Цагаан нүх нь цаг хугацаагаар аялах боломжийг нээж өгдөг

2024 Зохиолч: Seth Attwood | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2023-12-16 16:12

Цагаан нүх байх магадлалыг анх 1964 онд онолын астрофизикч Игорь Новиков дэвшүүлсэн.

Цагаан нүх бол Эйнштейний талбайн тэгшитгэлийн шийдлийн нэг хэсэг гэж таамагласан орон зайн цаг хугацааны таамаглалын бүс юм.

Гэхдээ тайлбарлахад хялбар байдаг тул хар нүхнүүдээс эхэлье. Үхэж буй том одны төв нь өөрөө дайрах үед хар нүх үүсдэг. Бүхэл бүтэн массыг хязгааргүй бага хэмжээгээр шахаж гаргадаг. Тэдний таталцал маш их болж, гэрэл хүртэл түүнээс зугтаж чадахгүй.

Цагаан нүхнүүд нь хар нүхний яг эсрэгээрээ байдаг: хар нүхний үйл явдлын давхрагаас юу ч зугтаж чадахгүй ч цагаан нүхний үйл явдлын тэнгэрийн хаяанд юу ч орж чадахгүй. Энгийнээр хэлэхэд цагаан нүх бүх зүйлийг нулимж, юу ч орохгүй.

Цагаан нүхний тухай ойлголт нь маш нарийн төвөгтэй юм. Тиймээс бид үүнийг жижиг хэсгүүдэд тайлбарлахыг хичээсэн. Энэ нийтлэлийн төгсгөлд та энэхүү сонирхолтой үзэгдлийн талаар илүү ихийг мэдэж авах болно.

Цагаан нүх байдаг уу?

Цагаан нүх бол зүгээр л онолын математикийн ойлголт бөгөөд орчлон ертөнцөд ажиглагдаагүй. Цагаан нүхний тухай ихэнх хэлэлцүүлэг таамаглал, хэрэгжих боломжгүй, бодит бус гэсэн үгсийн эргэн тойронд эргэлддэг.

Эдгээр нь харьцангуйн ерөнхий хуулиудын боломжит шийдэл бөгөөд хэрэв мөнхийн хар нүхнүүд байдаг бол орчлон ертөнцөд цагаан нүхнүүд бас байх ёстой гэсэн санааг илэрхийлдэг.

Тэд масс, цэнэг, өнцгийн импульс зэрэг шинж чанаруудтай байх ёстой боловч цагаан нүхэнд ойртож буй бүх зүйл (гэрлийн хурдтай байсан ч) хэзээ ч хүрч чадахгүй. Онолын хувьд таныг дотогшоо татах хангалттай энерги манай орчлонд байхгүй.

Тэд термодинамикийн хоёр дахь хуулийг зөрчиж байна

Цагаан нүхийг бодит бус гэж үзэх гол шалтгаануудын нэг нь термодинамикийн хуульд харшлах энтропийг бууруулдаг явдал юм.

Термодинамикийн хоёрдугаар хуульд орчлон ертөнцийн нийт энтропи байнга нэмэгдэж байдаг тул энтропийн өөрчлөлт үргэлж эерэг байдаг гэж хэлдэг. Ийм учраас цагаан нүхнүүд бидний орчлон ертөнцийн өнөөгийн загварт тохирохгүй байна.

Цагаан нүхний нотолгоо

Цагаан нүхний талаарх нотлох баримт, мэдээлэл тодорхойгүй хэвээр байгаа ч 2006 онд Нейл Гэрэлийн Свифтийн ажиглалтын төвөөс илрүүлсэн GRB 060614 нэртэй гамма-цацрагт тэсрэлт нь цагаан нүхний анхны бүртгэгдсэн үйл явдал гэж тооцогддог.

Ердийн GRB-ээс ялгаатай нь хэдхэн секунд үргэлжилдэг GRB 060614 эрлийз тэсрэлт нь гайхалтай 102 секунд үргэлжилсэн боловч суперноватай холбоогүй байв. Энэ нь хар нүх болон гамма-цацрагийн тэсрэлт ялгаруулдаг бусад төрлийн селестиел биетүүдийн талаарх өмнөх шинжлэх ухааны зөвшилцөлд эргэлзээ төрүүлэв.

Цагаан нүхнүүд нь харанхуй бодисыг бүрдүүлдэг

2018 онд эрдэмтэд микроскопийн диаметртэй цагаан нүхнүүд харанхуй бодисыг бүрдүүлдэг гэж үзсэн. Ийм жижигхэн цагаан нүхнүүд ямар ч цацраг ялгаруулахгүй бөгөөд гэрлийн долгионы уртаас богино байдаг тул тэдгээр нь үл үзэгдэх болно.

Хар матери нь манай орчлон ертөнцийн 27 орчим хувийг эзэлдэг бөгөөд түүний орон нутгийн нягт нь нэг куб парсек тутамд нарны массын 1 орчим хувийг эзэлдэг. Энэхүү цагаан нүхтэй нягтралыг тооцоолохын тулд багийнхан 10,000 шоо километр тутамд нэг микроскопийн цагаан нүх (грамын саяны нэг орчим ба протоноос хамаагүй бага) шаардлагатай гэж тооцоолжээ.

Цагаан нүхнүүд Big Bang-аас өмнө ч байж болно

Судлаачдын дэвшүүлсэн өөр нэг сонирхолтой онол бол цагаан нүхнүүд Их тэсрэлтийг тайлбарлаж болох юм, учир нь энэ нь асар их хэмжээний бодис, энерги аяндаа үүссэн өөр нэг тохиолдол юм.

Үнэн хэрэгтээ, Big Bang нь цагаан нүхний дэлбэрэлтийн үр дүнд үүссэн гэж маргаж байсан бөгөөд энэ нь хар нүхэнд шингэсэн бүх бодис, мэдээллийг гадагшлуулсан гэж үздэг.

Мэдээжийн хэрэг, бид онол зөв эсэхийг мэдэхгүй ч дахин хэлэхэд амьдрал цагаан нүхнээс үүссэн гэж бодохоор инээдтэй юм.

Цагаан нүх, хар нүх нь өтний нүхээр холбогдсон

Цагаан нүх байдаг эсэхийг судлах гол шалтгаануудын нэг нь тэд хар нүхний төвд юу болж байгаа тухай нууцыг тайлж чаддаг явдал юм. Оруулсан бүх мэдээлэл юу болох вэ?

Хэд хэдэн онолууд хар нүхний нөгөө үзүүрт цагаан нүх байдаг гэж үздэг. Хар нүхэнд шингэсэн бүх бодис, мэдээлэл нь цагаан нүхээр өөр орчлон руу шидэгддэг.

Хар нүхний "орох" ба цагаан нүхний "гарц" нь огт өөр хоёр ертөнцтэй холбоотой байж болох юм. Мөн энэ холболтыг боломжтой болгодог зүйлийг өтний нүх гэж нэрлэдэг: үүнийг хоёр төгсгөлтэй, огторгуйн өөр өөр байршилтай хонгил гэж үзэж болно.

Харьцангуйн ерөнхий онол нь өтний нүхнээс тогтсон бодит тэгшитгэлтэй боловч орчлон ертөнцөд хараахан ажиглагдаагүй байна. Хорхойн нүх нь богино зай (хэдэн метр), хэт хол зай (сая сая гэрлийн жил) эсвэл өөр өөр ертөнцийг холбож чаддаг.

1935 онд эрдэмтэд Эйнштейний харьцангуйн ерөнхий онолыг ашиглан Шварцшильд өтний нүх гэж нэрлэгддэг 1-р төрлийн өтний нүхийг нээсэн. Шварцшильд хэмжигдэхүүн бүхэлдээ цагаан нүх, хар нүх болон үйл явдлын давхрагад өтний нүхээр холбогдсон хоёр тусдаа ертөнцөөс бүрдэнэ.

Шварцшильдын шийдэл нь эерэг ба сөрөг квадрат язгуур гэсэн хоёр бодит тэгшитгэлтэй. Сүүлийнх нь хар нүх цаг хугацааны хувьд ухарч байгаа гэж тайлбарладаг бөгөөд энэ нь мөн цагаан нүх юм.

Цагаан нүх нь цаг хугацаагаар аялах боломжийг нээж өгдөг

Тодорхой нөхцөлд өтний нүх нь сансар огторгуйн хоёр цэгийн оронд цаг хугацааны хувьд хоёр цэгийг холбож чаддаг. Тиймээс хар нүхэнд залгигдсан биет нь өтний нүхээр дамжин өнгөрч, цаг хугацааны [эсвэл орон зайн] өөр бүсэд цагаан нүх болон дэлбэрч болно.

Гэсэн хэдий ч үзэл баримтлал нь олон тооны сул талуудтай байдаг. Жишээлбэл, хар нүхэнд унасан биет түүний асар их таталцлыг тэсвэрлэх чадваргүй болно. Мөн өтний нүх нь гайхалтай тогтворгүй тул тэр даруй өөрөө нурах болно.

Гэсэн хэдий ч зарим физикчид өтний нүх (хэрэв байгаа бол) орон зай, цаг хугацааны аль алинд нь аялах боломжтой гэдгийг харуулсан. Нобелийн шагналт Калифорнийн Технологийн Институтын профессор Кип Торн эдгээр гурван үзэгдэл (хар нүх, өтний нүх, цагаан нүх) нь хүн төрөлхтөнд цаг хугацааны (мянган жил) нааш цааш аялах боломжийг олгодог гэж үзсэн.

Үнэнийг хэлэхэд цагаан нүхний тухай олон зуун онол байдаг ч эрдэмтэд тэдний оршин тогтнохыг батлах итгэл үнэмшилтэй нотлох баримт олоогүй байна. Магадгүй бидний өргөн уудам нууцлаг орчлонд тэдэнд зориулсан газар ч бий.