Jaka jest prędkość obrotowa łopat turbiny wiatrowej? Projekty turbin wiatrowych. Współczynnik wykorzystania energii

W pewnym momencie w przeszłości, kiedy gęstość energii (materii) i zakrzywienie czasoprzestrzeni były bardzo duże – rzędu wartości Plancka. Stan ten, wraz z późniejszym etapem ewolucji Wszechświata, podczas gdy gęstość energii (materii) pozostawała wysoka, nazywany jest także Wielkim Wybuchem. Osobliwość kosmologiczna jest jednym z przykładów osobliwości grawitacyjnych przewidywanych przez ogólną teorię względności (GR) i niektóre inne teorie grawitacji.

Możliwość powstania tej osobliwości podczas cofania się w czasie dowolnego rozwiązania ogólnej teorii względności opisującego dynamikę ekspansji Wszechświata została ściśle udowodniona w 1967 roku przez Stephena Hawkinga. Napisał także:

Wyniki naszych obserwacji potwierdzają założenie, że Wszechświat powstał w określonym momencie. Jednak sam moment początku stworzenia, osobliwość, nie jest posłuszny żadnemu z nich znane prawa fizyka.

Na przykład gęstość i temperatura nie mogą być jednocześnie nieskończone, ponieważ przy nieskończonej gęstości miara chaosu dąży do zera, czego nie można łączyć z nieskończoną temperaturą.

Problem istnienia osobliwości kosmologicznej jest jednym z najważniejszych poważne problemy kosmologia fizyczna. Fakt jest taki nic nasza wiedza o tym, co wydarzyło się po Wielkim Wybuchu, nie może nam dać NIE informacje o tym, co wydarzyło się wcześniej.

Próby rozwiązania problemu istnienia tej osobliwości idą w kilku kierunkach: po pierwsze uważa się, że grawitacja kwantowa da opis dynamiki pola grawitacyjnego wolnego od osobliwości; po drugie istnieje opinia, że ​​uwzględnienie efekty kwantowe w polach niegrawitacyjnych może naruszyć warunek dominacji energii, na którym opiera się dowód Hawkinga, po trzecie, proponowane są zmodyfikowane teorie grawitacji, w których osobliwość nie powstaje, gdyż skrajnie sprężona materia zaczyna być odpychana przez siły grawitacyjne (tzw. -tzw. odpychanie grawitacyjne) i nie przyciągają się do siebie nawzajem.

Napisz recenzję na temat artykułu „Osobliwość kosmologiczna”

Notatki

Fragment charakteryzujący osobliwość kosmologiczną

„Nie, nie chcę” - powiedział Pierre, odpychając Anatola i podszedł do okna.
Dołochow trzymał Anglika za rękę i jasno i wyraźnie przedstawił warunki zakładu, zwracając się głównie do Anatola i Pierre'a.
Dołochow był mężczyzną średniego wzrostu, z kręconymi włosami i jasnoniebieskimi oczami. Miał około dwudziestu pięciu lat. Nie nosił wąsów, jak wszyscy oficerowie piechoty, a usta, najbardziej uderzający element jego twarzy, były całkowicie widoczne. Linie tych ust były wyjątkowo delikatnie zakrzywione. Pośrodku górna warga energicznie opadła na mocną dolną wargę niczym ostry klin, a w kącikach nieustannie tworzyły się dwa uśmiechy, po jednym z każdej strony; a wszystko razem, a zwłaszcza w połączeniu ze stanowczym, bezczelnym, inteligentnym spojrzeniem, sprawiało takie wrażenie, że nie sposób było nie zauważyć tej twarzy. Dołochow był biednym człowiekiem, bez żadnych powiązań. I pomimo tego, że Anatole żył w dziesiątkach tysięcy, Dołochow mieszkał z nim i udało mu się ustawić w taki sposób, że Anatole i wszyscy, którzy ich znali, szanowali Dołochowa bardziej niż Anatole. Dołochow grał we wszystkie mecze i prawie zawsze wygrywał. Nieważne, ile wypił, nigdy nie stracił jasności umysłu. Zarówno Kuragin, jak i Dołochow byli wówczas gwiazdami świata rabusiów i biesiadników w Petersburgu.
Przyniesiono butelkę rumu; rama, na której nie można było usiąść nachylenie zewnętrzne okna wybili dwaj lokaje, najwyraźniej spieszący się i bojący się rad i krzyków okolicznych panów.
Anatole podszedł do okna ze swoim zwycięskim spojrzeniem. Chciał coś złamać. Odepchnął lokajów i pociągnął za ramę, ale rama się nie poddała. Rozbił szybę.
„No cóż, jak się masz, siłaczu” – zwrócił się do Pierre'a.
Pierre chwycił poprzeczki, pociągnął i z trzaskiem wyłoniła się dębowa rama.
„Wynoś się, bo inaczej pomyślą, że się trzymam” – powiedział Dołochow.
„Anglik się przechwala... co?... dobrze?...” powiedział Anatole.
„OK” - powiedział Pierre, patrząc na Dołochowa, który biorąc w ręce butelkę rumu, podszedł do okna, z którego widać było światło nieba i zlewający się na nim poranny i wieczorny świt.
Dołochow z butelką rumu w dłoni wskoczył na okno. "Słuchać!"
- krzyknął, stając na parapecie i wchodząc do pokoju. Wszyscy zamilkli.
- Założę się, że (mówił po francusku, żeby Anglik mógł go zrozumieć, a nie mówił zbyt dobrze w tym języku). Założę się, że pięćdziesiąt imperialnych, chciałbyś sto? – dodał, zwracając się do Anglika.
„Nie, pięćdziesiąt” – powiedział Anglik.
- Dobra, za pięćdziesiąt imperialów - że wypiję całą butelkę rumu nie wyjmując go z ust, wypiję go siedząc za oknem, właśnie tutaj (pochylił się i pokazał pochyły gzyms ściany za oknem ) i nie trzymając się niczego... Więc...
„Bardzo dobrze” – stwierdził Anglik.
Anatole zwrócił się do Anglika i łapiąc go za guzik fraka i patrząc na niego z góry (Anglik był niski), zaczął mu powtarzać po angielsku warunki zakładu.
- Czekać! - krzyknął Dołochow, waląc butelką w okno, aby zwrócić na siebie uwagę. - Poczekaj, Kuragin; Słuchać. Jeśli ktoś zrobi to samo, zapłacę sto imperiali. Czy rozumiesz?
Anglik pokiwał głową, uniemożliwiając zrozumienie, czy zamierza przyjąć ten nowy zakład, czy nie. Anatole nie puścił Anglika i mimo że skinął głową, dając mu znać, że wszystko rozumie, Anatole przetłumaczył mu słowa Dołochowa na angielski. Młody, chudy chłopak, huzar życia, który przegrał ten wieczór, wspiął się na okno, wychylił się i spojrzał w dół. Opis procesu narodzin i przebiegu ewolucji Wszechświata

Jakby ktoś to widział...

Po tak intensywnym wstępne przygotowanie Wreszcie można przedstawić cały proces sekwencyjnie. Choć we fragmentach jest to już częściowo reprezentowane przez tekst znajdujący się powyżej. A teraz dla zainteresowanych, po kolei, o wszystkim po kolei. W „postępowaniu” pomoże nam poniższy rysunek:

Wszystkie kule pokazane na rysunku przedstawiają Wszechświat włączony różne etapy jego rozwój. Centralna część obrazu, dla przejrzystości, ukazana jest w niewyobrażalnie większej skali niż peryferyjna. Tak naprawdę różnią się one wielkością o około 50 rzędów wielkości(!)

Epizodyczne manifestacje właściwości kwantowe fałszywe próżnie różnej skali miały miejsce przez niewyobrażalnie długi czas (a dlaczego nie?) w różnych punktach gigantycznej objętości świata (który obecnie można nazwać Megawszechświatem). Włącznie z centralnym obszarem naszego przyszłego Wszechświata, umownie przedstawionym na rysunku przez czarną kulę najmniejszy rozmiar. Ale zgromadzona tutaj energia, praktycznie w pewnym momencie (i przez czysty zbieg okoliczności), nie wystarczyła do poważnych konsekwencji.

To właśnie jest odpowiedź (a autor dzieła jest pewien, że jest to odpowiedź prawidłowa) na pytanie, na które odpowiedź wydaje się w ogóle niemożliwa: co wydarzyło się wcześniej wielki wybuch. Czas porozmawiać o „bezsensie” samego postawienia takiego pytania, o „niemożliwości, aż” wyląduje na śmietniku historii nauki.

Konsekwencje nie pojawiły się pewnie, dopóki ilość energii (i bezcielesnej, bez masy spoczynkowej, cząstki elementarne) nie osiągnęła granicy umownie wskazanej na rysunku przez objętość białej centralnej kuli o promieniu r mi .

Nie powinniśmy zapominać, że w nierozerwalnym związku z elementami materii (cząstkami elementarnymi i energiami) w rozważanej objętości powstały i były obecne wszystkie siły (interakcje) właściwe naturze: grawitacyjne, elektromagnetyczne, słabe i silne jądrowe. Niektórzy autorzy interpretują je jako pojedynczą siłę.

W tych rzadkich przypadkach, gdy energii było nieco więcej (ale tylko na bardzo krótki czas), system wchodził w niestabilny stan energetyczny. I kiedy pewnego dnia w końcu do niego dotarła Krytyczna wartość, tradycyjnie pokazane sfera wewnętrzna o promieniu r O(ciemnopomarańczowy), stan tego skrzepu energii natychmiast stał się osobliwy. I natychmiast, jak mówią, eksplodował. Stało się to „zerowym” punktem odniesienia, od którego prawie wszyscy badacze studiują kosmologię.

W rzeczywistości, jak pokazano powyżej, wiele rzeczy wydarzyło się wcześniej, aż do nieskończoności przyrodniczo-historycznej. Czas także porozmawiać o braku czasu „w tamtych czasach” na wywózkę na wysypisko. Nie istniała jedynie w naszym, wówczas jeszcze nie narodzonym, układzie odniesienia.

Tutaj nadal warto się zastanowić, czy on (czas) nie jest umiejscowiony sam w Metagalaktyce, wszędzie i bezpośrednio. Nie tylko jako nieco formalna współrzędna czwartej przestrzeni. Z dala od wszelkich mas - w „czystej” formie, przez którą pędzą światy (w szczególności nasz Wszechświat). Która właśnie wprowadza do niego (przez fakt swego istnienia i ruchu) lokalne zniekształcenia. I czy nie jest to kolejna manifestacja (lub nawet część integralna) próżnia. Ale to są przemyślenia wyłącznie autora publikacji, absolutnie surowy, czysto intuicyjne i być może zasadniczo błędne i błędne.

Drugie „właściwie” odnosi się do faktu, że przy całej przerażającej ilości energii skupionej w pojedynczym skrzepie, żadnej eksplozji w rzeczywistości z jego ekspansją, i nie miał. Nic fale uderzeniowe(bez akustyki, bez światła), bez emisji, bez niszczenia czegokolwiek. Co to za eksplozja? Nastąpiła po prostu natychmiastowa ekspansja pierwotnego, pojedynczego węzła energii/materii do niewyobrażalnych rozmiarów.

Głównym zjawiskiem jest wspomniana właśnie niemal natychmiastowa ekspansja i główna atrakcja całości nowa teoria. To jest inflacyjny(w terminologii autorów pomysłu), ale w istocie - orientacyjny(antylogarytmiczny), z bardzo wysoki stopień zasady (2 = +100%).

Dzięki takiemu postępującemu „pożeraniu” odległości nasz Wszechświat (a wszystko, o czym do tej pory mówiliśmy, było jego fundamentem) w mikroskopijnych ułamkach sekundy osiągnął te jakże uniwersalne skale (słowo nie jest przypadkowe!), w których się znajdujemy. przyzwyczajony to dostrzegać. A dokładniej te, w których był 13,75 miliarda lat temu (w końcu wtedy powstał).

Korzystając z okazji (i dosłownie okazji!) materiał praktycznie znalazł szansę natychmiast rozprzestrzenił się na niemal nieograniczone odległości. (Ale tylko prawie).

Uważa się, że podstawa fizyczna taką szybkością, z wyjątkiem przesycenie energii, nastąpiła całkowita przerwa bozony grawitacja (cząstki odpowiedzialne za obecność tej właśnie grawitacji w świat materialny) od reszty szybko rozwijającej się pojedynczej treści, co dodatkowo przyspieszyło tempo dystrybucji. (Wpływ grawitacyjny jest najsłabszy, choć najbardziej dalekosiężny spośród wszystkich sił naturalnych).

Pytanie tylko brzmi: w jaki sposób i KIEDY bozony grawitacyjne były w stanie „później” wypełnić całą objętość Wszechświata? Biorąc pod uwagę jego obecne rzeczywiste rozmiary, musiałyby poruszać się z prędkością kilkukrotnie większą niż prędkość światła.

Okazuje się, że wszystkie nasze dawny pogląd, że Wszechświat „rozszerzał się gwałtownie, niemal z prędkością światła” przez kilka minut, a następnie w sposób naturalny (pod wpływem grawitacji) „zaczął stopniowo zwalniać” jest zasadniczo źle i źle . Gdyby wszystko działo się według tego scenariusza, Wszechświat byłby kilka razy mniejszy niż faktycznie istnieje.

Tak więc cały Wszechświat w nieznacznym ułamku sekundy osiągnął rozmiar ograniczony na rysunku promieniem Ri.

W kolejnym okresie inflacja, zdaniem niektórych badaczy, ustała, a według innych weszła w drugą, mniej gwałtowną fazę.

Zdaniem autora strony drugi punkt widzenia nie ma poważnych podstaw. Nie ma fizycznych przyczyn „wolniejszej” ekspansji inflacyjnej. Nie odkryto żadnych specjalnych procesów fizycznych z nowym „charakterystycznym czasem podwojenia” czegokolwiek (a potrzebne są kwarki, czyli fragmenty cząstek elementarnych). I nie ma takiej potrzeby (aby wyjaśnić, co się dzieje). A nawet gdyby tak było, hiperinflacja i tak minęłaby tak szybko, że nikt by nie zauważył tego „nowego etapu”.

A gdy tylko cząstki elementarne zostały uwolnione z energii procesu hiperinflacyjnego, mając masa pokoju, ukształtowały się odrębne koncepcje przestrzeni i czasu. A dla wszystkich cząstek nawet prędkość światła stała się niemożliwa. A to automatycznie oznacza koniec hiperinflacji Wszechświata.

Tak gwałtowną zmianę stanu można również interpretować faktem, że siła grawitacji (bozony) dogoniła wszystko, czego wcześniej nie wypuszczała na długo.

Ponieważ wszędzie w hipotetycznej kuli ognia było równie gorąco (a sama była prawie o połowę mniejsza od obecnego Wszechświata), trzeba przyznać, że do „eksplozji” doszło wszędzie i jednocześnie , w całej objętości, bez wyraźnie zaznaczonego środka. Chyba, że ​​gdzieś było trochę mocniej lub trochę słabiej (ze względu na nierównomierny ruch cząstek).

Ale nadal nienaruszony 3 minuty(wieczność w porównaniu z mikrofrakcjami w pierwszej sekundzie) we Wszechświecie rozszerzającym się dalej niemal z prędkością światła, nie wydarzyło się w nim nic istotnego. Oprócz jego rozszerzania i związanego z nim chłodzenia.

Kiedy temperatura gorącej mieszaniny cząstek i oddziaływań „spadła” do 555 miliardów stopni(!) (stało się to dokładnie mniej więcej pod koniec trzeciej minuty), w rozszerzającej się ognistej chmurze pojawiły się jądra atomowe wodór(protony) i pojedyncze, czysto spontaniczne atomy helu.

Proces ten trwał niemal bez zmian 380 tys aktualny ziemskie lata(!) I ten tymczasowy kamień milowy jest zauważalny tylko dlatego, że światło (fotony) w końcu zaczęło faktycznie wyprzedzać front propagacji samej eksplozji (jeśli można to tak nazwać) i stało się widoczne dla abstrakcyjnego obserwatora zewnętrznego.

I dopiero pod koniec pierwszy miliard lat pojawiły się następujące wieści – ze zgromadzonego w ogromnych ilościach wodoru, który już wtedy ostygł, powstała pierwsza gwiazdy gazowe I galaktyki.

Dalej nowy model Wszechświat prawie nie różni się od poprzedniego, z „czystą” eksplozją rozprzestrzeniającą się z jednego punktu. W obu modelach Wszechświat się rozszerzał nadal się rozwija . Jak i z jakiego powodu to już inna sprawa. (Zobacz tę sekcję).

I tu najnowsze wiadomości ze świata kosmologii, bezpośrednio odzwierciedlających naturę ekspansji Wszechświata. Korzystanie z Amerykańskiego Kosmicznego Teleskopu Rentgenowskiego” Chandra„Wiadomo, że w pierwsze 7 - 8 miliardy lat Wszechświat się rozszerzał, ale prędkość tej ekspansji spadała. A w ciągu ostatnich 6 miliardów lat rozwijał się bardzo szybko. Znaleziono zatem silniejsze siły własną siłę powaga. (Będzie to omówione później).

W trakcie życia Wszechświata, już w skali kosmicznej, jego rzeczywisty rozmiar (stan na 2013 rok) stał się około pięciokrotnie większy od pierwotnego, co dało początek hiperinflacji. (Dane bardzo wątpliwe z punktu widzenia autora strony). Najwyraźniej w tym okresie wszedł on w swoją jakościowo odmienną fazę, co pozwala najbardziej zagorzałym zwolennikom teorii inflacji założyć, że nowa inflacja(?) Wszechświata trwa w naszych czasach (i będzie trwać niemal w nieskończoność). Podobno „podsyca ciepło” Wielkiego Wybuchu, aż do jego całkowitego wyczerpania energia wewnętrzna fałszywa próżnia, która zrodziła te wszystkie fajerwerki...
To już zakrawa na neodogmatyzm. Albo ślepa wiara. Powinniśmy przynajmniej zadać sobie trud przedstawienia odpowiedniego modelu rozwoju Wszechświata!

Główny czas Wielkiego Wybuchu w nowym rozumieniu tego terminu upływa nie na pokonywaniu dużych odległości, ale na wspólnym rozpadzie fałszywej próżni, która dała początek osobliwości, „spaleniu” produktów powstałych podczas jednoczesnej powszechnej eksplozji i ich stopniowe ochłodzenie.

W praktyce jest to zwykłe ochłodzenie reliktowego ciepła Wszechświata, tylko w tak nietypowej interpretacji.

I jeszcze raz wyjaśnimy, że pokonywanie ogromnych odległości w maleńkich ułamkach sekundy podczas inflacji Wszechświata nie jest sprzeczne z postulatami Einsteina, gdyż na rozważanym etapie jego rozwoju nie ma jeszcze czasoprzestrzennych form materii (dopiero zaczynają powstać). Oczywiście nie ma pojęcia prędkości.

Największy promień R Rysunek pokazany powyżej tradycyjnie pokazuje aktualny wielkość wszechświata. Tam, w przesyconych odcieniach brązowy przestrzeń (i rozmieszczona w niej materia) w jej trzech wymiarach jest ukazana umownie, a czas w odcieniach błękitu (znowu warunkowo).

P.S. Niespójność wielu wniosków pośrednich zawartych w tym rozdziale tłumaczy się niespójnością i, co najważniejsze, niewystarczalnością danych wyjściowych. Jest to jednak doskonały powód do niezależnej refleksji.

W tej chwili pytanie, czym jest osobliwość, niepokoi nie tylko osoby zainteresowane nauką, ale także najlepszych światowi naukowcy. Z terminem tym spotykamy się w matematyce, fizyce, astronomii, kosmologii i innych. nauki ścisłe. Jego interpretacja nieznacznie się różni, ale zasada pozostaje ta sama. Dlatego teraz przyjrzymy się, czym jest osobliwość z różnych punktów widzenia i dowiemy się, dlaczego to tajemnicze zjawisko jest tak interesujące dla badaczy.

Ogólna interpretacja terminu

Zanim zaczniemy zgłębiać tajemnice Wszechświata, przejdźmy do historii wszechświata. Najbardziej poprawną wersją pochodzenia świata w tej chwili jest teoria Wielkiego Wybuchu. W momencie narodzin wszystkiego, co nas otacza, istniał tylko jeden punkt osobliwości. Jego dokładny rozmiar nie jest znany, ale dla zrozumienia naukowcy często porównują go do grochu. Jednocześnie nie powinieneś myśleć, że tę mini-piłkę można trzymać w dłoni. Jego masa była równa masie wszystkich gwiazd i galaktyk istniejących obecnie w kosmosie. Co więcej, temperatura tego groszku po prostu przekroczyła skalę, a siła grawitacji w nim była większa niż obecnie istniejących czarnych dziur. Innymi słowy, punkt osobliwości jest jednostką czasoprzestrzeni, która zawiera całą materię wypełniającą nasz Wszechświat.

Jak pojawił się czas?

Z pewnością warto podkreślić, że termin „materia” oznacza nie tylko przestrzeń, składający się z miliardów jednostek astronomicznych, ale także wszystkich okresów. Tak, trudno to sobie wyobrazić, ale aby zrozumieć, czym jest osobliwość, trzeba wyobrazić sobie czas jako wymiar przestrzenny, w którym można poruszać się zarówno do przodu, jak i do tyłu. Wszystko to jest nierozerwalnie związane z krzywizną przestrzeni, o której porozmawiamy poniżej. Naukowcy nie wiedzą również, jak długo ten groszek istniał według ziemskich standardów. Paradoks polega na tym, że w tak skompresowanym stanie w dowolnym wymiarze nieskończoność jest równa zeru. Później punkt osobliwości zaczął rosnąć, temperatura w nim spadła, a cząstki odpychały się od siebie. Tym samym czas oddzielił się od innych wymiarów i przestał być jednostką przestrzenną. Dlatego dzisiaj może iść tylko do przodu.

Koncepcje kosmologiczne

Jak wiadomo, kosmologia bada ewolucję Wszechświata. Uwzględniono tutaj wszystkie tak zwane epoki, które nastąpiły po Wielkim Wybuchu. Zgodnie z tą teorią naukowcy postawili hipotezę, że Wszechświat powstał z osobliwości. Nie da się jednak ustalić okresu istnienia tego ostatniego. Na tej podstawie nadal dokładnie badane są dwie najbardziej prawdopodobne wersje. Po pierwsze, nasz świat jest statyczny. Wielki Wybuch nastąpił w pewnym momencie, gdy wszystkie cząstki znajdujące się w stanie nieskończonej kompresji gwałtownie odepchnęły się od siebie. Ponadto osobliwość Wszechświata przed eksplozją charakteryzowała się obecnością materii i antymaterii. Do chwili obecnej naukowcy nie odkryli ani jednej antycząstki. Druga wersja opiera się na fakcie, że Wielki Wybuch jest teraźniejszością przestrzeni. Ustalono, że galaktyki stale oddalają się od siebie, dlatego proces ekspansji świata trwa do dziś.

Osobliwość w kosmologii

Co dziwne, w ewolucji kosmosu nie ma miejsca dla tych, którzy działają na Ziemi wzory fizyczne i prawa. Zjawisko to wyraźnie ukazuje nam osobliwość kosmologiczna. Oczywiście w praktyce nie da się ustalić, w jakim stanie była materia w chwili narodzin świata, ale teoretycznie naukowcy obliczyli paradoksalne prawidłowości. Pierwszą z nich jest zakrzywienie czasoprzestrzeni. Oznacza to, że w sferze osobliwości nie można wyznaczyć prostej linii geodezyjnej ani kąta. Drugi to, jak już powiedzieliśmy, zupełnie inny czas. Tutaj możesz przejść do dowolnego punktu w okresie. Według naukowców osobliwość kosmologiczna jest punktem wyjścia, który nazywa się Wielkim Wybuchem. W tym okresie gęstość i temperatura substancji były bliskie nieskończoności. Jednocześnie miara chaosu dążyła do zera, mnożąc dwie poprzednie jednostki przez siebie. Z punktu widzenia fizyki ziemskiej temperatura i gęstość nie mogą jednocześnie znajdować się w stanie nieskończonym. A to tylko jeden z wielu paradoksów, których naukowcy nie potrafią rozwiązać.

Stara i nowa teoria

Wiele lat temu Albert Einstein dał światu słynną teorię względności, która obecnie nazywana jest teorią grawitacji. Dzięki niemu dziś opisujemy wszystkie zjawiska w przestrzeni i czasie, które nas otaczają. Zgodnie z teorią obiekty fizyczne nie mogą mieć osobliwości. Oznacza to, że w praktyce żadna substancja ani materia nie może mieć masy, gęstości ani temperatury równych nieskończoności. Ale matematyka jest znana jako nauka teoretyczna, ponieważ jest w niej miejsce na funkcje o wartościach nieskończonych. Nakładając jeden obszar wiedzy na drugi, otrzymujemy przybliżone obliczenia tego, co mogło się wydarzyć w momencie Wielkiego Wybuchu. Są to, jak już wspomniano, punkty o nieskończonych wielkościach fizycznych. Zjawisko to nazywane jest osobliwością fizyczną lub kosmiczną. Ale jego praw nie można porównać z teorią względności. Zjawisko to można wyjaśnić nowa teoria grawitacja kwantowa. To tutaj bada się zachowanie światła, jego właściwości i znaczenie we Wszechświecie. Sama teoria jeszcze nie istnieje, ale istnieją pewne obliczenia i przesłanki, które mogą stać się jej podstawą.

Odkrywanie tajemnic grawitacji

W astrofizyce istnieje coś takiego jak prędkość ucieczki. Służy do określenia stopnia przyspieszenia, któremu może się oprzeć dany obiekt. Na przykład rakieta, biorąc pod uwagę swoją masę, musi poruszać się z prędkością około 12 km/s, aby opuścić atmosferę ziemską. Ale gdyby nasza planeta miała średnicę nie 12 742 kilometrów, ale jeden centymetr, to aby pokonać pole grawitacyjne, konieczne byłoby poruszanie się z prędkością większą niż w tym przypadku Ziemia nie byłaby otoczona siłą grawitacji my są przyzwyczajeni, ale przez osobliwość grawitacyjną. Oczywiście to wszystko dlatego, że jeśli nasza planeta przybierze podobne wymiary, zamieni się w czarną dziurę. Ale takie doświadczenie pozwala zrozumieć znaczenie grawitacji we Wszechświecie.

Od czego zależy siła ciężkości?

Im bliżej siebie znajdują się atomy, tym gęstsza jest substancja. Jeśli cząsteczki w jakiś sposób oddziałują ze sobą, następuje proces ogrzewania, dlatego temperatura tej substancji wzrasta. W warunkach ziemskich takie procesy zachodzą w pewnych granicach, dlatego od dawna wymyśliliśmy formuły, które pozwalają nam obliczyć zachowanie dowolnego pierwiastek chemiczny. Dzieje się tak, ponieważ siła grawitacji uniemożliwia cząstkom zbliżanie się na mniejszą odległość i oddalanie się na większą odległość. W przestrzeń kosmiczna, gdzie między galaktykami znajdują się pustkowia, przestrzeń jest szczególnie rzadka, nazywa się to próżnią. W zasadzie nie ma tu grawitacji, więc niewielka ilość materii pozostaje w chaosie. W pobliżu bardzo gęstych obiektów (olbrzymie niebieskie gwiazdy, kwazary i czarne dziury) siła grawitacji wzrasta do wartości, które są dla nas, Ziemian, nierealne. Cząsteczki są tu zlokalizowane tak blisko siebie, że powstaje zjawisko zwane „osobliwością grawitacyjną”. To właśnie ta podstawa wpływa na zniekształcenie przestrzeni i stopień jej krzywizny.

Grawitacja i zachowanie materii

Materia nie jest zasysana do obszaru osobliwości. Przyciągane są tam jedynie kosmiczny wiatr i mikroskopijne cząsteczki. Ale osoba, czysto teoretycznie, może udać się do takich obszarów z własnej woli. Znajdują się one w kwazarach i czarnych dziurach i, niestety, są zabójcze dla istot żywych z biologicznego punktu widzenia. Gdy znajdziesz się w obszarze dużej siły pływowej, ciało zacznie się rozciągać zarówno wzdłuż, jak i w poprzek. W rezultacie kontur osoby otoczy kulę i będzie się w niej obracał. Teoretycznie, jeśli oczy nadal widzą i przekazują sygnał, będzie mógł jednocześnie widzieć wszystkie części swojego ciała, łącznie z twarzą, która będzie się przed nim obracać, przekraczając prędkość światła. Wiadomo, że w tej formie Ludzkie ciało nie może istnieć, ale dotyczy to fizyki ziemskiej. Jednak taki przykład daje nam możliwość wyobrażenia sobie, z jaką osobliwością praktyczny punkt wizja. Ciekawie byłoby założyć, że jesteśmy podobni gatunki biologiczne będziemy w stanie zaakceptować te nowe prawa fizyczne i istnieć w takich formach, tworząc dla siebie nowe światy.

Przepływ czasu

O tym, która jest godzina, można dyskutować w nieskończoność. Dziś definiuje się go jako proces procesów fizjologicznych, fizycznych i psychicznych zachodzących w organizmach żywych i materii naszego świata. Ale właściwości czasu, to ukryte możliwości nie zostały jeszcze zbadane. Odbieramy to jako coś subiektywnego i można to dokładnie prześledzić, wspominając nasze minione lata. Kiedy przeżyliśmy pierwszy rok życia, ten okres był dla nas równy 100 proc. Był jedyną rzeczą, jaką mieliśmy, przez całe nasze życie i doświadczenia. W drugie urodziny miał już 50 procent, w trzecie - dopiero trzeci. W wieku 80 lat jeden rok stanowił już tylko 1/80 życia i praktycznie nic nie znaczył. Stało się tak, ponieważ przez pierwszy rok wszystko, co widzieliśmy, było nowe. Następnie natrafialiśmy na coraz bardziej znane rzeczy i zjawiska. Dlatego wydawało się, że dzieciństwo trwało niesamowicie długo, a dorosłe lata przeleciały błyskawicznie. Ten jasny przykład jak percepcja jednej osoby zniekształca upływ czasu. Ale co się stanie, jeśli spojrzysz na ten termin z astronomicznego punktu widzenia?

Czas na początku czasu

To była taka mała dygresja, która pozwoliła zrozumieć wszystko, co widzimy. Zamknięci w ramach fizyki, a w dodatku naszego własnego postrzegania, trudno nam sobie wyobrazić, że świat był i może być zupełnie inny. Tak więc osobliwość czasu zajmowała w kosmologii to samo miejsce, co osobliwość przestrzeni. Teraz pokonanie dystansu 1 kilometra przy prędkości 5 km/h zajmie 0,2 godziny. Lot z Ziemi na Saturna zajmuje kilka lat. Ale co z czasem, jeśli cała odległość na świecie wynosi 1 centymetr? Mnożąc tak nieistotne parametry przez nieskończenie dużą gęstość i masę, otrzymujemy krzywiznę czasoprzestrzeni. Oznacza to, że w momencie, gdy Wszechświat był pojedynczy, wszystko, co widzimy teraz, mogło się wydarzyć. Wydarzenia mogły zostać pomieszane, niesamowicie zniekształcone i zestawione. Mówiąc najprościej, dowolny obiekt materialny może zajrzeć w przeszłość Ziemi lub innej planety, a także w jej przyszłość.

Technologia i wejście w nową erę

Istnieje również tzw. teoria osobliwości, według której nasza planeta wkrótce zamieni się w wielką inteligencję biotechniczną. Zdaniem badaczy do połowy XXI wieku powstanie komputer, którego możliwości przekroczą możliwości mózgu. Sztuczna inteligencja w naturalny sposób zwycięży nad mniej rozwiniętymi stworzeniami. Ten moment nadejdzie. Nazwa ta została wymyślona, ​​ponieważ nie wiadomo, jak zakończy się tak postępowy skok w nauce i czy ludzkość będzie w stanie przetrwać.

Tunele czasoprzestrzenne

Osobliwość czarnej dziury, z której w rzeczywistości składa się ten kosmiczny obiekt, jest jedną z największych tajemnic świata. Sam tunel czasoprzestrzenny w rzeczywistości nie wygląda jak dziura z lejkiem i wąskim tunelem, ale jak kula utworzona przez gigantyczną siłę grawitacji. O czarnych dziurach mówiliśmy już powyżej, definiując je jako śmiercionośne obiekty we Wszechświecie. Siła ich kompresji jest niewiarygodnie duża, gdyż na horyzoncie zdarzeń przestrzeń zagina się, a czas się zatrzymuje. Osobliwość czarnej dziury jest porównywalna z teorią Wielkiego Wybuchu. Nie zostało to dokładnie zbadane, ale uważa się, że siła ściskająca wewnątrz tunelu czasoprzestrzennego jest taka sama jak w momencie narodzin świata. Dlatego istnieje teoria, że ​​czarne dziury są ewolucją nowych Wszechświatów, które istnieją równolegle z naszym.

Dodatek wyjaśniający część teorii

W Ogólny zarys teorię i nieskończoną gęstość wyjaśnia gra „Singularity”. Ukończenie misji wiąże się z poruszaniem się w przestrzeni i czasie, gdzie te dwa pojęcia się łączą. Bohater przenosi się pomiędzy 1950 a 2010 rokiem, korygując błędy sowieckich naukowców i ratując współczesnych skazańców więzionych na otoczonej promieniowaniem wyspie. Jeśli zanurzysz się w ten świat, możesz stopniowo zrozumieć, co oznacza czas w wymiarze przestrzennym.

Zreasumowanie

Zbadanie wszystkich tajemnic przestrzeni związanych z grawitacją pozwala zrozumieć, że teoria względności ogranicza nas do granic możliwości. Oczywiście jest to niesamowite znalezisko w warunkach ziemskich, ale jeśli mówimy o o eksplorowaniu innych przestrzeni, warto odrzucić wszelkie stereotypy. Pojęcie takie jak „osobliwość” odwraca postrzeganie dźwięku, impulsów świetlnych, krzywizny przestrzeni i czasu trwania. Ale jak dotąd można go znaleźć tylko w teoria matematyczna, ale nie znajduje wyjaśnienia w praktyce fizycznej. Osobliwość czarnej dziury jest obecnie badana najbardziej szczegółowo, ale uważa się, że obszar ten, choć skompresowany do nieskończoności, nie jest najbardziej zapadniętym punktem we Wszechświecie.

Wszystkie powyższe wnioski wynikają z teorii, o ile nie weźmie się pod uwagę zjawisk kwantowych zachodzących w czarnej dziurze. Załóżmy, że obserwator znajduje się na powierzchni gwiazdy doświadczającej zapadnięcia grawitacyjnego. Kiedy zbliżamy się do źródła silnego pola grawitacyjnego, powstają pływowe siły grawitacyjne, których doświadcza każde ciało, które ma ostateczne wymiary. Wynika to z faktu, że silne pola grawitacyjne mają zawsze niejednorodny skład i dlatego w różnych punktach takich ciał działają nierówne siły grawitacyjne.

Podczas upadku przeciwne siły ciśnienia substancji gwiazdy nie zapewniają już żadnego oporu rosnącej sile grawitacji, więc powierzchnia gwiazdy osiągnie promień grawitacyjny, przekroczy go i będzie się dalej w niekontrolowany sposób kurczyć.

Ponieważ procesu kompresji nie można zatrzymać, to w krótkim czasie (według zegara na powierzchni gwiazdy) gwiazda skurczy się do punktu, a gęstość materii stanie się nieskończona, tj. gwiazda sięga pojedynczy stan : schorzenie.

W miarę zbliżania się stanu osobliwego pływowe siły grawitacyjne również dążą do nieskończoności. Oznacza to, że każde ciało zostanie rozerwane przez siły pływowe. Jeśli ciało znajduje się poniżej horyzontu, nie da się uniknąć osobliwości.

Na przykład w przypadku czarnej dziury o masie dziesięciu mas Słońca czas potrzebny do wpadnięcia w osobliwość wynosi tylko sto tysięcznych sekundy. Wszelkie próby ucieczki z czarnej dziury spowodują skrócenie czasu potrzebnego na wejście w stan osobliwy. Im mniejsza masa i rozmiar czarnej dziury, tym większe siły pływowe na jej horyzoncie.

Na przykład dla czarnej dziury o masie tysiąca mas Słońca siły pływowe odpowiadają ciśnieniu 100 atm. W pobliżu stanu osobliwego ogromne siły pływowe prowadzą do zmian właściwości fizycznych.

Jeśli przejdziemy z przestrzeni zewnętrznej przez powierzchnię horyzontu do czarnej dziury, to we wzorach opisujących czterowymiarową czasoprzestrzeń, współrzędna czasowa zostaje zastąpiona promieniową współrzędną przestrzenną, tj. czas zamienia się w promieniową odległość przestrzenną, a ta odległość to czas.

Odległość od horyzontu do środka czarnej dziury oznacza oczywiście, że okres, w którym ciała mogą przebywać wewnątrz czarnej dziury, jest skończony. Przykładowo dla czarnej dziury o masie 10 mas Słońca jest to t » 10 – 4 s. Wewnątrz czarnej dziury wszystkie strzałki czasu zbiegają się w osobliwość, a każde ciało zostanie zniszczone, a przestrzeń i czas rozpadają się na kwanty.

Zatem kwant czasu charakteryzuje się wartością t pl » 10 - 44 s, a długością Plancka kwantu pl » 10 - 33 cm.

W konsekwencji ciągły przepływ czasu w osobliwości składa się z kwantów czasu, tak jak przepływ wody w strumieniu, przechodząc przez sito, rozbija się na maleńkie kropelki. W związku z tym nie ma sensu pytać, co będzie dalej.

Pojęcia „wcześniej” i „później” całkowicie tracą sens: w zasadzie nie da się podzielić kwantu czasu na jeszcze mniejsze części, tak jak nie da się na przykład podzielić fotonu na części.

Kiedy zamierzam procesy kwantowe Związek pomiędzy energią i czasem staje się coraz bardziej widoczny.

Jednak w przyszłości opisując procesy nie możemy obejść się bez pojęcia próżni fizycznej i jej właściwości kwantowych.

Według współczesnych koncepcji próżnia nie jest pustką, ale „morzem” wszelkiego rodzaju cząstek wirtualnych i antycząstek, które nie pojawiają się jako cząstki rzeczywiste.

Ta próżnia „wrze”, w sposób ciągły generując przez krótki czas pary wirtualnych cząstek i antycząstek, które natychmiast znikają. Nie mogą zamienić się w rzeczywiste cząstki i antycząstki.

Zgodnie z zależnością niepewności Heisenberga, iloczyn czasu życia Dt wirtualnej pary cząstek i ich energii DW jest rzędu stałego Deska H.

Jeśli do próżni fizycznej przyłoży się jakieś silne pole (np. elektryczne, magnetyczne itp.), wówczas pod wpływem jego energii niektóre cząstki wirtualne mogą stać się rzeczywiste, tj. V silne pole narodziny rzeczywistych cząstek z próżni fizycznej następuje dzięki energii tego pola.

Na przykład w mocnym pole elektryczne Elektrony i pozytony rodzą się z próżni. Badając właściwości próżni fizycznej w pobliżu wirującej czarnej dziury, teoretycznie udowodniono, że narodziny kwantów promieniowania powinny nastąpić pod wpływem energii wirowego pola grawitacyjnego.

Ponieważ cząstki wirtualne i antycząstki rodzą się w próżni w pewnej odległości od siebie, to w obecności wirowego pola grawitacyjnego czarnej dziury cząstka może urodzić się poza horyzontem, a jej antycząstka pod horyzontem. Oznacza to, że cząstka może polecieć w przestrzeń kosmiczną, natomiast antycząstka wpadnie do czarnej dziury.

W związku z tym nigdy nie mogą się ponownie połączyć i unicestwić. Dlatego w przestrzeni pojawi się strumień cząstek wyemitowany przez czarną dziurę, który zabierze część jej energii. Doprowadzi to do zmniejszenia masy i rozmiaru czarnej dziury. Ten proces promieniowania jest podobny do podgrzewania powierzchni ciała do określonej temperatury.

Zatem dla czarnej dziury o masie 10 mas Słońca temperatura wynosi » 10 - 8 K. Im większa masa czarnej dziury, tym niższa jest jej temperatura i odwrotnie, im niższa masa, tym wyższa temperatura. Zatem czarna dziura o masie m » 10 12 kg i wielkości jądro atomowe będzie miała moc parowania kwantowego „10 10 W przez „10 10 lat w temperaturze T”10 11 K. Kiedy masa czarnej dziury spadnie do m”10 6 kg, a temperatura osiągnie T”10 15 K, proces promieniowania doprowadzi do eksplozji, a w ciągu 0,1 s zostanie uwolniona ilość energii porównywalna z eksplozją 10 6-megatonowych bomb wodorowych.