Revolucionarna splošna teorija relativnosti Alberta Einsteina opisuje gravitacijo kot ukrivljenost v tkanini vesolja. Matematiki na kalifornijski univerzi v Davisu so iznašli nov način, kako to tkanino zmečkati, medtem ko razmišljajo o udarnih valovih.
"Pokažemo, da vesoljski čas ne more biti lokalno raven na mestu, kjer se trčita dva udarna vala," pravi Blake Temple, profesor matematike na UC Davis. "To je nova vrsta posebnosti v splošni relativnosti."
Temple in njegovi sodelavci preučujejo matematiko, kako udarni valovi v popolni tekočini vplivajo na ukrivljenost vesolja. Njihovi novi modeli dokazujejo, da se na mestih trčenja udarnih valov pojavljajo posebnosti. Voglerjevi matematični modeli so simulirali trka dveh udarnih valov. Reintjes je sledil analizi enačb, ki opisujejo, kaj se zgodi, ko se udarni valovi prečkajo. Poimenoval je singularnost, ki je ustvarila »singularnost pravilnosti«.
"Presenetljivo je," je povedal Temple za Space Magazine, "da lahko nekaj tako vsakdanjega, kot je interakcija valov, povzroči nekaj tako ekstremnega kot vesoljska časovna posebnost - čeprav zelo blaga vrsta posebnosti. Presenetljivo je tudi to, da tvorijo v najbolj temeljnih enačbah Einsteinove teorije splošne relativnosti enačbe za popolno tekočino. "
O rezultatih poročata v dveh prispevkih Temple s študentoma Moritz Reintjes in Zeke Vogler v reviji Proceedings of the Royal Society A.
Einstein je moderno fiziko spremenil s svojo splošno teorijo relativnosti, ki je bila objavljena leta 1916. Skratka, teorija opisuje prostor kot štiridimenzionalno tkanino, ki jo lahko upognemo z energijo in pretokom energije. Gravitacija se kaže kot ukrivljenost te tkanine. "Teorija se začne s predpostavko, da je vesoljski čas (4-dimenzionalna površina, ne dvodimenzionalna kot krogla) tudi" lokalno raven ", razlaga Temple. "Reintjes-ov teorem dokazuje, da je na mestu interakcije z udarnimi valovi [vesoljski čas] preveč" zmečkan ", da bi bil lokalno ravno."
O črni luknji običajno razmišljamo kot o posebnosti, kakršna je. A to je le del razlage. Znotraj črne luknje ukrivljenost vesolja postane tako strma in skrajna, da nobena energija, niti svetloba ne more uiti. Temple pravi, da je singularnost lahko bolj subtilna, če ni mogoče ustvariti le utrinka vesolja in časa, da bi bil videti v katerem koli koordinatnem sistemu lokalno raven.
"Lokalno ravno" pomeni prostor, ki se zdi, da je z določene perspektive ravno. Naš pogled na Zemljo s površine je dober primer. Zemlja je videti mornarju sredi oceana. Ukrivljenost Zemlje postane očitna šele, ko se odmaknemo od površine. Einsteinova teorija splošne relativnosti se začne s predpostavko, da je vesoljski čas tudi lokalno ravno. Udarni valovi ustvarjajo nenadno spremembo ali prekinitev tlaka in gostote tekočine. To ustvarja skok v ukrivljenosti vesoljskega časa, vendar premalo, da bi ustvaril "drobljenje", ki ga vidimo v modelih ekipe, pravi Temple.
Najbolj kul ugotovitev za Temple je, da se vse, njegovo prejšnje delo na udarnih valovih v času velikega poka in kombinacija Voglerjevega in Reintjesovega dela, ujema skupaj.
Obstaja toliko resničnosti, "pravi Temple. "To je zame res najbolj kul del.
Všeč mi je, da je tako subtilno. Všeč mi je, da nas je matematično polje teorije udarnih valov, ustvarjeno za reševanje problemov, ki nimajo nobene zveze s splošno relativnostjo, pripeljalo do odkritja nove vrste singularnosti vesolja. Mislim, da je to zelo redka stvar, in to bi rekel enkrat v generaciji odkritje. "
Čeprav model na papirju izgleda dobro, se Temple in njegova ekipa sprašujejo, kako bi lahko strmi nakloni v vesolju v »posebnosti pravilnosti« povzročili večje od pričakovanih učinkov v resničnem svetu. Splošna relativnost napoveduje, da lahko gravitacijski valovi nastanejo ob trku ogromnih predmetov, kot so črne luknje. "Sprašujemo se, ali lahko eksplozivni zvezdni udarni val, ki udari po udarnem udarcu na prednjem robu kolapsa, spodbudi močnejše od pričakovanih gravitacijskih valov," pravi Temple. "To se ne more zgoditi v sferični simetriji, za katero domneva naš izrek, načeloma pa bi se lahko zgodilo, če bi bila simetrija rahlo prekršena."
Opis slike: Izvedba vesoljskega časa na začetku Velikega poka. John Williams / TerraZoom
