Giriş
Evren yuvarlak şeyleri tercih ediyor gibi görünüyor. Gezegenler ve yıldızlar küre olma eğilimindedir çünkü yerçekimi gaz ve toz bulutlarını kütle merkezine doğru çeker. Aynı şey, teoriye göre üç uzay ve bir zaman boyutuna sahip bir evrende küresel olarak şekillendirilmesi gereken kara delikler - veya daha kesin olarak kara deliklerin olay ufukları - için de geçerlidir.
Ancak, bazen öne sürüldüğü gibi, evrenimizin daha yüksek boyutları varsa, göremediğimiz ancak etkileri hâlâ hissedilebilen boyutlar için aynı kısıtlamalar geçerli midir? Bu ayarlarda başka kara delik şekilleri mümkün mü?
Matematik bize ikinci sorunun cevabının evet olduğunu söylüyor. Son yirmi yılda araştırmacılar, kara delikleri küresel bir şekille sınırlayan kuralın ara sıra istisnalarını buldular.
Şimdi yeni kâğıt çok daha ileri giderek, beş ve daha büyük boyutlarda sonsuz sayıda şeklin mümkün olduğunu kapsamlı bir matematiksel kanıtla gösteriyor. Makale, Albert Einstein'ın genel görelilik denklemlerinin çok çeşitli egzotik görünümlü, yüksek boyutlu kara delikler üretebileceğini gösteriyor.
Yeni çalışma tamamen teoriktir. Doğada bu tür karadeliklerin var olup olmadığını bize söylemez. Ancak, bir şekilde bu tür tuhaf şekilli kara delikleri - belki de bir parçacık çarpıştırıcısındaki çarpışmaların mikroskobik ürünleri olarak - tespit edersek, "bu, evrenimizin daha yüksek boyutlu olduğunu otomatik olarak gösterir" dedi. Marcus HuriStony Brook Üniversitesi'nde bir geometri uzmanı ve yeni çalışmanın ortak yazarı Ürdün Rainone, yeni bir Stony Brook matematik doktorası. "Yani şimdi deneylerimizin herhangi birini tespit edip edemeyeceğini görmek için bekleme meselesi."
kara delik çörek
Kara deliklerle ilgili pek çok hikayede olduğu gibi, bu da Stephen Hawking ile başlıyor - özellikle, bir kara deliğin yüzeyinin, zamanın sabit bir anında iki boyutlu bir küre olması gerektiğine dair 1972 tarihli kanıtıyla. (Bir kara delik üç boyutlu bir nesne iken, yüzeyinin sadece iki uzamsal boyutu vardır.)
1980'ler ve 90'lara kadar Hawking'in teoremini genişletmek için çok az düşünüldü, sicim teorisi için coşku arttı - belki 10 veya 11 boyutun varlığını gerektiren bir fikir. Fizikçiler ve matematikçiler daha sonra bu ekstra boyutların kara delik topolojisi için ne anlama gelebileceğini ciddi olarak düşünmeye başladılar.
Kara delikler, Einstein'ın denklemlerinin en şaşırtıcı tahminlerinden bazılarıdır - başa çıkması inanılmaz derecede zor olan 10 bağlantılı doğrusal olmayan diferansiyel denklem. Genel olarak, yalnızca oldukça simetrik ve dolayısıyla basitleştirilmiş koşullar altında açıkça çözülebilirler.
2002'de, Hawking'in vardığı sonuçtan otuz yıl sonra, fizikçiler Roberto Eparan ve Harvey Real - şimdi sırasıyla Barselona Üniversitesi'nde ve Cambridge Üniversitesi'nde - Einstein denklemlerine beş boyutta (dört uzay artı bir zaman) oldukça simetrik bir kara delik çözümü buldu. Emparan ve Reall bu nesneye “siyah halka” — bir çörek genel hatlarına sahip üç boyutlu bir yüzey.
Beş boyutlu bir uzayda üç boyutlu bir yüzeyi hayal etmek zordur, bu yüzden bunun yerine sıradan bir daire hayal edelim. Bu daire üzerindeki her nokta için iki boyutlu bir küre koyabiliriz. Bir daire ve kürelerin bu kombinasyonunun sonucu, katı, topaklı bir çörek olarak düşünülebilecek üç boyutlu bir nesnedir.
Prensip olarak, tam olarak doğru hızda dönüyorlarsa, bu tür çörek benzeri kara delikler oluşabilir. Rainone, "Çok hızlı dönerlerse parçalanırlar ve yeterince hızlı dönmezlerse tekrar top haline gelirler," dedi. "Emparan ve Reall tatlı bir nokta buldular: Yüzükleri çörek gibi kalacak kadar hızlı dönüyordu."
Bu sonucu öğrenmek, "Her gezegen, yıldız ve kara delik bir topa benzeseydi evrenimiz sıkıcı bir yer olurdu" diyen topolog Rainone'ye umut verdi.
Yeni Bir Odak
2006 yılında, topsuz kara delik evreni gerçekten gelişmeye başladı. O yıl, Greg Galloway Miami Üniversitesi ve Richard Schön Stanford Üniversitesi'nden bir bilim adamı, Hawking'in teoremini, karadeliklerin potansiyel olarak dördün ötesindeki boyutlarda alabileceği tüm olası şekilleri tanımlamak için genelleştirdi. İzin verilen şekiller arasında şunlar yer alır: tanıdık küre, daha önce gösterilen halka ve mercek boşlukları adı verilen geniş bir nesne sınıfı.
Mercek uzayları, hem geometri hem de topolojide uzun süredir önemli olan belirli bir matematiksel yapı türüdür. Khuri, "Evrenin bize üç boyutlu olarak gösterebileceği tüm olası şekiller arasında, küre en basitidir ve mercek boşlukları bir sonraki en basit durumdur" dedi.
Khuri, mercek boşluklarını "katlanmış küreler" olarak düşünür. Bir küre alıyorsun ve onu çok karmaşık bir şekilde katlıyorsun.” Bunun nasıl çalıştığını anlamak için daha basit bir şekil olan bir daire ile başlayın. Bu daireyi üst ve alt yarıya bölün. Ardından, dairenin alt yarısındaki her noktayı, üst yarıda ona taban tabana zıt olan noktaya taşıyın. Bu bize sadece üst yarım daire ve yarım dairenin her iki ucunda birer tane olmak üzere iki antipodal nokta bırakıyor. Bunlar, orijinalin çevresinin yarısı kadar olan daha küçük bir daire oluşturacak şekilde birbirine yapıştırılmalıdır.
Ardından, işlerin karmaşıklaşmaya başladığı iki boyuta geçin. İki boyutlu bir küreyle (içi boş bir top) başlayın ve alt yarıdaki her noktayı üst yarıdaki antipodal noktaya değecek şekilde hareket ettirin. Sadece üst yarımkürede kaldınız. Ancak ekvator boyunca uzanan noktaların da birbirleriyle "tanımlanması" (veya iliştirilmesi) gerekir ve gereken tüm çapraz geçişler nedeniyle, ortaya çıkan yüzey aşırı derecede buruşur.
Matematikçiler mercek uzaylarından bahsederken genellikle üç boyutlu çeşitliliğe atıfta bulunurlar. Yine en basit örnekle, yüzey ve iç noktaları içeren katı bir küre ile başlayalım. Dünyanın kuzeyden güney kutbuna doğru uzunlamasına çizgiler çizin. Bu durumda, dünyayı iki yarım küreye ayıran yalnızca iki çizginiz var (Doğu ve Batı diyebilirsiniz). Daha sonra bir yarım küredeki noktaları, diğer taraftaki antipodal noktalarla tanımlayabilirsiniz.
Ancak daha birçok uzunlamasına çizgiye ve bunların tanımladığı sektörleri birbirine bağlamanın birçok farklı yoluna da sahip olabilirsiniz. Matematikçiler bu seçenekleri notasyonla birlikte bir mercek uzayında takip ederler. L(p, q), nerede p size dünyanın kaç sektöre ayrıldığını söylerken, q bu sektörlerin birbirleriyle nasıl tanımlanacağını anlatır. Etiketli bir lens alanı L(2, 1), noktaları tanımlamanın tek bir yolu olan iki sektörü (veya yarımküreyi) gösterir, bu da antipodaldir.
Dünya daha fazla sektöre bölünürse, onları bir araya getirmenin daha fazla yolu vardır. Örneğin, bir L(4, 3) mercek alanı, dört sektör vardır ve her üst sektör alt sektörle eşleşir: üst sektör 1 alt sektör 4'e gider, üst sektör 2 alt sektör 1'e gider vb. Khuri, "Bunu [işlemi], alt kısımda yapıştırılacak doğru yeri bulmak için üst kısmı bükmek olarak düşünebiliriz" dedi. “Büküm miktarı şuna göre belirlenir: q” Daha fazla bükme gerekli hale geldikçe, ortaya çıkan şekiller giderek daha ayrıntılı hale gelebilir.
"İnsanlar bazen bana şunu soruyor: Bu şeyleri nasıl gözümde canlandırırım?" dedim Hari Kunduri, McMaster Üniversitesi'nde bir matematiksel fizikçi. "Cevap, bilmiyorum. Bu nesneleri sadece soyutlamanın gücünden bahseden matematiksel olarak ele alıyoruz. Resim çizmeden çalışmanıza olanak sağlıyor.”
Tüm Kara Delikler
2014 yılında Kunduri ve James Lucietti Edinburgh Üniversitesi, bir kara deliğin varlığını kanıtladı. L(2, 1) beş boyutta yazın.
"Siyah mercek" olarak adlandırdıkları Kunduri-Lucietti çözümünün birkaç önemli özelliği var. Çözümleri "asimptotik olarak düz" bir uzay-zamanı tanımlar, yani uzay-zamanın bir kara deliğin yakınında yüksek olan eğriliği, kişi sonsuza doğru hareket ettikçe sıfıra yaklaşır. Bu özellik, sonuçların fiziksel olarak alakalı olmasını sağlamaya yardımcı olur. Kunduri, "Siyah bir mercek yapmak o kadar da zor değil," dedi. "Zor kısım bunu yapmak ve uzay-zamanı sonsuzda düz hale getirmek."
Döndürmenin Emparan ve Reall'in siyah halkasının kendi üzerine çökmesini engellemesi gibi, Kunduri-Lucietti siyah merceği de dönmelidir. Ancak Kunduri ve Lucietti, merceklerini bir arada tutmak için bir "madde" alanı - bu durumda bir tür elektrik yükü - kullandılar.
Onların içinde Aralık 2022 makalesi, Khuri ve Rainone, Kunduri-Lucietti sonucunu gidebildiği yere kadar genellediler. Mercek topolojisi ile kara deliklerin beş boyutlu varlığını ilk kez kanıtladılar. L(p, q), herhangi bir değer için p ve q 1'den büyük veya XNUMX'e eşit - sürece p daha büyüktür q, ve p ve q ortak asal çarpanları yoktur.
Sonra daha ileri gittiler. Herhangi bir mercek alanı şeklinde bir kara delik üretebileceklerini keşfettiler - herhangi bir değer p ve q (aynı şartları yerine getirerek), herhangi bir yüksek boyutta - sonsuz sayıda boyutta sonsuz sayıda olası kara delik sağlar. Khuri'nin dikkat çektiği bir uyarı var: "Beşin üzerindeki boyutlara gittiğinizde, mercek alanı toplam topolojinin yalnızca bir parçasıdır." Kara delik, halihazırda içerdiği görsel olarak zorlayıcı mercek alanından bile daha karmaşıktır.
Khuri-Rainone karadelikleri dönebilir ama dönmeleri gerekmez. Çözümleri ayrıca asimptotik olarak düz bir uzay-zamanla ilgilidir. Ancak Khuri ve Rainone, karadeliklerinin şeklini korumak ve sonuçlarını tehlikeye atacak kusurları veya düzensizlikleri önlemek için biraz farklı türde bir madde alanına - daha yüksek boyutlarla ilişkili parçacıklardan oluşan - ihtiyaç duyuyordu. Siyah halka gibi oluşturdukları siyah mercekler, Einstein denklemlerinin çözülmesini kolaylaştırmak için iki bağımsız dönme simetrisine (beş boyutta) sahiptir. Rainone, "Bu basitleştirici bir varsayım, ancak mantıksız da değil," dedi. "Ve onsuz, bir gazetemiz de yok."
Kunduri, "Gerçekten güzel ve özgün bir çalışma," dedi. Yukarıda belirtilen dönme simetrileri dikkate alındığında, "Galloway ve Schoen tarafından sunulan tüm olasılıkların açıkça gerçekleştirilebileceğini gösterdiler".
Galloway, özellikle Khuri ve Rainone tarafından icat edilen stratejiden etkilenmişti. Belirli bir beş boyutlu siyah merceğin varlığını kanıtlamak için p ve q, önce kara deliği daha yüksek boyutlu bir uzay-zamana gömdüler, burada varlığını kanıtlamanın daha kolay olması, kısmen içinde hareket edecek daha fazla yer olması nedeniyle. topoloji sağlam. Galloway, "Bu güzel bir fikir," dedi.
Kunduri, Khuri ve Rainone'nin tanıttığı prosedürle ilgili en güzel şeyin, "çok genel olması, aynı anda tüm olasılıklara uygulanması" olduğunu söyledi.
Sırada ne olduğuna gelince, Khuri mercek kara delik çözümlerinin onları destekleyecek madde alanları olmadan boşlukta var olup olamayacağını ve sabit kalıp kalamayacağını araştırmaya başladı. Lucietti ve Fred Tomlinson'dan 2021 tarihli bir makale mümkün olmadığı sonucuna varıldı - bir tür madde alanına ihtiyaç duyulduğunu. Bununla birlikte, argümanları matematiksel bir kanıta değil, hesaplamalı kanıtlara dayanıyordu, bu yüzden bu hala açık bir soru, dedi Khuri.
Bu arada, daha da büyük bir gizem ortaya çıkıyor. "Gerçekten daha yüksek boyutlu bir alemde mi yaşıyoruz?" diye sordu. Fizikçiler, bir gün Büyük Hadron Çarpıştırıcısında veya daha yüksek enerjili başka bir parçacık hızlandırıcıda küçük kara deliklerin üretilebileceğini tahmin ettiler. Khuri, hızlandırıcı tarafından üretilen bir kara deliğin saniyenin kesri kadar kısa ömrü boyunca tespit edilebilmesi ve küresel olmayan bir topolojiye sahip olduğu gözlemlenebilmesi durumunda, bunun evrenimizin üçten fazla uzay ve bir zaman boyutuna sahip olduğunun kanıtı olacağını söyledi. .
Böyle bir bulgu, biraz daha akademik başka bir konuyu aydınlatabilir. "Genel görelilik," dedi Khuri, "geleneksel olarak dört boyutlu bir teori olmuştur." Beş ve üzeri boyutlardaki kara delikler hakkındaki fikirleri keşfederken, "genel göreliliğin daha yüksek boyutlarda geçerli olduğu gerçeğine bahse giriyoruz. Herhangi bir egzotik [küresel olmayan] kara delik tespit edilirse, bu bize iddiamızın haklı olduğunu gösterir.”
- SEO Destekli İçerik ve Halkla İlişkiler Dağıtımı. Bugün Gücünüzü Artırın.
- Plato blok zinciri. Web3 Metaverse Zekası. Bilgi Güçlendirildi. Buradan Erişin.
- Kaynak: https://www.quantamagazine.org/mathematicians-find-an-infinity-of-possible-black-hole-shapes-20230124/
- 1
- 10
- 11
- 2014
- 2021
- 2022
- a
- Hakkımızda
- yukarıdaki
- AC
- akademik
- hızlandırıcı
- Göre
- Hesap
- Sonra
- Türkiye
- veriyor
- zaten
- arasında
- miktar
- ve
- Başka
- cevap
- ayrı
- Tamam
- Uygulanması
- yaklaşımlar
- tartışma
- etrafında
- ilişkili
- varsayımı
- otomatik olarak
- Arka
- top
- Barcelona
- merkezli
- güzel
- Çünkü
- müşterimiz
- olur
- başladı
- olmak
- Bahis
- Bahis
- Ötesinde
- büyük
- Siyah
- Kara Delik
- kara delikler
- Sıkıcı
- Alt
- mola
- geniş
- denilen
- Cambridge
- Alabilirsin
- yapamam
- dava
- Merkez
- zor
- karakteristik
- ücret
- Daire
- koşullar
- sınıf
- açık
- Ortak Yazar
- kombinasyon
- ortak
- karmaşık
- karmaşık
- uzlaşma
- bağlantı
- dikkate
- kas kütlesi inşasında ve
- içeren
- kozmos
- olabilir
- Çift
- Oluşturma
- anlaşma
- yıl
- gösterdi
- tanımlamak
- algılandı
- kararlı
- farklı
- zor
- Boyut
- boyutlar
- bölünmüş
- yapıyor
- Dont
- aşağı
- çizim
- sırasında
- Toz
- her
- kolay
- Doğu
- ed
- etkileri
- ayrıntılı
- Elektrik
- gömülü
- yeterli
- sağlamak
- coşku
- denklemler
- Hatta
- Etkinlikler
- Her
- kanıt
- örnek
- Egzotik
- Keşfetmek
- uzatma
- ekstra
- son derece
- faktörler
- tanıdık
- HIZLI
- Özellikler
- alan
- Alanlar
- bulmak
- bulma
- Ad
- sabit
- düz
- Airdrop Formu
- bulundu
- itibaren
- daha fazla
- GAZ
- genel
- almak
- Vermek
- verilmiş
- dünya
- Go
- Goes
- yerçekimi
- harika
- büyük
- Yarım
- Zor
- yardımcı olur
- yarımküreler
- Yüksek
- daha yüksek
- büyük ölçüde
- ambar
- tutar
- Delik
- Delikler
- umut
- Ufuklar
- Ne kadar
- Ancak
- HTML
- HTTPS
- Fikir
- fikirler
- tespit
- belirlemek
- önemli
- etkilendim
- in
- dahil
- içerir
- giderek
- inanılmaz
- bağımsız
- gösterir
- Sonsuz
- Sonsuzluk
- yerine
- iç
- tanıttı
- İcat edildi
- konu
- IT
- kendisi
- sadece bir
- tutmak
- koruma
- Nezaket.
- örgü örmek
- büyük
- lensler
- ömür
- hatları
- bağlantılı
- yaşayan
- Uzun
- bakıyor
- yapmak
- Yapımı
- çok
- Kitle
- eşleşti
- matematik
- matematiksel
- matematiksel olarak
- matematik
- Mesele
- anlam
- Miami
- olabilir
- an
- Daha
- çoğu
- hareket
- hamle
- Gizem
- Tabiat
- gerekli
- yeni
- sonraki
- Kuzey
- ünlü
- numara
- nesne
- nesneler
- nadiren
- garip bir şekilde
- ONE
- açık
- karşısında
- Opsiyonlar
- sıradan
- orijinal
- Diğer
- somut
- kâğıt
- Bölüm
- belirli
- özellikle
- geçmiş
- belki
- fiziksel olarak
- resim
- Fotoğraf Galerisi
- parça
- yer
- gezegen
- Gezegenler
- Platon
- Plato Veri Zekası
- PlatoVeri
- artı
- Nokta
- noktaları
- olanakları
- mümkün
- potansiyel
- güç kelimesini seçerim
- tahmin
- Tahminler
- sundu
- önlemek
- Önceden
- asal
- prensip
- süreç
- üretmek
- Üretilmiş
- Ürünler
- kanıt
- Kanıtlamak
- kanıtladı
- Çekiyor
- yalnızca
- soru
- fark
- alan
- son
- uygun
- kalmak
- gereklidir
- gerektirir
- Araştırmacılar
- kısıtlamaları
- sonuç
- Ortaya çıkan
- Sonuçlar
- Yüzük
- oda
- yuvarlak
- Kural
- koşmak
- Adı geçen
- aynı
- sektör
- Sektörler
- görünüyor
- ciddi
- ayarlar
- Shape
- şeklinde
- şekiller
- şov
- basitleştirilmiş
- basitleştirilmesi
- daha küçük
- So
- katı
- çözüm
- Çözümler
- ÇÖZMEK
- biraz
- birgün
- biraz
- güney
- uzay
- alanlarda
- uzaysal
- Konuştu
- özellikle
- hız
- Dönme
- bölmek
- Spot
- kararlı
- Stanford Üniversitesi
- Star
- yıldız
- başlama
- başladı
- kalmak
- Stephen
- Yine
- hikayeler
- Stratejileri
- böyle
- destek
- yüzey
- tatlı
- alma
- Konuşmak
- anlatır
- The
- ve bazı Asya
- teorik
- şey
- işler
- Düşünüyor
- düşünce
- üç
- Üç-boyutlu
- zaman
- için
- birlikte
- çok
- üst
- Toplam
- dokunaklı
- karşı
- iz
- geleneksel
- tedavi etmek
- altında
- anlamak
- Evren
- üniversite
- Cambridge Üniversitesi
- us
- genellikle
- Vakum
- değer
- Değerler
- çeşitlilik
- Bekleyen
- yolları
- webp
- Batısında
- Ne
- olup olmadığını
- hangi
- süre
- DSÖ
- irade
- olmadan
- İş
- çalışır
- olur
- yıl
- verimli
- Sen
- zefirnet
- sıfır