Fraser "Pita svemirskog čovjeka" dr. Paul Matt Sutter - zašto Veliki prasak nazivamo singularnošću, kad također nazivamo singularnosti crnih rupa?
Svemir je ispunjen slučajnostima. Ili oblik maglice Pac Man ili maglica Čarobnjak. Ili poput zapleta Force Awakens i svakog drugog filma Star Wars, slučajnosti su posvuda.
Ali ovdje je prilično neobična slučajnost i to ima veze s prirodom samog Univerzuma. Slijedite ovdje sa mnom.
Razmotrimo crne rupe, temu o kojoj smo puno puta govorili na ovom kanalu. Ako ste pogledali dovoljno naših videozapisa, znate da je crna rupa područje prostora u kojem su materija i energija masirani tako gusto da brzina gravitacijskog bijega prelazi brzinu svjetlosti.
Ne znamo koliko su velike crne rupe, ali moguće je da su se one srušile u beskonačno gustu regiju, poznatu kao jedinstvenost.
Singularnost, singularnost ... gdje smo već čuli tu riječ? Osim Ray Kurzweila i njegove posade tehnoloških singularitara.
Ta se riječ javlja kada razgovaramo o stvaranju Svemira; veliki prasak. Na početku, prije 13,8 milijardi godina, sve u cijelom Svemiru srušeno je na područje beskonačne gustoće. A onda se u djeliću sekunde sve proširilo prema van.
Astronomi ovo područje beskonačne gustoće nazivaju jedinstvenošću Velikog praska.
Ovo ne može biti samo slučajnost, zar ne? To je ista riječ. ISTA RIJEČ!
Je li singularnost Velikog praska bila samo stvarno velika crna rupa? Crna rupa sa svom masom Svemira unutar nje?
Priznajem, ovo je pitanje malo izvan moje plate. Da bih u potpunosti objasnio znanost, mislio sam da unesem zvono. Dr. Paul Matt Sutter astrofizičar je Državnog sveučilišta Ohio i Trst Astronomske opservatorije u Trstu.
Paul se specijalizirao za kozmičke praznine, a također zna mnogo o Velikom prasku i crnim rupama. Došao sam do Paula na setu njegovog podcasta Ask a Spaceman i bacio ovaj zinger ravno na njega.
Hej Paul, koja je razlika između singularnosti koja je tvorila Veliki prasak i singularnosti crne rupe?
1. Je li cijeli Svemir krenuo iz stvarno masivne crne rupe?
Paul: Hvala, Fraser. Stoga, kad gledamo jedinstvenosti, važno je imati na umu što je singularnost. Jedinstvenost je mjesto beskonačne gustoće, a to zapravo nije stvar. To samo znači da se matematika koju koristimo za opisivanje stvari razgradila. Kao da dobivamo beskonačnosti u našim odgovorima kada pokušavamo izračunati što se događa. Koliko znamo, ove se stvari, ove propasti u matematici, događaju na dva mjesta. Jedna je u središtu crne rupe, gdje se stvari toliko sažimaju da matematiku više ne možemo pratiti, a drugi put je u vrlo ranom svemiru, kada se čitav svemir srušio na tako malen volumen pri tako visokim gustoćama da više ne možemo pratiti matematiku. To je jedino što im je zajedničko - da postoji jedinstvenost, što znači da ne možemo više da radimo matematiku.
Paul: I iako su isti, oni su jako, vrlo različiti. Pojedinačnost crne rupe je točka u prostornom vremenu - kao što živite u svemiru i možete usmjeriti - postoji posebnost poput tamo, tamo ili tamo. To je dio svemira koji je ugrađen u veći svemir, dok je posebnost Velikog praska cijeli čitav svemir. Drugačija je stvar kada se čitav svemir sažima na tako nevjerojatno velikim gustoćama da ga matematika više ne može pratiti.
2. Zašto se rani svemir jednostavno nije srušio natrag u crnu rupu?
Paul: Oh, to je dobro pitanje, Fraser. Razmišljate o tim nevjerojatno visokim denzitetima u ranom svemiru, i prirodno je zapitati se zašto se nije ponašao jednostavno kao da se crna rupa ponaša i drobi u beskrajno gustu točku - zašto se čak i gnjaviti širenjem? I ovdje je važno zapamtiti koliko su različite crne rupe iz ranog svemira. U oba slučaja koristimo opću relativnost - to su zakoni gravitacije - oni upravljaju zakonima ovih sustava. Ali mi koristimo isti skup jednadžbi u različitim scenarijima. Koristimo ih za opisivanje različitih stvari. Crna rupa posebno je rješenje za Einsteinove jednadžbe opće relativnosti, a to rješenje dolazi iz postavljanja pitanja "Ako uzmem gomilu stvari i zbijem je na nevjerojatno visoke gustoće, što se događa?" Odgovor je da dobivate posebnost okruženu horizontom događaja. To je jedan određeni skup rješenja matematike tog scenarija.
Paul: Ali u ranom svemiru imamo drugačije rješenje - događa se drugačija stvar. To je različit svemir. Rješenje crne rupe je statično - popravljeno je, ne mijenja se s vremenom. To je pretpostavka u matematici. Ali u ranom svemiru stvari se mijenjaju. Na različit je skup pitanja na koja pokušavamo odgovoriti kada primijenimo opću relativnost u ranom svemiru glasi: "Ako cijelim svemirom ravnomjerno ispunim čitavu gomilu stvari, što radi cijeli svemir?" To je drugačije pitanje od pitanja koje postavljamo crne rupe i na taj način dobivamo drugačiji odgovor. Iako imamo nevjerojatno veliku gustoću, matematičko rješenje koje ga opisuje, jer opisujemo evoluciju vremena svemira, dobivamo drugačije odgovore nego što dobivamo za bitove crne rupe. A kad je riječ o ranom svemiru - kada ga ravnomjerno napunite gomilom stvari i pitate što se, dovraga, događa u svemiru, postoje samo dva odgovora. Ili se stvari u svemiru uzrokuju kolapsu i skupljanju ili se stvari u svemiru uzrokuju širenje svemira. A ovisno o tome od čega je svemir napravljen, a ispada dovoljno dobro, da je svemir napravljen od vrsta stvari zbog kojih se širi. Ovdje je važna komponenta evolucije vremena - koja postavlja razliku između onoga što se događa u ranom svemiru i onoga što se događa u crnoj rupi.
3. Mogu li se crne rupe stvoriti u ranom svemiru jer ima tako visoke gustoće?
Paul: O da, vrlo pametan, Fraser. Vidim gdje ideš s tim. S nevjerojatno visokim denzitetima, pitate se možda da se mali komad svemira otkinuo i napravio crnu rupu. Možda u tim ranim mikrosekundama. I zašto se ta crna rupa nije proširila na ostatak svemira? A ključ ovdje nije u gustoći, već o razlikama u gustoći. Ono što razdvaja crnu rupu od mene je da je ona gušća od mene, ili se tome barem nadam. To je ono što čini crnu rupu. Mnogo je gušća od okoline. Ali da biste stvorili crnu rupu, morali biste imati malo dodatnih stvari poput džepa, poput dodatnog oblaka plina ili zvijezde, malo veće gustoće od uobičajene. Tada gravitacija može raditi, i počnite uvlačiti više stvari, i više stvari, i više, graditi i graditi sve dok ne dođete do gravitacijskog kolapsa koji vodi u crnu rupu.
Paul: Ali u ranom svemiru sve je bilo jednolično. U gravitaciji nije bilo razlika. Da, bila je nevjerojatno velika gustoća, ali da biste mogli biti tamo prevezeni i zapravo preživjeti, nigdje ne biste osjećali gravitacijsko povlačenje jer je svaki smjer iste gustoće. Opkoljeni ste istom količinom stvari u svakom smjeru - nema gravitacije. Sve se otkazuje. Dakle, ne postoji mogućnost da se formira crna rupa jer bilo koje mjesto u svemiru nije gušće od bilo kojeg drugog, pa se sva gravitacija otkaže i ne dobijete ništa. Nema crne rupe - ne izlaze na scenu sve mnogo, puno kasnije, u evoluciji svemira, i do tada je svemir toliko velik da crne rupe ne mogu utjecati na cjelokupnu evoluciju.
4. Sada se svemir širi - hoće li se jednoga dana raspasti?
Paul: Da, puno astrofizičara i kozmologa brine zbog ovoga prije desetljeća - mislili smo da da, možda se svemir sada širi, ali možda je u njemu malo previše stvari - možda će se ta ekspanzija usporiti, zaustaviti i onda obrnuto, i onda bismo završili u ovom velikom scenariju velikog krča, suprotnom velikom prasku.
Paul: Ali ispada da je tamna energija ovdje, a tamna energija čini da se širenje svemira ubrzava, pa ne samo da svemir svakim danom postaje sve veći i veći, već svakim danom postaje sve brži i brži. I to je, dobro, to je sranje.
Zvuči prilično otvoreno i zatvoreno, ali na tom putu ima još puno. Ako biste uzeli masu i energiju čitavog Svemira i pretvorili ga u crnu rupu, on bi imao gotovo jednaku gustoću kao i sam Svemir i horizont događaja veći od Svemira koji se može promatrati.
Znači li to da mi zapravo živimo u crnoj rupi? Možemo li reći razliku?
Podcast (zvuk): Preuzimanje (Trajanje: 5:13 - 4,8 MB)
Pretplatite se: Apple Podcasts | Android | RSS
Podcast (video): Preuzimanje (Trajanje: 5:35 - 66.3MB)
Pretplatite se: Apple Podcasts | Android | RSS
