Kosmosning siri: Vaqt-fazo muzqaymoq bo'lishi mumkinmi?

Keling, sizdan bir dona g'alati narsani tasavvur qilishingizni so'rayman.

Qora tuynuklar haqida eshitganmisiz? Yoritqich nurlar ham qochib quta olmaydigan kosmik dahshatlar. Odatda ular galaktikalar markazida joylashgan ulkan obyektlar sifatida tasavvur qilinadi — yoki yulduzlar portlab, dahshatli supernova hosil qilganda paydo bo'luvchi obyektlar.

Lekin bu yerda ishlar haqiqatan ham qiziqarli bo'lib qoladi: fizika qonunlariga ko'ra, qora tuynukning massasi katta bo'lishi shart emas. Minimal o'lcham yo'q.

Va endi Frankfurtdagi Goethe universiteti hamda Vena texnika universitetidan olimlar bir narsani aniqlashtirdi: juda mayda qora tuynuklar qanday paydo bo'lishi mumkin. Javob esa — ularning atashi bilan aytilganda "vaqt-fazo kristalli".

Vaqt-fazo muzlashi mumkinmi?

Buni oddiy qilib tushuntiraman. Suv 0 daraja songa yetganda bir zumda muzlashi mumkin — suyuq holatdan to'g'ri geometrik shaklga o'tadi va muz bo'lib qoladi.

Xuddi shunday narsa vaqt-fazoning o'zi bilan ham ro'y berishi mumkin, deydi tadqiqotchilar.

"0 daraja sovuq suvni oling," — deydi professor Daniel Gryumiller. "Kichik bir o'zgarish yetarli — suv molekulalari o'zlarini tartibli shaklga joylashtiradi va muz kristalli hosil bo'ladi."

Shunga o'xshash jarayon vaqt-fazoda ham sodir bo'lishi mumkin. juda maxsus — deyarli Big Beng'dan so'nggi lahza kabi — sharoitlarda, hamma narsa tasavvur qilish qiyin bo'lgan zichlik va tartibsizlik bilan to'lgan paytda, vaqt-fazo o'zini takrorlaydigan, kristallga o'xshash shaklga tashkil topishi mumkin.

Va mana bu yerda eng qiziq qismi: bu kristall beqaror. U pichoqning uchidek chetida turibdi — eng kichik turtki uning taqdirini hal qiladi.

Kosmik chayqalish nuqtasi

Tasavvur qiling: vaqt-fazo kristalli muvozanatda turibdi. Agar hech narsa uni buzmasa, u oddiy vaqt-fazoga qaytib, oddiy zarrachalar ortida qoladi. Lekin ozgina — deyarli sezilmaydigan darajada — energiya qo'shsangiz, butun tuzilma o'ziga tortiladi.

Va qora tuynuk paydo bo'ladi.

"Bu vaqt-fazo kristalli juda g'alati va qiziqarli obyekt," — deydi Gryumiller. "Bu oraliq holat — ikki tomonga rivojlanishi mumkin bo'lgan beqaror nuqta."

Sizga nima bo'lishidan qat'i nazar, bu yerda bir xil go'zallik bor. Kosmos o'zining eng asosiy darajasida shu nozik muvozanatlar ustida ishlaydi — eng kichik ta'sir butunlay boshqa natijalarga olib keladi. Bir tomon — bo'sh fazo. Ikkinchi tomon — hech narsa qochib qutula olmaydigan singulyarite.

Yillar davomida echilmagan matematika

Endi bu yerda ham fizika qadar qiziqarli voqea bor. Olimlar buni nazariy jihatdan mumkinligini o'nlab yillar oldin bilishgan. Kompyuter simulyatsiyalari 1993-yilda buni ko'rsatgan. Lekin muammo bor edi: bu jarayonni tavsiflovchi matematik tenglamalarni yozish judayam qiyin edi.

O'ylab ko'ring — vaqt-fazo qanday qayta tashkil topishini, bu extremal sharoitlarda gravitatsiya qanday ishlashini va qora tuynuk hech narsadan qanday hosil bo'lishini matematik jihatdan tasvirlashga harakat qilyapsiz. Bu tenglamalar judayam murakkab.

Lekin tadqiqotchilar juda clever yo'l topishdi.

Cheksiz o'lchamlar sehrgarligi

"Bizning koinotimiz to'rt o'lchamga ega — uchta fazoviy va bitta vaqt o'lchami," — deydi Kristian Eker, Goethe universitetidan. "Lekin printsip jihatdan, ko'proq o'lchamlar uchun — besh, qirq ikki, hatto cheksiz ko'p — fizik tenglamalar yozish mumkin."

Mana bu yerda mantiqqa zid bo'lgan narsa bor: cheksiz o'lchamlarga o'tish muammoni qiyinlashtirish o'rniga, osonlashtirdi. To'rt o'lchamda deyarli imkonsiz bo'lgan murakkab hisob-kitoblar cheksiz ko'p o'lchamlarda birdaniga echiladigan bo'ldi.

Keyin jamoa orqaga qarab ishladi — bu yechimlar bizning to'rt o'lchamli koinotimizda ham ishlaydimi yoki yo'qmi, tekshirdi.

Ishladi.

" Bizning usulimiz ajablanarli darajada barqaror ekan," — deydi Florian Eker, TU Vien dan. "Kerakli aniqlikka qarab, qo'shimcha yaqinlashtirish usullaridan foydalanib, formulalarimizni sistemali ravishda yaxshilash mumkin."

Bu fiziklarga oldin matematik jihatdan erishib bo'lmaydigan qora tuynuk hodisalarini o'rganish uchun butunlay yangi analitik vosita beradi.

Nima uchun bu muhim?

Siz o'ylayotganingizni bilaman: "Bu qiziqarli, lekin mening hayotimga nima beradi?"

Birinchidan, bu eslatmaaki, koinot biz tasavvur qilgandan ham g'alatiroq va ajoyibroq. Vaqt-fazo — kosmosdagi hamma narsa sodir bo'ladigan sahnening o'zi — kristallarga muzlashi yoki gazga aylanganidek, o'zi patternlarga tashkil topishi va fazaviy o'tishlarni boshdan kechirishi mumkin.

Lekin bu tadqiqotning amaliy tomoni ham bor. Primordial qora tuynuklar — dastlabki koinotda hosil bo'lishi mumkin bo'lgan mayda qora tuynuklar — olimlar faol qidirayotgan qiziqarli imkoniyat bo'lib qoladi. Ularning qanday hosil bo'lishini tushunish, ularni qayerda va qanday izlash kerakligini bilishga yordam beradi.

Va rostini aytganda? Ba'zan sof bilim o'zi mukofot. Insonlar koinot tuzilmasiga shunchalik chuqur qarashi va vaqt-fazo kristallari kabi hodisalarni tavsiflovchi tenglamalar chiqarishi — bu menga hayratlanarli darajada ta'sirli.

Xulosa

Keyingi marta muzdonkumni yoki deraza shishasida muz kristallarini ko'rganda, bir lahza to'xtang. Suv molekulalari qanday tartibga tushishini boshqaruvchi matematik prinsiplar — aynan shu prinsiplar vaqt-fazo o'zi kristall shaklga tashkil topishi va to'g'ri sharoitda koinotdagi eng extremal obyektlardan biriga — qora tuynukka — aylanishini ham tavsiflaydi.

Fizika g'alati. Va biz uning qanchalik g'alati ekanligini tushunishda yangi yo'llar topaveramiz.