Astronomija

Brzina ringularnosti

Brzina ringularnosti


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Koliko je brza ringularnost1 predenje? Predenje crnih rupa stvara se od zvijezda koje se vrte.

Kutni moment "matične" zvijezde mora se sačuvati, pa se vrteće crne rupe vrte mnogo brže od njihove "roditeljske" zvijezde.

Budući da crne rupe uglavnom imaju manju masu od matične zvijezde, a masa se nalazi samo u maloj količini prostora, tada bi se ringularnost trebala vrtjeti nevjerovatno brzo.

Ringularnost je prsten koji sadrži svu masu crne rupe, a nalazi se u središtu i gotovo je beskrajno sitan, pa se mora vrtjeti gotovo beskrajno brzo.

Može li se okretati brže od c? Postoji li način da se zna može li se kršiti SR unutar tako izuzetno gustih predmeta?

1Prstenasta singularnost


$$ K_ text {min} = 2 pi sqrt {a ^ 2 + 3 (ma ^ 2) ^ {2/3}} tag {1} $$

gdje su količine $ m $ i $ a $, obje koje imaju jedinice dužine, definirane su sa $$ m = frac {GM} {c ^ 2} hskip2cm a = frac {J} {Mc}. tag {2} $$

Maksimalni spin je a = m (ekstremna Kerrova crna rupa), granični slučaj između crne rupe i gole singularnosti.

Više detalja o kiralnoj anomaliji ovdje: https://physics.stackexchange.com/a/469282/


Dodavanje brzine: Fizičko značenje nesigurnosti u c?

U izvođenju relativističke formule za dodavanje brzina, Lorentzov faktor ispada. Matematički, formula djeluje za inercijske okvire s relativnom brzinom c, pa čak daje odgovor na Einsteinovo poznato pitanje o tome što se događa ako vozite brzinom svjetlosti i uključite farove.

Međutim, postoji li fizičko značenje ovoga? Masivni izvori svjetlosti ne mogu doseći c jer bi potrebna energija bila beskonačna. Ali postoji li neki okvir (QFT možda?) U kojem se foton raspada na više fotona tako da se jedan od njih može smatrati "quot farovima", a drugi kao "quotlight od farova"?


3 odgovora 3

Kratka napomena u svjetlu nekih komentara: Interpretiram pitanje da postavljam pitanje brzine bijega iz crne rupe koja sadrži golu singularnost, a ne brzinu bijega iz same singularnosti. Brzina izlaska na singularitetu nije definirana jer GR ne može opisati geometriju u tom trenutku.

U svakom slučaju, prikladan način za opisivanje brzine bijega iz crne rupe je pisanje metrike pomoću Gullstrand-Painlevé koordinata. U tim koordinatama prostor-vrijeme teče prema crnoj rupi, a brzina bijega je jednostavno brzina dotoka. Ovo je obično poznato kao River Model, jer je analogija sa objektima koje zalijeva rijeka koja teče. Za hrabre, detalji su dati u radu Rečni model crnih rupa.

Riječni model može se koristiti za opisivanje rotirajućih crnih rupa poput Gargantue, ali matematika koja je uključena zastrašujuće je teška. Međutim, postoji još jedna klasa crne rupe koja može imati gole singularnosti, a to je nabijena nerotirajuća crna rupa opisana Reissner-Nordströmovom metrikom. Ovo je mnogo jednostavnije i brzina izlaska može se lako izračunati.

Dakle, ako ste sretni zbog toga što se vaša gola singularnost mijenja i ne rotira, umjesto da se puni i rotira, evo kako izračunati brzinu bijega.

U koordinatama Gullstrand-Painlevé koordinate brzine dotoka Reissner-Nordströmove crne rupe u funkciji radijalne udaljenosti $ r $ (za detalje pogledajte članak Modela rijeke):

Budući da nas zanima samo opće ponašanje, pretvorit ću ovo u geometrizirane jedinice i normalizirati Schwarzschildov radijus u jedinicu. Ovo pojednostavljuje jednadžbu na:

U ovim jedinicama ekstremna crna rupa ima naboj od $ Q = 0,5 $, tako da $ Q lt 0,5 $ izgleda izvana kao obična crna rupa s horizontom događaja, a $ Q ge 0,5 $ je gola singularnost. Ako grafički prikažem $ v ^ 2 $ (vidjet ćete zašto u trenutku grafički prikažem $ v ^ 2 $) prema $ r $ za niz različitih naknada, rezultati će izgledati ovako:

Crvena linija je nenapunjena crna rupa, a kako očekujemo brzina bijega ide na $ 1 $ (tj. $ C $) pri $ r = 1 $ (tj. $ R = r_s $).

Zelena linija je za $ Q = 0,4 $, a brzina bijega ide na $ c $ pri $ r = 0,8r_s $, tako da se horizont događaja malo smanjio. Međutim, ako pogledate ponašanje unutar horizonta, brzina bijega raste, a zatim ponovno pada i vraća se na $ c $ pri $ r = 0,2r_s $. Ovo je mjesto horizonta unutarnjih događaja.

Za ekstremnu crnu rupu, $ Q = 0,5 $, brzina bijega raste na $ c $ pri $ r = 0,5r_s $, ali zatim ponovno pada. Postoji jedan horizont na $ r = 0,5r_s $.

Konačno, za golu singularnost $ Q = 0,6 $, brzina izlaska nikada ne dostiže $ c $, tako da nema horizonta.

Međutim, dogodi se nešto prilično čudno kod malih $ r $ za sve nabijene crne rupe. $ v ^ 2 $ pada na nulu, a zatim postaje negativan. Negativna vrijednost $ v ^ 2 $ znači da je brzina bijega zamišljena. Ovo se generalno tumači kao da Reissner-Nordströmova metrika prestaje biti fizički značajna pri manjim vrijednostima $ r $.

Dakle, podložno brigama zbog ponašanja na malim $ r $, jednostavno je izračunati brzinu bijega i to ne čini ništa posebno čudno. U principu se isti proračun može izvršiti za rotirajuću crnu rupu, ali kao što sam rekao na početku to je veliki skok u poteškoćama, pa ću to prepustiti Kip Thorneu.


Sadržaj

Nakon klasičnog obrazovanja u jezuitskoj srednjoj školi, Collège du Sacré-Coeur, u Charleroi, Lemaître je sa 17 godina počeo studirati građevinarstvo na Katoličkom sveučilištu u Louvainu. 1914. godine prekinuo je studij da bi služio kao topnički časnik u belgijskoj vojsci za vrijeme Prvog svjetskog rata. Na kraju neprijateljstava, primio je belgijski ratni krst dlanovima. [12]

Nakon rata studirao je fiziku i matematiku i počeo se pripremati za dijecezansko svećenstvo, a ne za jezuite. [13] Doktorirao je 1920. godine s tezom pod naslovom Približavanje fonkcija plusieurs varijabli (Aproksimacija funkcija nekoliko stvarnih varijabli), napisan pod vodstvom Charlesa de la Vallée-Poussina. [14] Za svećenika ga je zaredio 22. septembra 1923. kardinal Désiré-Joseph Mercier. [15] [16]

1923. postao je naučni saradnik u astronomiji na Cambridge UK, provevši godinu dana u Kući svetog Edmunda (danas koledž St Edmund's, Univerzitet u Cambridgeu). Radio je s Arthurom Eddingtonom, koji ga je upoznao sa modernom kosmologijom, zvjezdanom astronomijom i numeričkom analizom. Sljedeću godinu proveo je na Opservatoriji koledža Harvard u Cambridgeu u Massachusettsu, zajedno s Harlowom Shapleyem, koji je upravo stekao reputaciju svojim radom na maglicama, i na Massachusetts Institute of Technology (MIT), gdje se prijavio za doktorski program iz znanosti.

Po povratku u Belgiju 1925. godine postao je honorarni predavač na Katoličkom sveučilištu u Louvainu i započeo izvještaj objavljen 1927. godine. Annales de la Société Scientifique de Bruxelles (Anali Naučnog društva iz Brisela) pod naslovom "Un Univers homogène de masse constante et de rayon croissant rendant compte de la vitesse radiale des nébuleuses extragalactiques" ("Homogeni univerzum konstantne mase i rastućeg radijusa koji uzima u obzir radijalnu brzinu ekstragalaktičkih maglina"), koja je kasnije da mu donese međunarodnu slavu. [2] U ovom izvještaju predstavio je novu ideju da se svemir širi, a koju je izveo iz Opće relativnosti. Ovo je kasnije postalo poznato kao Hubbleov zakon, iako je Lemaître bio prvi koji je dao promatračku procjenu Hubbleove konstante. [17] Početno stanje koje je predložio uzet je kao Einsteinov vlastiti model statičkog svemira konačne veličine. List je imao malo utjecaja jer astronomi izvan Belgije nisu čitali časopis u kojem je objavljen. Arthur Eddington navodno je pomogao prevesti članak na engleski jezik 1931. godine, ali njegov dio koji se odnosi na procjenu "Hubbleove konstante" nije uključen u prijevod iz razloga koji su dugo bili nepoznati. [18] [7] Ovo pitanje pojasnio je 2011. Mario Livio: Lemaître je te paragrafe sam izostavio prilikom prevođenja rada za Kraljevsko astronomsko društvo, u korist izvještaja o novijim radovima na tu temu, budući da su u to vrijeme Hubbleovi proračuni već bili poboljšan u odnosu na ranija Lemaître. [4]

U to vrijeme, Einstein, iako nije izuzeo matematiku Lemaîtreove teorije, odbio je prihvatiti da se svemir širi. Lemaître se prisjetio svog komentara "Vos računa da nije ispravio, a možda je i stas loš"[19] (" Vaši proračuni su tačni, ali vaša je fizika grozna "). Iste godine, Lemaître se vratio na MIT kako bi predstavio svoju doktorsku tezu o Gravitaciono polje u fluidnoj sferi jednolike invarijantne gustine prema teoriji relativnosti. [20] Nakon doktorata, imenovan je redovnim profesorom na Katoličkom univerzitetu u Louvainu.

1931. Arthur Eddington objavio je u Mjesečne obavijesti Kraljevskog astronomskog društva poduži komentar Lemaîtreova članka iz 1927. godine, koji je Eddington opisao kao "briljantno rješenje" za izvanredne probleme kosmologije. [21] Izvorni članak objavljen je u skraćenom prijevodu na engleski jezik kasnije 1931. godine, zajedno s nastavkom Lemaitrea koji je odgovorio na Eddingtonove komentare. [22] Lemaître je tada pozvan u London da učestvuje na sastanku Britanske asocijacije o vezi između fizičkog svemira i duhovnosti. Tamo je predložio da se svemir proširi od početne tačke, koju je nazvao "Praiskonski Atom". Ovu je ideju razvio u izvještaju objavljenom godine Priroda. [11] Lemaîtreova se teorija prvi put pojavila u članku za čitaoce o naukama i tehnologiji u izdanju Popular Science u decembru 1932. godine. [23] Lemaîtreova teorija postala je poznatija kao "teorija Velikog praska", slikoviti termin, šaljivo izražen tokom BBC-jevog radio emisije 1949. godine od strane astronoma Fred Hoyle-a, [24] [25] koji je bio zagovornik postojanog svemira i ostao je tako do njegove smrti 2001. godine.

Lemaîtreov prijedlog naišao je na skepsu njegovih kolega naučnika. Eddingtonu je Lemaîtreov pojam bio neugodan. [26] Einstein je to smatrao neopravdanim s fizičke točke gledišta, premda je ohrabrio Lemaitrea da razmotri mogućnost modela neizotropne ekspanzije, pa je jasno da nije u potpunosti odbacio taj koncept. Einstein je također cijenio Lemaîtreov argument da se Einsteinov model statičnog univerzuma ne može održati u beskonačnoj prošlosti.

Sa Manuelom Sandoval Vallartom, Lemaître je otkrio da intenzitet kosmičkih zraka varira u zavisnosti od geografske širine jer ove nabijene čestice komuniciraju sa Zemljinim magnetnim poljem. [27] U svojim proračunima, Lemaître i Vallarta koristili su se MIT-ovim računarom diferencijalnog analizatora koji je razvio Vannevar Bush. Takođe su radili na teoriji primarnog kosmičkog zračenja i primenjivali je na svoja istraživanja magnetskog polja Sunca i efekata rotacije galaksije.

Lemaître i Einstein sastali su se u četiri navrata: 1927. u Briselu, u vrijeme Solvayeve konferencije 1932. u Belgiji, u vrijeme ciklusa konferencija u Briselu u Kaliforniji u januaru 1933. [28] i 1935. na Princetonu. 1933. godine na Kalifornijskom tehnološkom institutu, nakon što je Lemaître detaljno objasnio svoju teoriju, Einstein je ustao, zapljeskao i trebao bi reći: "Ovo je najljepše i najzadovoljnije objašnjenje stvaranja koje sam ikad slušao." [29] Međutim, postoji neslaganje oko izvještavanja o ovom citatu u tadašnjim novinama, i može biti da se Einstein nije pozivao na teoriju u cjelini, već samo na Lemaitrov prijedlog da bi kozmički zraci mogli biti ostaci artefakata početne "eksplozije".

1933, kada je nastavio sa svojom teorijom svemira koji se širi i objavio detaljniju verziju u Anali Naučnog društva iz Brisela, Lemaître je postigao svoje najveće javno priznanje. [30] Novine širom svijeta nazivale su ga poznatim belgijskim naučnikom i opisivale kao vođu nove kosmološke fizike. Takođe 1933. godine, Lemaître je bio gostujući profesor na Katoličkom univerzitetu u Americi. [31]

Kardinal Josef Van Roey ga je 27. jula 1935. imenovao počasnim kanonikom katedrale Malines. [32]

Izabran je za člana Papinske akademije nauka 1936. godine i tamo je preuzeo aktivnu ulogu, služeći kao njen predsjednik od marta 1960. do svoje smrti. [33]

1941. godine izabran je za člana Kraljevske akademije nauka i umjetnosti u Belgiji. [34] 1946, objavio je svoju knjigu o L'Hypothèse de l'Atome Primitiv (Hipoteza o iskonskom atomu). Iste je godine preveden na španski, a 1950. na engleski. [ potreban citat ]

Do 1951. papa Pio XII izjavio je da Lemaîtreova teorija pruža znanstvenu potvrdu katoličanstva. [35] Međutim, Lemaître se negodovao zbog papine najave, rekavši da je teorija neutralna i da ne postoji veza niti kontradikcija između njegove religije i njegove teorije. [36] [37] [16] Lemaître i Daniel O'Connell, papin naučni savjetnik, nagovorili su Papu da ne spominje kreacionizam javno i da prestanu davati proklamacije o kosmologiji. [38] Lemaître je bio pobožni katolik, ali se protivio miješanju znanosti i religije, [38] iako je smatrao da ta dva polja nisu u sukobu. [39]

Tijekom 1950-ih polako je odustao od dijela svog nastavničkog rada, završivši ga u potpunosti kada je 1964. godine stekao emeritus status. 1962. godine, snažno protiv protjerivanja francuskih govornika s Katoličkog univerziteta u Louvainu, stvorio je pokret ACAPSUL zajedno sa Gérard Garitte u borbi protiv podjele. [40]

Tijekom Drugog vatikanskog sabora 1962–65., Papa Ivan XXIII. Zamolio ga je da sudjeluje u 4. zasjedanju Papinske komisije za kontrolu rađanja. [41] Međutim, budući da mu je zdravlje onemogućilo putovanje u Rim - pretrpio je srčani udar u decembru 1964. - Lemaître je zamjerio izražavajući iznenađenje što je izabran. Dominikanskom kolegi Pèreu Henriu de Riedmattenu rekao je da misli da je opasno za matematičara da se upušta izvan svog područja stručnosti. [42] Također je imenovan domaćim prelatom (Monsignor) 1960. od pape Ivana XXIII. [34]

Na kraju svog života bio je sve više posvećen problemima numeričkog izračunavanja. Bio je izvanredan algebraičar i aritmetički kalkulator. Od 1930. godine koristio je najsnažnije računske mašine tog vremena, Mercedes-Euklid. 1958. upoznao se sa univerzitetom Burroughs E 101, svojim prvim elektroničkim računarom. Lemaître je zadržao snažno zanimanje za razvoj računara i, još više, za probleme jezika i računarskog programiranja.

Umro je 20. juna 1966, ubrzo nakon što je saznao za otkriće kosmičkog mikrotalasnog pozadinskog zračenja, što je pružilo dodatne dokaze za njegov prijedlog o rođenju svemira. [43]

Lemaître je bio pionir u primjeni teorije opće relativnosti Alberta Einsteina na kosmologiju. U članku iz 1927. godine, koji je pre značajnog članka Edwina Hubblea prešao dvije godine, Lemaître je izveo ono što je postalo poznato kao Hubbleov zakon i predložio ga kao generički fenomen u relativističkoj kosmologiji. Lemaître je ujedno bio prvi koji je procijenio numeričku vrijednost Hubbleove konstante.

Einstein je bio skeptičan prema ovom radu. Kada se Lemaître obratio Einsteinu na Solvay-ovoj konferenciji 1927. godine, ovaj je istakao da je Alexander Friedmann predložio slično rješenje za Einsteinove jednadžbe 1922. godine, implicirajući da se radijus svemira vremenom povećavao. (Einstein je također kritizirao Friedmannove proračune, ali je povukao svoje komentare.) 1931. njegov annus mirabilis, [44] Lemaître je objavio članak u Priroda iznoseći svoju teoriju o "iskonskom atomu". [11]

Friedmann je bio hendikepiran životom i radom u SSSR-u, i umro je 1925. godine, ubrzo nakon što je izumio metriku Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker. Budući da je Lemaître cijelu karijeru proveo u Europi, njegov znanstveni rad u Sjedinjenim Državama nije toliko poznat kao Hubble ili Einstein, obojica dobro poznati u SAD-u zahvaljujući prebivalištu tamo. Ipak, Lemaîtreova teorija promijenila je tok kosmologije. To je bilo zato što je Lemaître:

  • Bio je dobro upoznat sa radom astronoma i dizajnirao je svoju teoriju da ima provjerljive implikacije i da bude u skladu s promatranjima vremena, posebno da objasni primijećeni crveni pomak galaksija i linearni odnos između udaljenosti i brzina
  • Predložio je svoju teoriju u pogodnom trenutku, budući da će Edwin Hubble uskoro objaviti svoj odnos brzine i daljine koji snažno podupire svemir koji se širi i, shodno tome, Lemaîtreovu teoriju Velikog praska
  • Studirao je kod Arthura Eddingtona, koji se pobrinuo da Lemaître dobije saslušanje u naučnoj zajednici.

I Friedmann i Lemaître predložili su relativističke kosmologije sa svemirom koji se širi. Međutim, Lemaître je prvi predložio da proširenje objašnjava crveni pomak galaksija. Dalje je zaključio da se morao dogoditi početni događaj "sličan stvaranju". Osamdesetih godina Alan Guth i Andrei Linde modificirali su ovu teoriju dodajući joj period inflacije.

Einstein je isprva otpustio Friedmanna, a zatim (privatno) Lemaitrea, govoreći kako ne vodi sva matematika ispravne teorije. Nakon objavljivanja Hubbleova otkrića, Einstein je brzo i javno podržao Lemaîtreovu teoriju, pomažući i teoriji i njenom predlagaču da brzo dobiju priznanje. [45]

Lemaître je takođe rano usvojio računare za kosmološke proračune. Prvi računar predstavio je na svom univerzitetu (Burroughs E 101) 1958. godine i bio jedan od izumitelja algoritma brze Fourierove transformacije. [46]

1931. Lemaître je prvi znanstvenik koji je predložio da se širenje svemira zapravo ubrzava, što je promatrački potvrđeno devedesetih godina promatranjem vrlo udaljene supernove tipa IA sa svemirskim teleskopom Hubble, što je 2011. donijelo Nobelovu nagradu za fiziku. [47] [48] [49]

1933. Lemaître je pronašao važno nehomogeno rješenje Einsteinovih jednačina polja opisujući sferni oblak prašine, Lemaître – Tolmanova metrika.

1948. Lemaître je objavio uglađeni matematički esej "Quaternions et espace elliptique" koji je pojasnio nejasan prostor. [50] William Kingdon Clifford kriptično je opisao eliptični prostor 1873. godine u vrijeme kada su verzori bili previše uobičajeni za spominjanje. [ dvosmislen ] Lemaître je razvio teoriju kvaterniona od prvih principa, tako da njegov esej može samostalno stajati, ali podsjetio je na program Erlangen [ potrebno daljnje objašnjenje ] u geometriji dok razvija metričku geometriju eliptičnog prostora. [ potreban citat ]

Lemaître je bio prvi teorijski kosmolog ikada nominiran 1954. za Nobelovu nagradu za fiziku zbog svog predviđanja svemira koji se širi. Izuzetno je bio nominiran za Nobelovu nagradu za hemiju 1956. godine za svoju teoriju prvobitnih atoma.

17. marta 1934. godine, Lemaître je od kralja Leopolda III primio Francqui nagradu, najvišu belgijsku naučnu odliku. [34] Predlagači su mu bili Albert Einstein, Charles de la Vallée-Poussin i Alexandre de Hemptinne. Članovi međunarodnog žirija bili su Eddington, Langevin, Théophile de Donder i Marcel Dehalu. Iste godine dobio je Mendelovu medalju Univerziteta Villanova. [51]

1936. Lemaître je dobio Prix Jules Janssen, najvišu nagradu Société astronomique de France, francuskog astronomskog društva. [52]

Još jedna razlika koju belgijska vlada rezervira za izuzetne naučnike dodijeljena mu je 1950. godine: desetogodišnja nagrada za primijenjene nauke za period 1933–1942. [34]

Godine 1953. dodijeljena mu je prva Eddingtonova medalja koju je dodijelilo Kraljevsko astronomsko društvo. [53] [54]

2005. Lemaître je izabran za 61. mjesto De Grootste Belg ("Najveći Belgijanac"), flamanski televizijski program na VRT-u. Iste godine publika je izglasala 78. mjesto Les plus grands Belges ("Najveći Belgijanci"), televizijska emisija RTBF-a.

17. jula 2018. Google Doodle proslavio je 124. rođendan Georgesa Lemaitrea. [55]

26. oktobra 2018. godine, elektroničkim glasanjem svih članica Međunarodne astronomske unije glasalo je 78% za preporuku promjene imena zakona Hubble u zakon Hubble-Lemaître. [6] [56]


Savjet 3: Koristite pravo rješenje za programiranje

Singularnosti nije lako uočiti u vašem robotskom kodu. Vrlo je normalno da ih ne primijetite dok svoj program ne preuzmete na robota i on se ponaša neobično. Do tada ste, međutim, već uklonili robota iz proizvodnje da biste ga reprogramirali.

Ali, ne mora biti tako. Posebnosti možete vrlo lako otkriti korištenjem pravog programskog rješenja.

RoboDK ima automatsko otkrivanje singularnosti. Neće vam dopustiti da programirate robota da se kreće kroz singularnost. Umjesto toga, dat će vam korisno upozorenje koje vam govori da bi preseljenje predstavljalo problem.

Na primjer, programirao sam primjer scenarija zavarivanja u RoboDK i rekao mi je: & # 8220Pokret nije moguć. Zglob 5 prelazi 0 stepeni. Ovo je singularnost i nije dozvoljeno za linearni pomak. & # 8221


Singularnost

Što zvijezda duže živi, ​​gušća postaje i što gušća postaje to sve veće izobličenje čini. Međutim, ovo iskrivljenje upućuje na singularnost. Dakle, što duže zvijezda živi to više iskrivljuje prostor-vrijeme prema singularnosti.

Singularnost je mjesto u kojem će zvijezde biti u budućnosti. Promatrač daleko od crne rupe usporeno vidi događaje u blizini zadnje rupe. Ako zasja snop svjetlosti u ovu crnu rupu, morat će zauvijek čekati, ali ipak ovaj snop svjetlosti nikada neće dostići singularnost.

Singularnost je mjesto u budućnosti zvijezda gdje gravitacija toliko izluđuje da se prostor i vrijeme ne mogu razlikovati. Iz opće relativnosti znamo da je ovo mjesto na kojem struktura prostornog vremena postaje singularna (otuda i naziv singularnost). Međutim, jednina (Ahad na arapskom أَحَدٌ) jedno je od 99 Božjih imena. U Kuranu se Bog zaklinje položajima zvijezda za koje se ispostavilo da nose njegovo ime:

Kur'an 56: 75-77

Kunem se položajima zvijezda, velika je psovka ako ste znali, to je plemeniti Kuran.

٧٥ فَلَا أُقْسِمُ بِمَوَاقِعِ النُّجُومِ
وَإِنَّهُ لَقَسَمٌ لَوْ تَعْلَمُونَ عَظِيمٌ
َّنَّهُ لَقُرْآنٌ كَرِيمٌ

Ovdje se Bog ne zaklinje samim zvijezdama, već njihovim mjestima (mawakeh na arapskom). Danas znamo da zvijezde iskrivljuju prostor-vrijeme u smjeru singularnosti, za koju se ispostavilo da nosi Božje ime: "Ahad أَحَدٌ".

Kako je nepismeni čovjek koji je živio prije 1400 godina mogao znati za singularnost?


Pitajte Ethana: Šta se dešava kad singularitet crne rupe ispari?

Horizont događaja crne rupe je sferno ili sferoidno područje iz kojeg nema ničega, čak ni. [+] svjetlost, može pobjeći. Iako se konvencionalno zračenje emituje izvan horizonta događaja, nejasno je gdje, kada ili kako se entropija / informacija kodirana na površini ponaša u scenariju spajanja. Ali mi vjerujemo da postoji srž jezgre crne rupe.

NASA Dana Berry, SkyWorks Digital, Inc.

Teško je zamisliti, s obzirom na punu raznolikost oblika koje materija poprima u ovom Univerzumu, da su milionima godina postojali samo neutralni atomi vodonika i gasa helijuma. Možda je podjednako teško zamisliti da će jednog dana, kvadrilionima godina, sve zvijezde potamniti. Ostat će samo ostaci našeg sada živahnog svemira, uključujući neke od najspektakularnijih objekata od svih: crne rupe. Ali čak ni oni neće trajati vječno. David Weber želi znati kako se to događa za ovonedeljni Ask Ethan pitajući:

Šta se događa kada crna rupa izgubi dovoljno energije uslijed hawking zračenja da njena gustina energije više ne podržava singularnost s horizontom događaja? Drugim riječima, šta se događa kada crna rupa prestane biti crna rupa uslijed hawking zračenja?

Da bi se odgovorilo na ovo pitanje, važno je razumjeti što je zapravo crna rupa.

Anatomija vrlo masivne zvijezde tokom cijelog života, koja je kulminirala Supernovom tipom II. [+] jezgru ponestaje nuklearnog goriva.

Crne rupe se uglavnom stvaraju tokom kolapsa masivne jezgre zvijezde, gdje se istrošeno nuklearno gorivo prestaje stapati u teže elemente. Kako se fuzija usporava i prestaje, jezgra doživljava snažan pad pritiska zračenja, što je jedina stvar koja je držala zvijezdu protiv gravitacionog kolapsa. Dok vanjski slojevi često doživljavaju odbjeglu fuzijsku reakciju, otpuhujući zvijezdu rodonačelnika u supernovi, jezgra se prvo sruši u jednu atomsku jezgru - neutronsku zvijezdu - ali ako je masa prevelika, sami se neutroni sabijaju i srušavaju na takvu gusto stanje koje stvara crna rupa. (Crna rupa se takođe može stvoriti ako neutronska zvijezda akretira dovoljno mase iz zvijezde pratiteljice, prelazeći prag neophodan da postane crna rupa.)

Kada neutronska zvijezda akretira dovoljno materije, ona se može srušiti do crne rupe. Kad crna rupa. [+] akretira materiju, ona raste akrecijski disk i povećavat će svoju masu kako se materija usmjerava u horizont događaja.

Saradnja NASA / ESA svemirskog teleskopa Hubble

S gravitacijskog stajališta, sve što je potrebno da bi se postala crna rupa je prikupiti dovoljno mase u dovoljno malom volumenu prostora da svjetlost ne može pobjeći iz određene regije. Svaka masa, uključujući planetu Zemlju, ima brzinu bijega: brzinu koju biste trebali postići da biste u potpunosti pobjegli od gravitacionog povlačenja na određenoj udaljenosti (npr. Udaljenost od Zemljinog središta do njegove površine) od njenog centra mase . Ali ako postoji dovoljno mase tako da je brzina koju biste trebali postići na određenoj udaljenosti od središta mase brzina svjetlosti ili veća, tada joj ništa ne može pobjeći, jer ništa ne može premašiti brzinu svjetlosti.

Masa crne rupe jedini je odlučujući faktor radijusa horizonta događaja, za a. [+] nerotirajuća, izolirana crna rupa.

Ta udaljenost od centra mase gdje je brzina bijega jednaka brzini svjetlosti - nazovimo je R - definiše veličinu horizonta događaja crne rupe. Ali činjenica da je unutra materija u ovim uvjetima ima još jednu posljedicu koja se manje cijeni: ovu materiju mora srušiti se do singularnosti. Mogli biste pomisliti da bi moglo postojati stanje materije koje je stabilno i ima konačan volumen unutar horizonta događaja, ali to fizički nije moguće.

Da bi izvršila vanjsku silu, unutarnja čestica morala bi poslati česticu koja nosi silu dalje od središta mase i bliže horizontu događaja. Ali ta čestica koja nosi silu takođe je ograničena brzinom svetlosti, i bez obzira gde se nalazite unutar horizonta događaja, sve krivine nalik svetlosti završavaju u centru. Situacija je još gora za sporije, masivne čestice. Jednom kada formirate crnu rupu s horizontom događaja, sva materija iznutra iznutra se pretvara u singularnost.

Vanjsko svemirsko vrijeme Schwarzschildove crne rupe, poznatog kao Flammov paraboloid, lako je. [+] izračunljivo. Ali unutar horizonata događaja, sve geodezike vode do centralne singularnosti.

Korisnik Wikimedia Commons AllenMcC

A budući da ništa ne može pobjeći, mogli biste pomisliti da bi crna rupa zauvijek ostala crna rupa. Da nije bilo kvantne fizike, upravo bi se ovo dogodilo. Ali u kvantnoj fizici postoji ne-nula količina energije svojstvena samom prostoru: kvantni vakuum. U zakrivljenom prostoru kvantni vakuum poprima malo drugačija svojstva nego u ravnom prostoru i nema područja u kojima je zakrivljenost veća nego u blizini singularnosti crne rupe. Kombinacija ova dva zakona prirode - kvantne fizike i opšteg relativističkog svemirskog vremena oko crne rupe - daje nam fenomen Hawkingova zračenja.

Vizualizacija QCD ilustrira kako parovi čestica / antičestica iskaču iz kvantnog vakuuma. [+] vrlo male količine vremena kao posljedica Heisenbergove neizvjesnosti.

Izvođenje proračuna kvantne teorije polja u zakrivljenom prostoru daje iznenađujuće rješenje: da se termalno zračenje crnih tijela emituje u prostoru koji okružuje horizont događaja crne rupe. I što je horizont događaja manji, veća je zakrivljenost prostora u blizini horizonta događaja, a samim tim i veća brzina Hawkingova zračenja. Da je naše Sunce crna rupa, temperatura Hawkingova zračenja bila bi oko 62 nanokelvina ako biste uzeli crnu rupu u središtu naše galaksije, 4.000.000 puta masivniju, temperatura bi bila oko 15 femtokelvina, ili samo 0,000025% od temperatura manje masivnog.

Rendgenska / infracrvena kompozitna slika crne rupe u središtu naše galaksije: Strijelac A *. . [+] Ima masu od oko četiri miliona Sunca, a nalazi se okružen vrućim plinom koji emitira X-zrake. Međutim, emitira i (neotkriveno) Hawkingovo zračenje, na mnogo, mnogo nižim temperaturama.

RTG: NASA / UMass / D.Wang i sur., IR: NASA / STScI

To znači da najmanje crne rupe najbrže propadaju, a one najduže žive. Radeći matematiku, crna rupa solarne mase živjela bi oko 10 ^ 67 godina prije nego što bi isparila, ali crna rupa u središtu naše galaksije živjela bi 10 ^ 20 puta duže prije propadanja. Ludo u svemu tome je da sve do posljednjeg djelića sekunde crna rupa još uvijek ima horizont događaja. Jednom kada formirate singularnost, ostajete singularnost - i zadržavate horizont događaja - sve do trenutka dok vaša masa ne postane nula.

Hawkingovo zračenje je ono što neizbježno proizlazi iz predviđanja kvantne fizike u zakrivljenom. [+] prostor-vrijeme oko horizonta događaja crne rupe.

Međutim, ta posljednja sekunda života crne rupe rezultirat će vrlo specifičnim i vrlo velikim oslobađanjem energije. Kada masa padne na 228 metričkih tona, to je signal da ostaje tačno jedna sekunda. Tada će veličina horizonta događaja biti 340 joktometara, ili 3,4 × 10 ^ -22 metra: veličina jedne talasne dužine fotona sa energijom većom od bilo koje čestice koju je LHC ikada proizveo. Ali u toj zadnjoj sekundi, oslobodit će se ukupno 2,05 × 10 ^ 22 džula energije, što je ekvivalent od pet miliona megatona TNT-a. Kao da je milion nuklearnih fuzijskih bombi eksplodiralo odjednom u malom prostoru svemira koji je završna faza isparavanja crne rupe.

Kako se crna rupa smanjuje u masi i radijusu, Hawkingovo zračenje koje iz nje proizlazi postaje veće. [+] i veće temperature i snage.

Šta je ostalo? Samo odlazeće zračenje. Whereas previously, there was a singularity in space where mass, and possibly charge and angular momentum existed in an infinitesimally small volume, now there is none. Space has been restored to its previously non-singular state, after what must have seemed like an eternity: enough time for the Universe to have done all it's done to date trillions upon trillions of times over. There will be no other stars or sources of light left when this occurs for the first time in our Universe there will be no one to witness this spectacular explosion. But there's no "threshold" where this occurs. Rather, the black hole needs to evaporate completely. When it does, to the best of our knowledge, there will be nothing left behind at all but outgoing radiation.

Against a seemingly eternal backdrop of everlasting darkness, a single flash of light will emerge: . [+] the evaporation of the final black hole in the Universe.

In other words, if you were to watch the last black hole in our Universe evaporate, you would see an empty void of space, that displayed no light or signs of activity for perhaps 10^100 years or more. All of a sudden, a tremendous outrush of radiation of a very particular spectrum and magnitude would appear, leaving a single point in space at 300,000 km/s. For the last time in our observable Universe, an event would have occurred to bathe the Universe in radiation. The last black hole evaporation of all would, in a poetic way, be the final time that the Universe would ever say, "Let there be light!"


Rupture velocity of plane strain shear cracks

Propagation of plane strain shear cracks is calculated numerically by using finite difference equations with second-order accuracy. The rupture model, in which stress drops gradually as slip increases, combines two different rupture criteria: (1) slip begins at a finite stress level (2) finite energy is absorbed per unit area as the crack advances. Solutions for this model are nonsingular. In some cases there may be a transition from rupture velocity less than Rayleigh velocity to rupture velocity greater than shear wave velocity. The locus of this transition is surveyed in the parameter space of fracture energy, upper yield stress, and crack length. A solution for this model can be represented as a convolution of a singular solution having abrupt stress drop with a ‘rupture distribution function.’ The convolution eliminates the singularity and spreads out the rupture front in space-time. If the solution for abrupt stress drop has an inverse square root singularity at the crack tip, as it does for sub-Rayleigh rupture velocity, then the rupture velocity of the convolved solution is independent of the rupture distribution function and depends only on the fracture energy and crack length. On the other hand, a crack with abrupt stress drop propagating faster than the shear wave velocity has a lower-order singularity. A supershear rupture front must necessarily be spread out in space-time if a finite fracture energy is absorbed as stress drops.


Abramowitz M., Stegun I.A.: Handbook of Mathematical Functions: With Formulas, Graphs, and Mathematical Tables. Courier Dover Publications, Mineola (1964)

Chen C.-C., Chen I-K., Liu T.-P., Sone Y.: Thermal transpiration for the linearized Boltzmann equation. V2 Pure. Appl. Math. 60, 147–163 (2007)

Chen I-K., Liu T.-P., Takata S.: Boundary singularity for thermal transpiration problem of the linearized Boltzmann equation. Arch. Ration. Mech. Anal. 212(2), 575–595 (2014)

Ohwada T., Sone Y., Aoki K.: Numerical analysis of the Poiseuille and thermal transpiration flows between two parallel plates on the basis of the Boltzmann equation for hard-sphere molecules. Phys. Fluids A 1, 2042–2049 (1989)

Sone Y.: Molecular Gas Dynamics. Theory, Techniques, and Applications. Birkhäuser, Boston (2007)

Takata S., Funagane H.: Poiseuille and thermal transpiration flows of a highly rarefied gas: over-concentration in the velocity distribution function. J. Fluid Mech. 669, 242–259 (2011)

Takata S., Funagane H.: Singular behaviour of a rarefied gas on a planar boundary. J. Fluid Mech. 717, 30–47 (2013)


Pogledajte video: Trile Feat. Sha - Brzi od metka OFFICIAL HD VIDEO 2011 (Oktobar 2022).