Albert Einstein’ın devrimci genel görelilik kuramı, yerçekimini uzay-zaman dokusunda bir eğrilik olarak tanımlar. Kaliforniya Üniversitesi, Davis'teki matematikçiler, şok dalgalarını düşünürken bu kumaşı kırışmanın yeni bir yolunu bulmuşlardır.
UC Davis matematik profesörü Blake Temple, “Uzay zamanının iki şok dalgasının çarpıştığı bir noktada yerel olarak düz olamayacağını gösteriyoruz” diyor. “Bu, genel görelilikte yeni bir tür tekilliktir.”
Temple ve işbirlikçileri, mükemmel bir sıvıdaki şok dalgalarının uzay zamanının eğriliğini nasıl etkilediğinin matematiğini inceler. Yeni modelleri, tekilliklerin şok dalgalarının çarpıştığı noktalarda ortaya çıktığını kanıtlıyor. Vogler’ın matematiksel modelleri iki şok dalgasının çarpışmasını simüle etti. Reintjes, şok dalgaları geçtiğinde ne olacağını açıklayan denklemlerin bir analizini izledi. Tekilliğin “düzenlilik tekilliği” yaratması olarak adlandırdı.
“Şaşırtıcı olan şey,” dedi Temple Uzay Dergisi'ne, “dalgaların etkileşimi kadar sıradan bir şeyin uzay-zaman tekilliği kadar aşırı bir şeye neden olabileceği - çok hafif yeni bir tekillik olmasına rağmen. Ayrıca, Einstein'ın genel görelilik teorisinin en temel denklemlerinde, mükemmel bir akışkan denklemlerinde oluşmaları şaşırtıcı. ”
Sonuçlar, Temple tarafından lisansüstü öğrencileri Moritz Reintjes ve Zeke Vogler ile birlikte Royal Society A.'nin Proceedings dergisinde iki makalede yayınlanmıştır.
Einstein, 1916'da yayınlanan genel görelilik teorisi ile modern fiziği kökten değiştirdi. Kısacası teori, alanı enerji ve enerji akışıyla çarpıtılabilen dört boyutlu bir kumaş olarak tanımlıyor. Yerçekimi kendisini bu kumaşın eğriliği olarak gösterir. “Teori, uzay-zamanın (bir küre gibi 2 boyutlu değil 4 boyutlu bir yüzey) de“ yerel olarak düz ”olduğu varsayımı ile başlar, diye açıklıyor Temple. “Reintjes 'teoremi, şok dalgası etkileşimi noktasında [uzay-zaman] yerel olarak düz olamayacak kadar“ kırışık ”olduğunu kanıtlıyor.”
Genellikle bir karadeliğin tekillik olduğunu düşünürüz. Ancak bu, açıklamanın sadece bir parçasıdır. Bir karadeliğin içinde, uzay-zamanın eğriliği o kadar dik ve aşırı olur ki, ışık bile değil hiçbir enerji kaçamaz. Temple, herhangi bir koordinat sisteminde yerel olarak düz görünmek için sadece bir uzay-zaman parçasının yapılamayacağı bir tekillik daha ince olabileceğini söylüyor.
“Yerel olarak düz”, belirli bir perspektiften düz gibi görünen alanı ifade eder. Dünyaya yüzeyden bakışımız iyi bir örnektir. Dünya düz okyanusun ortasında bir denizci görünüyor. Sadece yüzeyden uzaklaştığımızda Dünya'nın eğriliği belirginleşir. Einstein’ın genel görelilik kuramı, uzay zamanının da yerel olarak düz olduğu varsayımı ile başlar. Şok dalgaları, bir sıvının basıncında ve yoğunluğunda ani bir değişiklik veya süreksizlik yaratır. Bu, uzay-zaman eğriliğinde bir sıçrama yaratıyor, ancak takımın modellerinde görülen “kırışmayı” yaratmak için yeterli değil.
Temple için bulmanın en havalı kısmı, Big Bang sırasında şok dalgaları ve Vogler ve Reintjes'in çalışmalarının kombinasyonu üzerine yaptığı her şey, her şeyin birbirine uymasıdır.
Çok fazla tesadüf var ”diyor Temple. “Bu gerçekten benim için en havalı kısım.
Çok ince olmasını seviyorum. Genel Görelilik ile ilgisi olmayan problemleri ele almak için yaratılan şok dalgası teorisinin matematiksel alanının bizi yeni bir uzay-zaman tekilliğinin keşfine götürdüğünü beğendim. Bence bu çok nadir bir şey ve bunu bir kez bir nesil keşif olarak adlandırırım. ”
Model kağıt üzerinde iyi görünse de, Temple ve ekibi, “düzenlilik tekilliğinde” uzay zamanlarındaki dik eğimlerin gerçek dünyada beklenenden daha büyük etkilere neden olabileceğini merak ediyor. Genel görelilik, yerçekimi dalgalarının karadelikler gibi büyük nesnelerin çarpışmasıyla üretilebileceğini tahmin eder. Temple, “Bir çöküşün ön ucunda patlayan bir şoka çarpan patlayan yıldız şok dalgasının, beklenilen yerçekimi dalgalarından daha güçlü bir şekilde canlanıp uyarılamayacağını merak ediyoruz” diyor. “Bu teoremimizin varsaydığı küresel simetride olamaz, ancak prensipte simetri biraz kırılırsa olabilir.”
Resim yazısı: Büyük Patlama'nın başlangıcında uzay-zamanın açılmasının sanatçı yorumu. John Williams / TerraZoom
