zračenja je sličan onome kada se površina tijela zagrije na određenu temperaturu.
Dakle, za crnu rupu od 10 solarnih masa temperatura je »10 - 8 K. Što je veća masa crne rupe, to je njena temperatura niža, i obrnuto, što je masa manja, to je temperatura viša. Dakle, crna rupa mase m » 10 12 kg i veličine od atomsko jezgroće imati kvantnu snagu isparavanja od "10 10 W za "10 10 godina na temperaturi T"10 11 K. Kada se masa crne rupe smanji na m"10 6 kg i temperatura dostigne T"10 15 K, radijacijski proces će dovesti do eksplozije i za 0,1 s će se osloboditi količina energije koja se može usporediti s eksplozijom hidrogenskih bombi od 10 6 megatona.