Singularitatea gravitațională
O singularitate gravitațională este un punct în care curbura spațiu-timp tinde spre o valoare infinită. Potrivit unor teorii fizice, universul ar fi putut începe și se termina cu singularități gravitaționale, Big Bang și, respectiv, Big Crunch . [1]
Descriere
Singularitățile sunt posibile configurații ale spațiului-timp prezise de teoria relativității generale a lui Albert Einstein în cazul în care densitatea materiei atinge valori atât de mari încât să provoace un colaps gravitațional al spațiului-timp. [2] Fiecare gaură neagră , în centrul său, conține o singularitate înconjurată de un orizont de evenimente din care niciun corp nu putea scăpa.
Pentru a demonstra teoremele Penrose - Singularitatea Hawking , un spațiu-timp cu o singularitate este definit ca unul care conține o geodezică care nu poate fi extinsă fără probleme [3] [4] . Se crede că sfârșitul acestei geodezii este tocmai singularitatea. Aceasta este o definiție diferită, utilă pentru demonstrarea teoremelor.
Cele mai importante două tipuri de singularități spațiu-timp sunt singularitățile de curbură și singularitățile conice . [5] Singularitățile pot fi, de asemenea, împărțite în funcție de faptul că sunt sau nu acoperite de un orizont de evenimente ( singularități goale ). [6] Conform relativității generale , starea inițială a universului , la începutul Big Bang-ului , era o singularitate. Nici relativitatea generală, nici mecanica cuantică nu pot descrie Big Bang-ul , [7] dar, în general, mecanica cuantică nu permite particulelor să ocupe un spațiu mai mic decât lungimile lor de undă. [8]
Un alt tip de singularitate prezis de relativitatea generală este acela din interiorul unei găuri negre : orice stea care se prăbușește dincolo de un anumit punct ( raza Schwarzschild ) ar forma o gaură neagră, în interiorul căreia s-ar forma o singularitate (acoperită de un orizont de evenimente), în timp ce toată materia ar circula într-un anumit punct (sau într-o anumită linie circulară, dacă gaura neagră se rotește). [9] Aceasta din nou conform relativității generale, fără mecanică cuantică, care interzice particulelor asemănătoare undelor să intre într-un spațiu mai mic decât lungimea lor de undă. Aceste singularități ipotetice sunt, de asemenea, cunoscute sub numele de singularități de curbură.
Orice astronaut care a căzut într-o gaură neagră nu a putut evita să fie transportat în singularitate odată ce a traversat orizontul evenimentelor. De îndată ce ajungeți la regiunea singulară, sunteți strânși la o densitate infinită și masa voastră este adăugată la masa totală a găurii negre.
Multe ipoteze science fiction au apărut în jurul singularităților și al comportamentului lor: comunicarea cu alte universuri paralele , comenzi rapide pentru a atinge distanțe incomensurabile, mașini ale timpului .
Mulți cercetători cred că o teorie unificată a gravitației și a mecanicii cuantice ( gravitația cuantică ) va permite în viitor să descrie mai adecvat fenomenele asociate cu nașterea unei singularități în prăbușirea gravitațională a stelelor masive și chiar originea universului .
Notă
- ^ (EN) Origins of the univers: Stephen Hawking's J. Robert Oppenheimer Lecture on berkeley.edu, University of California, Berkeley (depus de 'url original 15 iunie 2008).
- ^ (EN) Stephen Hawking, Roger Penrose , The Singularities of Gravitational Collapse and Cosmology , în Proceedings of the Royal Society A , vol. 314, nr. 1519, ianuarie 1970, pp. 529–548, DOI : 10.1098 / rspa.1970.0021 . Adus la 10 ianuarie 2017) .
- ^ Emmanuel Moulay, Universul și fotonii ( PDF ), la fqxi.org , FQXi Foundational Questions Institute . Adus la 26 decembrie 2012.
- ^ SW Hawking și GFR Ellis, The Large Scale Structure of Space Time , Cambridge, Cambridge University Press, 1994, ISBN 0-521-09906-4 .
- ^ Claes Uggla, Singularități spațiale , pe Einstein Online , Institutul Max Planck pentru fizică gravitațională.
- ^ (EN) Patrick Di Justo și Kevin Grazier, The Science of Battlestar Galactica , New York, John Wiley & Sons, 2010, p. 181, ISBN 978-0-470-39909-5 .
- ^ Stephen Hawking, Începutul timpului , pe Stephen Hawking: site-ul oficial , Universitatea Cambridge. Adus la 26 decembrie 2012 (arhivat din original la 6 octombrie 2014) .
- ^ Ernest Zebrowski, A History of the Circle: Mathematical Reasoning and the Physical Universe , Piscataway NJ, Rutgers University Press, 2000, p. 180, ISBN 978-0-8135-2898-4 .
- ^ Eric Curiel, Peter Bokulich, Singularities and Black Holes , pe Stanford Encyclopedia of Philosophy , Center for the Study of Language and Information, Stanford University. Adus la 26 decembrie 2012.
Bibliografie
- Hermann Bondi , Relativitatea și bunul simț , Bologna, Zanichelli, 1963
- Sean M. Carroll, Spacetime și Geometry: O introducere la relativitatea generală. Spacetime și Geometry , Addison-Wesley, 2004. ISBN 0-8053-8732-3
- Arthur Stanley Eddington , Spațiu, timp și gravitație: teoria relativității generale , Torino, Bollati Boringhieri , 2003. ISBN 88-339-0287-0
- Albert Einstein, Cum văd lumea. Theory of Relativity , Large Pocket Series Newton Compton, Bologna, Newton Compton Editore, 1975
- Misner, Thorne și Wheeler: Gravitation , Freeman, 1973
- Wolfgang Pauli , Teoria relativității , Torino, Bollati Boringhieri , 2008. ISBN 978-88-339-1864-8
- Tullio Regge , Spațiu, timp și univers: trecut, prezent și viitor al teoriei relativității , Torino, Utet, 2005. ISBN 88-7750-945-7
- Bertrand Russell , ABC-ul relativității , prefață de Piergiorgio Odifreddi , Milano, Tea, 2008. ISBN 978-88-502-0648-3
- Bernard F. Schutz , Un prim curs de relativitate generală , Cambridge University Press, 1985. ISBN 0-521-27703-5
- John Stewart, Advanced General Relativity , Cambridge University Press, 1993. ISBN 0-521-44946-4
- Kip S. Thorne, Charles W. Misner, John A. Wheeler, Gravitation , San Francisco, WH Freeman, 1973. ISBN 0-7167-0344-0
- Robert M. Wald, General Relativity (1984), University of Chicago Press. ISBN 0-226-87033-2
- Steven Weinberg , Gravitația și cosmologia: principii și aplicații ale teoriei generale a relativității , J. Wiley, 1972. ISBN 0-471-92567-5
- Clifford M. Will, Teorie și experiment în fizica gravitațională , Cambridge University Press, 1993. ISBN 0-521-43973-6
Elemente conexe
linkuri externe
- ( EN ) Ecuații friedmann cosmologice generalizate fără singularitate gravitațională [ link rupt ] , articol de AV Minkevich, 1980.
- ( EN ) Stuart L. Shapiro, Teukolsky, Saul A. , Formarea singularităților goale: încălcarea cenzurii cosmice , în Physical Review Letters , vol. 66, nr. 8, 1991, pp. 994–997, Bibcode : 1991PhRvL..66..994S , DOI : 10.1103 / PhysRevLett.66.994 , PMID 10043968 .
- ( EN ) Robert M. Wald, General Relativity , University of Chicago Press , 1984, ISBN 0-226-87033-2 .
- ( EN ) Charles W. Misner , Kip Thorne și John Archibald Wheeler , Gravitation , WH Freeman, 1973, ISBN 0-7167-0344-0 . §31.2 Nonsingularitatea razei gravitaționale și secțiunile următoare; §34 Tehnici globale, orizonturi și teoreme de singularitate
- (EN) Roger Penrose (1996), „ Chandrasekhar, Black Holes, and Singularities ”
- ( EN ) Roger Penrose (1999) „ Problema cenzurii cosmice ”
- ( EN ) Τ. P. Singh " Colaps gravitațional, găuri negre și singularități goale "
