Чему равна частота вращения лопастей ветряного двигателя. Конструкции ветродвигателей. Коэффициент использования энергии
Читайте также
В определённый момент времени в прошлом, когда плотность энергии (материи) и кривизна пространства-времени были очень велики - порядка планковских значений. Это состояние, вместе с последующим этапом эволюции Вселенной, пока плотность энергии (материи) оставалась высокой, называют также Большим Взрывом . Космологическая сингулярность является одним из примеров гравитационных сингулярностей , предсказываемых общей теорией относительности (ОТО) и некоторыми другими теориями гравитации .
Возможность возникновения этой сингулярности при продолжении назад во времени любого решения ОТО , описывающего динамику расширения Вселенной , было строго доказано в 1967 году Стивеном Хокингом . Также он писал:
Результаты наших наблюдений подтверждают предположение о том, что Вселенная возникла в определённый момент времени. Однако сам момент начала творения, сингулярность, не подчиняется ни одному из известных законов физики.
Например, не могут быть одновременно бесконечными плотность и температура , т. к. при бесконечной плотности мера хаоса стремится к нулю, что не может совмещаться с бесконечной температурой.
Проблема существования космологической сингулярности является одной из наиболее серьёзных проблем физической космологии. Дело в том, что никакие наши сведения о том, что произошло после Большого Взрыва, не могут дать нам никакой информации о том, что происходило до этого.
Попытки решения проблемы существования этой сингулярности идут в нескольких направлениях: во-первых, считается, что квантовая гравитация даст описание динамики гравитационного поля, свободного от сингулярностей , во-вторых, есть мнение, что учёт квантовых эффектов в негравитационных полях может нарушить условие энергодоминантности , на котором базируется доказательство Хокинга , в-третьих, предлагаются такие модифицированные теории гравитации , в которых сингулярность не возникает, так как предельно сжатое вещество начинает расталкиваться гравитационными силами (так называемое гравитационное отталкивание), а не притягиваться друг к другу.
Напишите отзыв о статье "Космологическая сингулярность"
Примечания
Отрывок, характеризующий Космологическая сингулярность
– Нет, не хочу, – сказал Пьер, отталкивая Анатоля, и подошел к окну.Долохов держал за руку англичанина и ясно, отчетливо выговаривал условия пари, обращаясь преимущественно к Анатолю и Пьеру.
Долохов был человек среднего роста, курчавый и с светлыми, голубыми глазами. Ему было лет двадцать пять. Он не носил усов, как и все пехотные офицеры, и рот его, самая поразительная черта его лица, был весь виден. Линии этого рта были замечательно тонко изогнуты. В средине верхняя губа энергически опускалась на крепкую нижнюю острым клином, и в углах образовывалось постоянно что то вроде двух улыбок, по одной с каждой стороны; и всё вместе, а особенно в соединении с твердым, наглым, умным взглядом, составляло впечатление такое, что нельзя было не заметить этого лица. Долохов был небогатый человек, без всяких связей. И несмотря на то, что Анатоль проживал десятки тысяч, Долохов жил с ним и успел себя поставить так, что Анатоль и все знавшие их уважали Долохова больше, чем Анатоля. Долохов играл во все игры и почти всегда выигрывал. Сколько бы он ни пил, он никогда не терял ясности головы. И Курагин, и Долохов в то время были знаменитостями в мире повес и кутил Петербурга.
Бутылка рому была принесена; раму, не пускавшую сесть на наружный откос окна, выламывали два лакея, видимо торопившиеся и робевшие от советов и криков окружавших господ.
Анатоль с своим победительным видом подошел к окну. Ему хотелось сломать что нибудь. Он оттолкнул лакеев и потянул раму, но рама не сдавалась. Он разбил стекло.
– Ну ка ты, силач, – обратился он к Пьеру.
Пьер взялся за перекладины, потянул и с треском выворотип дубовую раму.
– Всю вон, а то подумают, что я держусь, – сказал Долохов.
– Англичанин хвастает… а?… хорошо?… – говорил Анатоль.
– Хорошо, – сказал Пьер, глядя на Долохова, который, взяв в руки бутылку рома, подходил к окну, из которого виднелся свет неба и сливавшихся на нем утренней и вечерней зари.
Долохов с бутылкой рома в руке вскочил на окно. «Слушать!»
крикнул он, стоя на подоконнике и обращаясь в комнату. Все замолчали.
– Я держу пари (он говорил по французски, чтоб его понял англичанин, и говорил не слишком хорошо на этом языке). Держу пари на пятьдесят империалов, хотите на сто? – прибавил он, обращаясь к англичанину.
– Нет, пятьдесят, – сказал англичанин.
– Хорошо, на пятьдесят империалов, – что я выпью бутылку рома всю, не отнимая ото рта, выпью, сидя за окном, вот на этом месте (он нагнулся и показал покатый выступ стены за окном) и не держась ни за что… Так?…
– Очень хорошо, – сказал англичанин.
Анатоль повернулся к англичанину и, взяв его за пуговицу фрака и сверху глядя на него (англичанин был мал ростом), начал по английски повторять ему условия пари.
– Постой! – закричал Долохов, стуча бутылкой по окну, чтоб обратить на себя внимание. – Постой, Курагин; слушайте. Если кто сделает то же, то я плачу сто империалов. Понимаете?
Англичанин кивнул головой, не давая никак разуметь, намерен ли он или нет принять это новое пари. Анатоль не отпускал англичанина и, несмотря на то что тот, кивая, давал знать что он всё понял, Анатоль переводил ему слова Долохова по английски. Молодой худощавый мальчик, лейб гусар, проигравшийся в этот вечер, взлез на окно, высунулся и посмотрел вниз. Описание процесса рождения и хода эволюции Вселенной
Типа, это кто-то видел...
После такой интенсивной предварительной подготовки можно уже, наконец, изложить последовательно весь процесс. Хотя фрагментарно он уже частично представлен текстом, расположенным выше. А теперь, для заинтересовавшихся, последовательно, обо всем по порядку. В "разбирательстве" нам поможет следующий рисунок:
Все сферы, показанные на рисунке, показывают Вселенную на разных этапах ее развития. Центральная часть рисунка, для наглядности, представлена в невообразимо более крупном масштабе, чем периферийная. Фактически они отличаются по размеру примерно на 50 порядков(!)
Эпизодические проявления квантовых свойств ложного вакуума разных масштабов невообразимо долго происходили (а почему бы и нет?) в самых разных точках всего исполинского объема мира (который теперь можно назвать Мегавселенной). В том числе, и в центральной области будущей нашей Вселенной, условно изображенной на рисунке черным шаром наименьшего размера. Но накапливаемой здесь, практически в одной точке, (и по чистому совпадению событий) при этом энергии, не хватало для каких-либо серьезных последствий.
Как раз это и является ответом (и автор работы уверен - ответом правильным) на вопрос, на который, казалось бы, вообще невозможно ответить: что было до Большого взрыва. Разговорам о "бессмысленности" самой постановки такого вопроса, о "невозможности никакого до" пора уже отправиться на свалку истории науки.
Последствий уверенно не возникало, пока количество энергии (и бестелесных, не имеющих массы покоя, элементарных частиц) не достигало предела, условно обозначенного на рисунке объемом белой центральной сферы с радиусом re .
Не следует забывать, что в неразрывной связи с элементами материи (элементарными частицами и энергиями) в рассматриваемом объеме возникали и присутствовали и все присущие природе силы (взаимодействия): гравитационное, электромагнитное, слабое и сильное ядерное. Некоторые авторы трактуют их в качестве единой тогда силы.
В тех редчайших случаях, когда энергии было немного больше (но лишь на крайне непродолжительное время), система приходила в неустойчивое энергетическое состояние. А когда однажды она достигла таки критического значения, условно показанного внутренней сферой с радиусом rо (темно-оранжевого цвета), состояние этого энергетического сгустка мгновенно стало сингулярным. И он тот час же, как принято говорить, взорвался. Это и стало "нулевой" точкой отсчета, только начиная с которой и занимаются космологией практически все исследователи.
На самом деле, как показано выше, немало чего происходило и раньше, вплоть до естественно-исторической бесконечности. Разговорам об отсутствии времени "в ту эпоху" тоже пора отправляться на свалку. Оно не существовало только в нашей, тогда еще даже не родившейся, системе отсчета.
Тут еще стоит разобраться, не находится ли оно (время) в Метагалактике само по себе, везде и непосредственно. Не только как несколько формальная 4-я координата пространства. Подальше от всяких масс - в "чистом" виде, сквозь который и проносятся миры (в частности, наша Вселенная). Которая как раз и привносит в него (фактом своего существования и движения) местные искажения. И не является ли оно еще одним проявлением (а то и составной частью) вакуума. |
Второе "на самом деле" относится к тому, что при всех ужасающих количествах энергии, сконцентрированной в сингулярном сгустке, никакого взрыва при его расширении, по сути, и не было . Никаких ударных волн (ни аккустических, ни световых), никаких выделений, никаких разрушений чего-либо. Какой же это взрыв? Произошло просто мгновенное расширение исходного сингулярного узелка энергии/ вещества до невообразимых размеров.
Упомянутое только что практически мгновенное расширение представляет собой главный феномен и изюминку всей новой теории. Оно является инфляционным (в терминологии авторов идеи), а по сути - показательным (антилогарифмическим), с очень высокой степенью основания (2 = +100%).
За счет такого прогрессивного "пожирания" расстояний, наша Вселенная (а все, о чем мы до сих пор говорили, и было ее, родимой, основанием) в микроскопические доли секунды достигла тех самых вселенских масштабов (слово то - не случайное!), в которых мы и привыкли ее воспринимать. Точнее, тех, в которых она была 13,75 млрд.лет назад (ведь именно тогда она и возникла).
Пользуясь случаем (причем, случаем - буквально!) материя нашла возможность практически мгновенно распространиться в почти беспредельные дали. (Но только почти).
Считается, что физической основой такой стремительности, кроме энергетической перенасыщенности , был полный отрыв бозонов гравитации (частиц, отвечающих за наличие этой самой гравитации в материальном мире) от остального, стремительно расширяющегося сингулярного содержимого, что еще больше ускорило темп распространения. (Гравитационное воздействие - самое слабое, хотя и самое дальнедействующее среди всех природных сил).
Только вот вопрос: как и КОГДА бозоны гравитации смогли "потом" заполнить собой весь объем Вселенной? При нынешних реальных ее размерах им пришлось бы перемещаться со скоростями, в несколько раз превышающими скорость света.
Получается, что все наши прежние представления о том, что Вселенная "стремительно, почти со скоростью света" распространялась несколько минут, а потом естественным образом (за счет гравитации) "стала постепенно замедляться", в корне ошибочны и неверны . Если бы все происходило по такому сценарию, Вселенная была бы в несколько раз меньше, чем она существует на самом деле.
Итак, вся Вселенная в ничтожные доли секунды достигла размера, ограниченного на рисунке радиусом Ri .
В последующий период времени инфляция, по мнению одних исследователей, прекратилась, а по мнению других - вошла в свой второй, менее стремительный этап.
Вторая точка зрения, по мнению автора сайта, не имеет серьезных оснований. Нет физических причин для "более медленного" протекания инфляционного расширения. Не открыты какие-то особые физические процессы с новым "характерным временем удвоения" чего-либо (а нужно - именно кварков, т.е., фрагментов элементарных частиц). Да и нужды (для объяснения происходящего) в них нет. А даже и будь они, то гиперинфляция все равно прошла бы так стремительно, что этого "нового этапа" никто и не заметил бы.
А как только из энергии гиперинфляционного процесса произошло выделение элементарных частиц, имеющих массу покоя, образовались раздельные понятия пространства и времени. И для всех частиц стала невозможной даже скорость света. А это автоматически означает конец гиперинфляции Вселенной.
Такую резкую перемену состояния можно толковать и тем, что сила тяготения (бозоны) догнала все, ранее ею не надолго отпущенное.
Поскольку везде в гипотетическом огненном шаре было одинаково горячо (а он сам был величиной чуть ли не с половину нынешней Вселенной), необходимо признать, что "взрыв" происходил везде и одновременно , по всему объему, без ярко выраженного центра. Разве что где-то он был чуть сильнее или чуточку слабее (из-за неравномерности движения частиц).
Но еще целых 3 минуты (вечность, по сравнению с микродолями на первой секунде) в расширяющейся далее практически со скоростью света Вселенной ничего существенного в ней не происходило. Кроме ее расширения и связанного с этим охлаждения.
Когда температура горячей смеси из частиц и взаимодействий "упала" до 555 млрд. градусов(!) (это как раз и случилось примерно к исходу третьей минуты), в расширяющемся огненном облаке появились ядра атомов водорода (протоны) и отдельные, чисто спонтанные атомы гелия.
Этот процесс в практически неизменном виде продолжался 380 тысяч нынешних земных лет(!) И эта временная веха приметна только тем, что свет (фотоны), наконец, начал реально опережать фронт распространения самого взрыва (если его можно называть этим словом) и стал видимым для абстрактного стороннего наблюдателя.
И только к концу первого миллиарда лет появились следующие новости - из накопившегося в огромных количествах водорода, к тому времени - уже остывшего, начали формироваться первые газовые звезды и галактики .
В дальнейшем новая модель Вселенной почти ничем не отличается от прежней, с "чистым" взрывом, распространяющимся из одной точки. В обеих моделях Вселенная расширялась и продолжает расширяться . Другое дело, как и по каким причинам. (См. данного раздела).
А вот последняя новость из мира космологии, непосредственно отражающая характер расширения Вселенной. С помощью американского космического рентгеновского телескопа "Чандра " точно установлено, что в первые 7 - 8 миллиардов лет Вселенная расширялась, но скорость этого расширения замедлялась. А в последние 6 миллиардов лет она только ускоренно расширяется. Значит, нашлись силы, посильнее собственных сил гравитации. (Об этом будет еще говориться далее).
За время жизни Вселенной уже в космических масштабах реальный ее размер (по данным на 2013 год) стал примерно в пять раз больше, чем исходный, именно в котором и произошел старт гиперинфляции. (Весьма сомнительные, с точки зрения автора сайта, данные). Видимо, она в этот период перешла в свою качественно иную фазу, что позволяет самым горячим сторонникам теории инфляции предполагать, что новая инфляция(?) Вселенной продолжается еще и в наше время (и будет продолжаться едва ли не до бесконечности). Она, мол, и "поддает жару" Большому взрыву, до полного исчерпания внутренней энергии ложного вакуума, родившего весь этот фейерверк…
Это уже смахивает на нео-догматизм. Или слепую веру. Потрудились бы хотя бы соответствующую модель развития Вселенной представить!
Основное время Большого взрыва в новом понимании этого термина уходит не на покрытие больших расстояний, а на совместный распад ложного вакуума, породившего сингулярность, "горение" продуктов, образовавшихся при одновременном повсеместном взрыве и их постепенное остывание.
На практике - это обычное остывание реликтового тепла Вселенной, только в такой непривычной трактовке.
И в очередной раз уточним, что покрытие огромных расстояний в ничтожные доли секунды при инфляции Вселенной не противоречит постулатам Эйнштейна, так как на рассматриваемом этапе ее развития еще не существует никаких пространственно-временных форм материи (они только начинают возникать). Естественно, нет и понятия скорости.
Самый большой радиус R на показанном выше рисунке условно показывает текущий размер Вселенной. Там же, ненасыщенными оттенками коричневого цвета условно показано пространство (и распределенное в нем вещество) с тремя его измерениями, а оттенками голубого - время (опять-таки, условно).
P.S. Противоречивость многих промежуточных выводов в данной главе объясняется противоречивостью, а, главное, недостаточностью исходных данных. Зато это является прекрасным поводом для самостоятельных размышлений.
На сегодняшний момент вопрос о том, что такое сингулярность, волнует не только людей, интересующихся наукой, но и лучших ученых мира. Этот термин нам встречается в математике, физике, астрономии, космологии и прочих точных науках. Его трактовка немного варьируется, но принцип остается прежним. Потому сейчас мы поочередно рассмотрим, что такое сингулярность с различных точек зрения, и выясним, чем так интересно для исследователей это загадочное явление.
Общая трактовка термина
Перед тем как мы начнем углубляться в тайны Вселенной, обратимся к истории мироздания. Самой правильной на нынешней момент версией возникновения мира является теория Большого взрыва. В момент зарождения всего того, что нас окружает, была лишь одна-единственная точка сингулярности. Ее размеры точно неизвестны, но для понимания ученые часто сравнивают ее с горошиной. При этом не стоит думать, что этот мини-шарик можно было бы удержать в руке. Его масса равнялась массе всех звезд и галактик, которые сегодня есть в космосе. Более того, температура этой горошины просто зашкаливала, а сила гравитации в ней была выше, чем у ныне существующих черных дыр. Иными словами, точка сингулярности - это единица пространства-времени, в которой заключалась вся материя, наполняющая нашу Вселенную.
Как появилось время?
Непременно стоит выделить, что под термином «материя» подразумевается не только космическое пространство, состоящее из миллиардов астрономических единиц, но и все временные отрезки. Да, представить себе это сложно, но чтобы понять, что такое сингулярность, нужно представить себе время как пространственное измерение, в котором можно перемещаться как вперед, так и назад. Все это неразрывно связано с кривизной пространства, о которой мы поговорим ниже. Ученым также неизвестно, в течение какого времени по земным меркам существовала эта горошина. Парадоксально то, что в таком сжатом состоянии в любом измерении бесконечность равна нулю. Позже точка сингулярности стала расти, температура в ней падала, частицы отталкивались друг от друга. Так время отделилось от остальных измерений и перестало быть пространственной единицей. Потому сегодня оно может идти только вперед.
Космологические понятия
Как известно, наука космология занимается изучением эволюции Вселенной. Тут рассматриваются все так называемые эпохи, которые последовали после Большого взрыва. Именно в соответствии с этой теорией ученые выдвинули гипотезу о том, что Вселенная возникла из сингулярности. При этом период существования последней установить невозможно. Исходя из этого, до сих пор тщательно прорабатываются две наиболее правдоподобные версии. Первая заключается в том, что наш мир статичен. Большой взрыв произошел в определенный момент, когда все частицы, находящиеся в состоянии бесконечного сжатия, резко оттолкнулись друг от друга. Кроме того, сингулярность Вселенной до момента взрыва характеризовалась наличием материи и антиматерии. В наши дни ученые не обнаружили ни единой античастицы. Вторая версия строится на том, что Большой взрыв - это настоящее космоса. Установлено, что галактики постоянно удаляются друг от друга, следовательно, процесс расширения мира продолжается по сей день.
Сингулярность в космологии
В эволюции космоса, как это ни странно, нет места действующим на Земле физическим формулам и законам. Это явление наглядно нам демонстрирует космологическая сингулярность. Конечно же, на практике выяснить, в каком состоянии в момент зарождения мира пребывала материя, невозможно, но теоретически ученые высчитали парадоксальные закономерности. Первое - кривизна пространства-времени. Это означает, что проложить ровную геодезическую линию или угол в сфере сингулярности невозможно. Второе - это, как мы уже говорили, совсем иное время. Тут можно попасть в любую точку на временном отрезке. Космологическая сингулярность, по мнению ученых, - точка отсчета, которая именуется Большим взрывом. В этот период плотность и температура вещества близились к бесконечным. Одновременно мера хаоса стремилась к нулю, умножая на себя две предыдущие единицы. С точки зрения земной физики температура и плотность не могут одновременно пребывать в бесконечном состоянии. И это лишь один из множества парадоксов, которые ученые так и не могут разгадать.
Старая и новая теория
Много лет назад Альберт Эйнштейн подарил миру знаменитую теорию относительности, которую ныне называют теорией гравитации. Благодаря ей мы сегодня описываем все явления в пространстве и времени, которые нас окружают. В соответствии с теорией физические объекты не могут обладать сингулярностью. То есть на практике никакое вещество или материя не могут иметь массу, плотность или температуру, равную бесконечности. А вот математика слывет как теоретическая наука, потому в ней есть место функциям с бесконечными значениями. Накладывая одну область знаний на другую, мы получаем примерные расчеты того, что могло происходить в момент Большого взрыва. Это, как уже говорилось, точки с бесконечными физическими величинами. Такое явление получило название физическая или космическая сингулярность. Но ее законы несопоставимы с теорией относительности. Объяснить такое явление может новая теория квантовой гравитации. Это где изучается поведение света, его свойства и значимость во Вселенной. Самой теории еще не существует, но имеются определенные расчеты и предпосылки, которые могут стать ее основой.
Разгадываем тайны гравитации
В астрофизике существует такое понятие, как скорость убегания. Оно используется для того, чтобы определить степень разгона, с которой определенный объект сможет сопротивляться К примеру, ракета с учетом ее массы должна двигаться со скоростью около 12 км/с, чтобы покинуть атмосферу Земли. Но если бы наша планета имела диаметр не 12 742 километра, а один сантиметр, то для преодоления поля притяжения нужно было бы двигаться со скоростью большей, чем В таком случае Землю окружала бы не привычная нам сила тяготения, а гравитационная сингулярность. Конечно же, все так как если наша планета примет подобные размеры, она превратится в черную дыру. Но такой опыт дает возможность понять, каково значение гравитации во Вселенной.
От чего зависит сила тяготения?
Чем ближе атомы располагаются друг к другу, тем плотнее вещество. Если молекулы как-либо взаимодействуют между собой, то происходит процесс нагревания, следовательно, температура этого вещества повышается. В земных условиях такие процессы происходят в определенных рамках, потому мы давно изобрели формулы, позволяющие рассчитать поведение любого химического элемента. Все потому, что сила земного притяжения не дает частицам сближаться меньше, чем на определенное расстояние, и отдаляться более, чем на конкретную величину. В открытом космосе, где наблюдаются пустоши между галактиками, пространство особенно разряжено, это называется вакуумом. Тут гравитации нет в принципе, потому малое количество материи пребывает в хаосе. Возле очень плотных объектов (гигантские голубые звезды, квазары, а также черные дыры) сила притяжения поднимается до нереальных для нас, землян, величин. Частицы тут расположены настолько близко друг к другу, что образуется явление, которое называется "гравитационная сингулярность". Это та самая основа, влияющая на искажение пространства и степень кривизны.
Гравитация и поведение материи
В область сингулярности материя не засасывается. Туда притягивается только космический ветер и микроскопические частицы. Но человек чисто теоретически может по доброй воле отправиться в такие области. Они располагаются в квазарах и в черных дырах и, увы, для живых существ являются смертоносными с точки зрения биологии. Попадая в область большой приливной силы, тело начнет растягиваться как вдоль, так и поперек. В результате очертания человека окутают сферу и будут вращаться в ней. Теоретически, если глаза еще будут видеть и передавать сигнал в одновременно сможет лицезреть все свои части тела, включая лицо, которое будет вращаться перед ним, превышая скорость света. Понятно, что в таком виде человеческое тело существовать не может, но ведь это касается земной физики. Однако подобный пример дает нам возможность представить, что такое сингулярность с практической точки зрения. Было бы интересно предположить, что мы как биологический вид сможем принять эти новые физические законы и существовать в таких формах, образуя новые миры для себя.
Течение времени
О том, что такое время, можно спорить вечно. Сегодня его определяют как процесс прохождения физиологических, физических и психических процессов для живых организмов и материи нашего мира. Но свойства времени, его скрытые возможности так и не изучены. Мы воспринимаем его как нечто субъективное, и это тщательно можно отследить, вспоминая свои прошедшие годы. Когда мы проживали первый год жизни, этот отрезок для нас был равен 100 процентам. Он был единственным, что у нас есть, всей жизнью и опытом. На второй свой день рождения один год уже стал 50 процентами, на третий - лишь третью. К 80-летнему возрасту один год уже был лишь 1/80 частицей жизни и ничего практически не значил. Так случалось потому, что в течение первого года все, что мы видели, было новым. В дальнейшем нам попадались уже все более и более привычные вещи и явления. Потому и казалось, что детство тянется невероятно долго, а зрелые годы пролетают моментально. Это наглядный пример того, как восприятие одного человека искажает течение времени. А что же будет, если взглянуть на этот термин с астрономической точки зрения?
Время в начале времен
Это было небольшое отступление, которое дало возможность понять все то, что мы видим. Находясь запертыми в рамках физики и, более того, своего собственного восприятия, нам сложно представить, что мир был и может быть совсем другим. Так вот, сингулярность времени имела такое же место в космологии, как и сингулярность пространства. Сейчас для преодоления отрезка в 1 километр со скоростью 5 км/ч потребуется 0,2 часа. Чтобы долететь от Земли до Сатурна, необходимо затратить несколько лет. Но как быть с временем, если все расстояние, которое имеется в мире, равно 1 сантиметру? Умножая столь ничтожные параметры на бесконечно большую плотность и массу, мы получаем кривизну пространства-времени. Это означает, что в момент, когда Вселенная была сингулярной, могло происходить все то, что мы видим сейчас. События, возможно, перемешивались, невероятно искажались и сопоставлялись. Проще выражаясь, любой материальный объект мог заглянуть как в прошлое Земли или другой планеты, так и в ее будущее.
Технологии и вступление в новую эру
Существует и так называемая теория сингулярности, согласно которой наша планета скоро превратится в большой биотехнический интеллект. По мнению исследователей, к середине 21-го века будет создан компьютер, возможности которого превзойдут возможности мозга. Искусственный разум, естественно, возьмет верх над менее развитыми существами. В этот момент наступит Такое название было придумано потому, что неизвестно, чем такой прогрессивный скачок в области науки закончится и удастся ли выжить человечеству.
Червоточины
Сингулярность черной дыры, из которой, собственно, и состоит этот космический объект, - одна из самых больших загадок мира. Сама кротовая нора на самом деле выглядит не как яма с воронкой и узким тоннелем, а как сфера, образованная гигантской силой гравитации. О черных дырах мы уже говорили выше, определяя их как смертоносные объекты во Вселенной. Сила их сжатия невероятно велика, потому на горизонте событий искривляется пространство и останавливается время. Сингулярность черной дыры сравнима с теорией Большого взрыва. Досконально не изучено, но считается, что сила сжатия внутри червоточины такая же, как в момент зарождения мира. Вот почему бытует теория о том, что черные дыры - это эволюция новых Вселенных, которые существуют параллельно с нашей.
Приложение, объясняющее часть теории
В общих чертах теорию и бесконечной плотности дает понять игра «Сингулярность». Прохождение миссии связано с перемещением в пространстве и времени, где эти два понятия едины. Герой передвигается между 1950 годом и 2010-м, исправляя ошибки советских ученых и спасая современных каторжников, заключенных на острове, окруженном радиацией. Если погрузиться в этот мир, то постепенно можно понять, что значит время в пространственном измерении.
Подведение итогов
Изучение всех тайн космоса, которые касаются гравитации, дает возможность понять, что теория относительности нас предельно ограничивает. Конечно же, это невероятная находка для земных условий, но если речь идет об изучении иных пространств, то стоит отбросить все стереотипы. Такое понятие, как "сингулярность", переворачивает восприятие звука, световых импульсов, кривизны пространства и длительности времени. Но встречается оно пока что только в математической теории, а в физической практике не находит себе объяснения. Наиболее детально ныне исследуется сингулярность черной дыры, но считается, что эта область хоть и сжата до бесконечности, это не самая сколлапсированная точка Вселенной.
Все вышерассмотренные заключения следуют из теории, пока не учитываются квантовые явления, протекающие в черной дыре.Допустим, что наблюдатель находится на поверхности звезды, испытывающей гравитационный коллапс. При приближении к источнику сильного гравитационного поля возникают приливные гравитационные силы, которые испытывает любое тело, имеющее конечные размеры. Это происходит из-за того, что сильные поля тяготения всегда неоднородны по составу и поэтому на различные точки таких тел действуют неодинаковые силы тяготения.
В процессе падения противоборствующие силы давления вещества звезды уже не оказывают никакого сопротивления нарастающей силе тяготения, поэтому поверхность звезды достигнет гравитационного радиуса, пересечет его и будет неудержимо продолжать сжиматься дальше.
Так как процесс сжатия остановиться не может, то за короткий промежуток времени (по часам на поверхности звезды) звезда сожмется в точку, а плотность вещества станет бесконечной, т.е. звезда достигает сингулярного состояния.
При приближении к сингулярному состоянию приливные гравитационные силы также стремятся к бесконечности. Это значит, что любое тело будет разорвано приливными силами. Если тело находится под горизонтом, то избежать сингулярности невозможно.
Для черной дыры, например, с массой в десять масс Солнца время падения в сингулярность составляет всего одну стотысячную долю секунды. Любые попытки вырваться из черной дыры приведут к уменьшению промежутка времени вхождения в сингулярное состояние. Чем меньше масса и размер черной дыры, тем больше приливные силы на ее горизонте.
Например, для черной дыры с массой в тысячу масс Солнца приливные силы соответствуют давлению 100 атм. В окрестности сингулярного состояния огромные приливные силы приводят к изменению физических свойств.
Если переходить из внешнего пространства через поверхность горизонта внутрь черной дыры, то в формулах, описывающих четырехмерное пространство-время, координата времени заменяется радиальной пространственной координатой , т.е. время превращается в радиальное пространственное расстояние, а это расстояние и есть время.
Расстояние от горизонта до центра черной дыры, конечно, значит, и промежуток времени, в течение которого могут существовать тела внутри черной дыры, конечен. Например, для черной дыры с массой в 10 масс Солнца он составляет t »10 - 4 с. Внутри черной дыры к сингулярности сходятся все стрелы времени, и любое тело будет разрушено, а пространство и время распадаются на кванты.
Так, квант времени характеризуется величиной t pl »10 - 44 с, а планковская длина кванта pl »10 - 33 см.
Следовательно, непрерывный поток времени в сингулярности состоит из квантов времени, подобно тому, как поток воды в струе при ее прохождении через сито разбивается на мельчайшие капельки. В связи с этим не имеет смысла спрашивать, что будет потом.
Понятия "раньше" и "позже" полностью теряют смысл: квант времени разделить на еще меньшие части принципиально невозможно, как нельзя, например, разделить на части фотон.
При переходе к квантовым процессам все в большей степени проявляется связь энергии и времени.
Однако в дальнейшем при описании процессов не обойтись без понятия физического вакуума и его квантовых свойств.
Согласно современным представлениям вакуум не является пустотой, а представляет собой "море" всевозможных виртуальных частиц и античастиц, которые не проявляются как реальные частицы.
Этот вакуум "кипит", непрерывно порождая на короткое время пары виртуальных частиц и античастиц, которые мгновенно исчезают. В реальные частицы и античастицы они превратиться не могут.
В соответствии с соотношением неопределенностей Гейзенберга , произведение времени жизни Dt виртуальной пары частиц на их энергию DW порядка постоянной Планка h.
Если же на физический вакуум наложить какое-либо сильное поле (например, электрическое, магнитное и т.д.), то под воздействием его энергии некоторые виртуальные частицы могут стать реальными, т.е. в сильном поле происходит рождение реальных частиц из физического вакуума за счет энергии этого поля.
Например, в сильном электрическом поле из вакуума рождаются электроны и позитроны. При изучении свойств физического вакуума около вращающейся черной дыры теоретически доказано, что должно происходить рождение квантов излучения за счет энергии вихревого поля тяготения.
Так как виртуальные частицы и античастицы рождаются в вакууме на некотором расстоянии друг от друга, то в случае наличия вихревого поля тяготения черной дыры частица может родиться вне горизонта, а ее античастица под горизонтом. Это означает, что частица может улететь в космическое пространство, античастица же упадет в черную дыру.
Следовательно, они уже никогда не могут вновь соединиться и аннигилировать. Поэтому в пространстве возникнет поток частиц, излученный черной дырой, который уносит с собой часть ее энергии. Это приведет к уменьшению массы и размеров черной дыры. Такой процесс излучения подобен тому, когда поверхность тела нагрета до определенной температуры.
Так, для черной дыры в 10 масс Солнца температура составляет »10 - 8 К. Чем, больше масса черной дыры, тем меньше ее температура, и, наоборот, чем меньше масса, тем выше температура. Так, черная дыра с массой m »10 12 кг и размером в атомное ядро будет иметь мощность квантового испарения »10 10 Вт на протяжении »10 10 лет при температуре T»10 11 К. Когда масса черной дыры уменьшится до m»10 6 кг, а температура достигнет Т»10 15 К, процесс излучения приведет к взрыву и за 0,1 с выделится количество энергии, сравнимой со взрывом 10 6 мегатонных водородных бомб.