Революционната обща теория на относителността на Алберт Айнщайн описва гравитацията като кривина в тъканта на космическото време. Математиците от Калифорнийския университет, Дейвис, са измислили нов начин да натрошат тази тъкан, докато размишляват върху ударните вълни.
„Ние показваме, че пространственото време не може да бъде локално плоско в точка, в която две ударни вълни се сблъскват“, казва Блейк Темпъл, професор по математика в UC Davis. "Това е нов вид сингулярност в общата относителност."
Темпъл и неговите сътрудници изучават математиката за това как ударните вълни в перфектна течност влияят на кривината на космическото време. Новите им модели доказват, че особеностите се появяват в точките, в които се сблъскват ударни вълни. Математическите модели на Vogler симулират сблъскване на две ударни вълни. Рейнджес последва анализ на уравненията, които описват какво се случва, когато ударните вълни се пресичат. Той нарече сингулярността създаде „редовност сингулярност“.
„Това, което е изненадващо“, казва Темпъл пред Space Magazine, е, че нещо толкова светско, колкото взаимодействието на вълните, би могло да причини нещо толкова екстремно, колкото сингулярността в космическото време - макар и много лек нов вид сингулярност. Също така е изненадващо, че те формират в най-фундаменталните уравнения на теорията на общата относителност на Айнщайн, уравненията за перфектна течност. "
Резултатите се отчитат в два доклада на Temple с абитуриенти Мориц Рейнджес и Зеке Воглер в списанието Proceedings of the Royal Society A.
Айнщайн революционизира съвременната физика със своята обща теория на относителността, публикувана през 1916 г. Накратко теорията описва пространството като четириизмерна тъкан, която може да се изкриви от енергията и потока от енергия. Гравитацията се показва като кривина на тази тъкан. „Теорията започва с предположението, че пространственото време (4-измерена повърхност, а не двуизмерна като сфера) също е„ локално плоска “, обяснява Темпъл. „Теоремата на Reintjes доказва, че в точката на взаимодействие на ударната вълна, тя [пространство-време] е прекалено„ смачкана “, за да бъде локално плоска.“
Обикновено мислим за черна дупка като за особеност, каквато е тя. Но това е само част от обяснението. Вътре в черна дупка кривината на космическото време става толкова стръмна и екстремна, че никаква енергия, дори и светлина, не може да избяга. Темпъл казва, че една особеност може да бъде по-фина, когато не може да се направи само парче пространство-време, за да изглежда локално плоско във всяка координатна система.
"Локално плосък" се отнася до пространството, което изглежда плоско от определена гледна точка. Нашият поглед върху Земята от повърхността е добър пример. Земята изглежда равна на моряк в средата на океана. Едва когато се отдалечим от повърхността, кривината на Земята става очевидна. Теорията на Айнщайн за общата относителност започва с предположението, че пространственото време също е локално плоско. Ударните вълни създават рязка промяна или прекъсване на налягането и плътността на течността. Това създава скок в кривината на пространството, но не е достатъчно, за да създаде „свиване“, наблюдавано в моделите на екипа, казва Темпъл.
Най-готината част от откритието за Temple е, че всичко, неговата по-ранна работа по ударните вълни по време на Големия взрив и комбинацията от работата на Vogler и Reintjes, съвпада.
Има толкова много серендит “, казва Темпъл. „Това наистина е най-готината за мен.
Харесва ми, че е толкова фина. И ми харесва, че математическата област на теорията на ударните вълни, създадена за справяне с проблеми, които нямат нищо общо с общата относителност, ни доведе до откриването на нов вид сингулярност в космическото време. Мисля, че това е много рядко нещо и бих го нарекъл еднократно в откриване на поколение. "
Докато моделът изглежда добре на хартия, Темпъл и неговият екип се чудят как стръмните градиенти в космическото време при "сингулярност на редовността" могат да причинят по-големи от очакваните ефекти в реалния свят. Общата относителност прогнозира, че гравитационните вълни могат да се получат при сблъсък на масивни обекти, като черни дупки. „Ние се чудим дали избухналата звездна ударна вълна, удряща импонтиращ шок на предния ръб на срутване, може да стимулира по-силна от очакваната гравитационна вълна“, казва Темпъл. „Това не може да се случи при сферична симетрия, която нашата теорема предполага, но по принцип може да се случи, ако симетрията беше леко нарушена.“
Надпис на изображение: Предаване на художник на разгръщането на космическото време в началото на Големия взрив. Джон Уилямс / TerraZoom
