Alberto Einšteino revoliucinėje bendrojoje reliatyvumo teorijoje gravitacija apibūdinama kaip erdvėlaikio audinio kreivumas. Daviso Kalifornijos universiteto matematikai sugalvojo naują būdą, kaip tą audinį sutraiškyti, apmąstant šoko bangas.
„Mes parodome, kad erdvės laikas negali būti lygus vietoje, kur susiduria du smūgiai“, - sako Blake'as Temple'as, UC Daviso matematikos profesorius. „Tai yra naujos rūšies išskirtinumas bendroje reliatyvumo srityje“.
Temple'as ir jo bendradarbiai tiria matematiką, kaip tobulame skystyje patiriantys smūgiai veikia erdvėlaikio kreivę. Nauji jų modeliai įrodo, kad smūgio bangų susidūrimo vietose atsiranda išskirtinumų. Voglerio matematiniai modeliai modeliuodavo du susidūrimus. Reintjesas išanalizavo lygtis, apibūdinančias, kas nutinka sukryžiavus smūgio bangas. Jis pavadino išskirtinumą, sukurdamas „reguliarumo išskirtinumą“.
„Stebina“, - sakė „Temple“ žurnalui „Space Magazine“, kad tai, kas kasdieniška, kaip ir bangų sąveika, gali sukelti kažką tokio ekstremalaus kaip erdvėlaikio išskirtinumas - nors ir labai švelnus naujos rūšies išskirtinumas. Stebina ir tai, kad jos sudaro pagrindines Einšteino bendrosios reliatyvumo teorijos lygtis, tobulas skystis. “
Rezultatai pateikiami dviejuose Temple'o darbuose su magistrantais Moricku Reintjesu ir Zeke'u Vogleriu žurnale „Proceedings of the Royal Society A“.
Einšteinas sukėlė revoliuciją šiuolaikinėje fizikoje, paskelbdamas savo bendrąją reliatyvumo teoriją, paskelbtą 1916 m. Trumpai tariant, teorija apibūdina erdvę kaip keturių matmenų audinį, kurį gali sukišti energija ir energijos srautas. Gravitacija parodo save kaip šio audinio kreivumą. „Teorija prasideda prielaida, kad erdvėlaikis (4 matmenų paviršius, o ne 2 matmenų kaip rutulys) taip pat yra„ lokaliai lygus “, aiškina Temple. „Reintjes“ teorema įrodo, kad smūgio bangos sąveikos metu [erdvės laikas] yra per daug „raukšlėtas“, kad būtų lokaliai lygus. “
Mes paprastai manome, kad juodoji skylė yra išskirtinumas, koks jis yra. Bet tai tik dalis paaiškinimų. Juodosios skylės erdvėlaikio kreivė tampa tokia stati ir ekstremali, kad nei viena energija, net šviesa, neišbėgtų. Šventykla sako, kad išskirtinumas gali būti subtilesnis, kai tiesiog laiko tarpo negalima padaryti, kad bet kurioje koordinačių sistemoje vietos vaizdas atrodytų plokščias.
„Vietos lygios“ reiškia erdvę, kuri iš tam tikros perspektyvos atrodo plokščia. Mūsų žvilgsnis į žemę iš paviršiaus yra geras pavyzdys. Žemė atrodo lyguma jūreiviui vandenyno viduryje. Tik tolstant nuo paviršiaus paaiškės Žemės kreivumas. Einšteino bendrojo reliatyvumo teorija prasideda prielaida, kad erdvės laikas taip pat lokaliai egzistuoja vietoje. Smūginės bangos sukuria staigų skysčio slėgio ir tankio pokytį ar netolygumą. Temple teigia, kad tai padidina erdvės laiko kreivumą, bet nepakanka komandos modeliuose matomam „raukšlėjimui“.
Šauniausia Templės atradimo dalis yra ta, kad viskas, jo ankstesni darbai su smūgiais Didžiojo sprogimo metu ir Voglerio bei Reintjeso deriniai, dera.
Yra tiek daug serendipity “, - sako Temple. „Man tai tikrai šauniausia dalis.
Man patinka, kad ji tokia subtili. Ir man patinka, kad smūgio bangos teorijos matematinis laukas, sukurtas problemoms, kurios neturėjo nieko bendra su bendruoju reliatyvumu, atvedė mus į naujo tipo erdvėlaikio išskirtinumo atradimą. Manau, kad tai labai retas dalykas, ir aš tai vadinčiau kartą atradimu kartoje. “
Nors modelis atrodo gerai ant popieriaus, Temple ir jo komanda stebisi, kaip staigūs gradientai erdvės metu esant „reguliarumo išskirtinumui“ gali sukelti didesnį nei tikėtasi poveikį realiame pasaulyje. Bendrasis reliatyvumas numato, kad sunkio jėgos bangos gali kilti susidūrus su didžiuliais daiktais, tokiais kaip juodosios skylės. „Mums įdomu, ar sprogi žvaigždžių smūgio banga, smogianti į priekinį griūties kraštą, gali paskatinti stipresnes nei tikėtasi gravitacijos bangas“, - sako Temple'as. „Tai negali įvykti sferinėje simetrijoje, kaip spėjama mūsų teoremoje, tačiau iš principo tai gali atsitikti, jei simetrija būtų truputį sulaužyta“.
Vaizdo antraštė: Erdvės laiko atsiskleidimas menininkui Didžiojo sprogimo pradžioje. Johnas Williamsas / „TerraZoom“
