Fraser „Kér egy űrhajót”, Dr. Paul Matt Sutter - miért nevezzük a Nagyrobbanást szingularitásnak, amikor a fekete lyukakat is szingularitásoknak nevezzük?
Az univerzum véletlen egybeesésekkel tele. Vagy a Pac Man köd vagy a Varázsló köd alakja. Vagy mint a Force Awakens és minden más Csillagok háborúja filmje, a véletlenek mindenütt megtalálhatók.
De itt egy nagyon furcsa véletlen egybeesés, és ennek köze van az univerzum természetéhez. Kövess velem itt.
Vegyük fontolóra a fekete lyukakat, ezt a témát már sokszor megvitattuk ezen a csatornán. Ha eleget néztél videóinknak, akkor tudod, hogy a fekete lyuk egy olyan térségi terület, ahol az anyag és az energia olyan sűrűen van masztálva, hogy a gravitációs menekülési sebesség meghaladja a fény sebességét.
Nem tudjuk, hogy milyen nagy fekete lyukak vannak, de valószínű, hogy egy végtelen sűrűségű régióba kerültek, amelyet szingularitásnak hívnak.
Szingularitás, szingularitás ... hol hallottuk ezt a szót korábban? Ray Kurzweil és a legénység technikai szingularitjainak kivételével.
Ez a szó akkor merül fel, amikor az Világegyetem kialakulásáról beszélünk; a nagy Bumm. A kezdetektől, 13,8 milliárd évvel ezelőtt, az egész világegyetemben mindent lebontottak egy végtelen sűrűségű régióba. Aztán egy másodperc töredékével minden kifelé haladt.
A csillagászok ezt a végtelen sűrűségű régiót a Nagyrobbanás szingularitásnak nevezik.
Ez nem lehet csak véletlen, nem igaz? Ugyanaz a szó. Ez ugyanaz a szó!
A Big Bang szingularitása csak egy igazán nagy fekete lyuk szingularitás volt? Fekete lyuk, benne az univerzum tömegével?
Be kell vallanom, ez a kérdés kissé meghaladja a fizetési osztályomat. A tudomány teljes magyarázatához azt gondoltam, hogy beteszek egy csengetőt. Dr. Paul Matt Sutter asztrofizikus az Ohio Állami Egyetemen és a Trieszt Csillagászati Megfigyelő Intézetén.
Paul a kozmikus ürességekre szakosodott, ugyanakkor bőven ismer a Big Bangról és a fekete lyukakról. Elértem Paulot a Ask a Spaceman podcastjának sorozatán, és ezt a csengetőt rám dobtam.
Hé Paul, mi a különbség a nagy robbanást képező szingularitás és a fekete lyuk szingularitás között?
1. Az egész világegyetem egy igazán hatalmas fekete lyukból indult?
Paul: Köszönöm, Fraser. Tehát, amikor a szingularitásokra gondolunk, fontos szem előtt tartani, hogy mi a szingularitás. A szingularitás a végtelen sűrűség helye, és ez nem igazán dolog. Ez csak azt jelenti, hogy a matematika, amelyet a dolog leírására használunk, lebontották. Mint ahogyan a válaszok végtelenségét is megkapjuk, amikor megpróbáljuk kiszámítani, hogy mi folyik. Amennyire tudjuk, az ilyen dolgok, ezek a bontások a matematikában, két helyen történnek. Az egyik a fekete lyuk közepén van, ahol a cuccokat annyira összenyomják, hogy már nem tudjuk követni a matematikát, a másik pedig a nagyon korai világegyetemben van, amikor az egész univerzum ilyen apró kötetre van összetörve. olyan nagy sűrűséggel, hogy már nem tudjuk követni a matematikát. Szóval ez az egyetlen dolog, ami közös - hogy létezik a szingularitás, ami azt jelenti, hogy már nem tehetjük meg a matematikát.
Paul: És annak ellenére, hogy azonosak, nagyon-nagyon különböznek egymástól. A fekete lyuk szingularitása egy pont az űridőben - ahogyan az univerzumban élsz, és mutass rá - van egy olyan szingularitás, mint jobbra, oda-vissza, oda-vissza. Ez egy része a világegyetemnek, amelyet beágyazott a nagyobb univerzumba, míg a Nagyrobbanás szingularitása az egész világegyetem. Más a helyzet, ha az egész világegyetem olyan hihetetlenül nagy sűrűségűen van tömörítve, hogy matematikánk már nem tudja nyomon követni.
2. Miért nem összeomlott vissza a korai világegyetem egy fekete lyukba?
Paul: Ó, ez egy nagyon jó kérdés, Fraser. Ezekre a hihetetlenül magas sűrűségre gondolsz a korai világegyetemben, és természetes, hogy csoda miért nem csak úgy viselkedett, mintha egy fekete lyuk viselkedik, és végtelen sűrűségre zuhan - miért is zavarja a tágulást? És itt fontos emlékezni arra, hogy milyen különféle fekete lyukak vannak a korai világegyetemtől. Mindkét esetben az általános relativitáselméletet alkalmazzuk - ezek a gravitációs törvények - szabályozzák e rendszerek törvényeit. De ugyanazt az egyenletkészletet használjuk a különböző forgatókönyvekben. A különféle dolgok leírására használjuk őket. A fekete lyuk egy speciális megoldás Einstein általános relativitáselmélet-egyenleteire, és ez a megoldás abból adódik, hogy felteszi a kérdést: „Ha egy csomó cuccot odaviszem oda, és hihetetlenül nagy sűrűségre tömörítem, mi történik?” A válasz az, hogy szingularitást kap az eseményhorizontja. Ez a forgatókönyv matematikájának egyik konkrét megoldása.
Paul: De a korai világegyetemben másképp van megoldásunk - másképp folyik a dolgunk. Ez egy más univerzum. A fekete lyuk megoldása statikus - rögzített, változatlan az idővel. Ez egy feltételezés a matematikában. De a korai világegyetemben a dolgok megváltoznak. Ez egy másik kérdéscsoport, amelyet megpróbálunk megválaszolni, amikor az általános relativitáselméletet alkalmazzuk a korai univerzumra: „Ha az egész univerzumot egyenletesen kitöltsem egy csomó anyaggal, mit csinál az egész univerzum?” Ez más kérdés, mint a fekete lyukakról feltett kérdés, és így más választ kapunk. Tehát annak ellenére, hogy hihetetlenül nagy sűrűséggel bírunk, a matematikai megoldás leírja azt, mivel az univerzum időbeli fejlődését írjuk le, más választ kapunk, mint amit a fekete lyuk bitjeinél kapunk. És amikor a korai világegyetemről van szó - amikor egyenletesen tölti fel egy rakással és megkérdezi, mi a fene történik az univerzummal, akkor csak két válasz van. Vagy az univerzumban levő dolgok összeomlanak és összehúzódnak, vagy az univerzumban levő dolgok az univerzum kibővüléséhez vezetnek. És attól függ, hogy miből készül az univerzum, és eléggé könnyen kiderül, hogy az univerzum olyan dolgokból készül, amelyek növelik. Fontos az idő evolúció összetevője - meghatározza a különbséget a korai világegyetemben és a fekete lyukban zajló események között.
3. Lehetnek-e fekete lyukak a korai univerzumban, mert ilyen nagy sűrűségű?
Paul: Ó, igen, nagyon okos, Fraser. Látom, hová megy vele. Hihetetlenül magas sűrűséggel gondolja, hogy vajon egy apró darab a világegyetemből kiszorult-e, és fekete lyukat készített. Talán azokban a korai mikrosekundumokban. És miért nem lehetne, hogy a fekete lyuk kiterjedjen az egész világegyetem többi részének elfogyasztására? És a kulcs itt nem a sűrűségről szól, hanem a sűrűségbeli különbségekről. A fekete lyukat elválasztja tőlem az, hogy ez sűrűbb, mint én, vagy legalábbis remélem. Ez az, ami fekete lyukká teszi. Sokkal vastagabb, mint a környéke. De ahhoz, hogy ez a fekete lyuk kialakuljon, volt egy kis extra cucc, mint például a zsebében, mint egy extra gázfelhő vagy egy csillag, kissé nagyobb a sűrűsége, mint a normál. Ezután a gravitáció képes működni, és elkezdi behúzni több dolgot, és még sok más dolgot, és még többet, építeni és építeni, amíg meg nem kapja a gravitációs összeomlást, amely egy fekete lyukhoz vezet.
Paul: De a korai világegyetemben minden egységes volt. A gravitációban nem volt különbség. Igen, hihetetlenül nagy sűrűségű, de ha vissza lehetne vinni oda, és valóban túlélni, akkor semmilyen gravitációs vonzást nem érezne, mert minden irány azonos sűrűségű. Minden irányban azonos mennyiségű cucc vesz körül - nincs gravitáció. Mindez eltörli egymást. Tehát nincs lehetőség a fekete lyuk kialakulására, mivel az univerzum egyetlen pontja nem sűrűbb, mint bármelyik más, tehát az összes gravitáció megszűnik, és nem kapsz semmit. Nincs fekete lyuk - csak sokkal később kerülnek a színpadra, sokkal később az univerzum evolúciójában, és addigra az univerzum olyan nagy, hogy a fekete lyukak nem befolyásolhatják az általános evolúciót.
4. Jelenleg az univerzum bővül - összeomlik-e valaha?
Paul: Igen, sok asztrofizikus és kozmológus aggódik ez évtizedekkel ezelőtt - gondoltuk, hogy igen, lehet, hogy az univerzum most bővül, de talán egy kicsit túl sok cucc van benne - talán ez a expanzió lelassul, leáll, majd fordítva, és akkor ebbe a hatalmas nagy válsághelyzetbe kerülünk, a Nagyrobbanással ellentétben.
Paul: De kiderül, hogy a sötét energia van itt, és a sötét energia felgyorsítja az univerzum terjeszkedését, tehát nemcsak az, hogy az univerzum minden nap egyre nagyobb és nagyobb, hanem egyre gyorsabb is. És ez, nos, az a szar.
Ez elég nyitottnak és zártnak hangzik, de van még ezen az úton. Ha elveszi az egész világegyetem tömegét és energiáját, és fekete lyukká alakítja, akkor majdnem pontosan ugyanolyan sűrűségű lesz, mint maga az univerzum, és egy eseményhorizontja nagyobb, mint a megfigyelhető univerzum.
Ez azt jelenti, hogy valójában egy fekete lyukban élünk? Meg tudnánk mondani a különbséget?
Podcast (audio): Letöltés (időtartam: 5:13 - 4,8 MB)
Feliratkozás: Apple Podcast | Android | RSS
Podcast (videó): Letöltés (időtartam: 5:35 - 66,3 MB)
Feliratkozás: Apple Podcast | Android | RSS
