İnqrid Fadelli tərəfindən , Phys.org

Sadie Harley tərəfindən redaktə edilib , Robert Egan tərəfindən nəzərdən keçirilib

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

Yapışdırılmış fəza-zamanları göstərən Penrose diaqramı. Müəllif: Crump və başqaları.

Qara dəliklər, yəni kosmosda cazibə qüvvəsinin o qədər güclü olduğu və heç bir şeyin qaça bilməyəcəyi bölgələr, son onilliklərdə özünəməxsus və maraqlı xüsusiyyətlərinə görə geniş şəkildə öyrənilmişdir. Eynşteynin ümumi nisbilik nəzəriyyəsi qara dəliklərin qara dəlik mexanikası qanunları kimi tanınan bir sıra qaydalara tabe olduğunu proqnozlaşdırır. Bu qaydalar, enerji, istilik və entropiyanın kainatımızda necə davrandığını müəyyən edən termodinamika qanunlarına bir qədər bənzəyir.

Qara dəlik mexanikasının 3-cü qanunu, ekstremal qara dəliyin və ya başqa sözlə, mütləq nəzəri həddinə çatan və ya fırlanan qara dəliyin məhdud bir müddətdə real olaraq əmələ gələ bilməyəcəyini bildirir.

Ekstremal qara dəliklərin səth cazibəsinin sıfır olduğu proqnozlaşdırılır, buna görə də onlar standart Hokinq radiasiyası yaymır və vakuumda buxarlanmır. Ekstremal qara dəliklərin bu spesifik xüsusiyyəti “sıfır temperatur” kimi tanınır.

Kembric Universitetinin tədqiqatçıları, ekstremal fırlanan qara dəliklərin vakuum cazibə qüvvəsində sonlu zamanda əmələ gələ biləcəyi ehtimalını araşdıran ədədi simulyasiyalar apardılar (yəni, fəza-zamanın maddə, qaz və ya radiasiyanın iştirakı olmadan təkamül etdiyi bir ssenari).

Onların “Physical Review Letters” jurnalında dərc olunmuş məqaləsində deyilir ki, vakuum cazibə qüvvəsində mövcud olan Şvartsşild qara dəliyindən (yəni, kütləsi olan, lakin elektrik yükü olmayan fırlanmayan qara dəlikdən) ekstremal qara dəlik əmələ gələ bilər və bu da qara dəlik mexanikasının 3-cü qanununu pozur.

Məqalənin ilk müəllifi Con R. Kramp Phys.org saytına verdiyi açıqlamada bildirib ki, “Qara dəliklər tarixində ən dərin anlayışlardan biri Ceykob Bekenşteynin onların termodinamik obyektlər olması və qara dəlik mexanikasının dörd qanununa (1973-cü ildə Bardin, Karter və Hokinq tərəfindən formalaşdırılmış) tabe olmaları – termodinamikanın dörd qanununa uyğun olması təklifi idi”.

“Müvafiq olaraq, onların qara dəliyin səth sahəsi ilə verilən entropiyası və səth cazibəsi ilə verilən temperaturu var. Termodinamikaya uyğun olaraq, entropiyanın yalnız zamanla artacağını gözləyirik (məşhur 2-ci qanun) və həmçinin onların temperaturunu mütləq sıfıra endirməyin mümkün olmayacağını gözləyirdik (3-cü qanun).”

1986-cı ildə fizik Verner İzrael qara dəlik mexanikasının 3-cü qanunu üçün nəzəri “sübut” təqdim edən bir məqalə dərc etdi. Lakin onun təqdim etdiyi sübut fiziki cəhətdən ağlabatan görünən, lakin bu yaxınlarda qüsurlu olduğu aşkar edilmiş bir fərziyyəni əhatə edirdi.

“2022-ci ildə Rayan Unger və Kristof Kehle bu fərziyyənin səhv olduğunu anladıqda və bəzi şərtlər daxilində 3-cü qanunun əslində yalan olduğunu sübut edən bir məqalə dərc etdikdə cəmiyyətdə şok dalğaları yaratdılar”, – deyə Kramp bildirib.

“Yəni, onların araşdırdığı qara dəliklər elektrik yüklüdür və ideallaşdırılmış yüklü maddəni udmaqla sıfır temperatura çatırlar. Bu, böyük bir xəbər idi və hər kəsin ağlında təbii bir sual yaranırdı: “Əgər 3-cü qanun yüklü qara dəliklər üçün səhvdirsə, bəs heç bir maddəsi olmayan qara dəliklər üçün necə?”.”

Beş ölçüdə qara dəliklərin simulyasiyası

Unger və Kehle tərəfindən aparılan əvvəlki nəzəri tədqiqata əsaslanaraq, tədqiqatçılar qara dəlik mexanikasının 3-cü qanununu poza biləcək bir ssenarini daha da araşdırmağa başladılar. Xüsusilə, onlar qara dəliyin sadəcə cazibə dalğalarını udmaqla sonlu vaxtda sıfır temperatura çatma ehtimalını araşdırdılar.

Kramp izah etdi: “Oxucular nəticəmizin niyə dörd ölçülü deyil, beş ölçülü (5d) qara dəliklər üçün olduğunu düşünə bilərlər , çünki rastlaşdığım heç kim təsadüfən geri dönüb hələ də fərqinə varılmamış əlavə fəza ölçüsünə düşməyib”.

“Bunun səbəbi texnikidir – təəccüblüdür ki, problemi 5d-də həll etmək daha asandır, çünki istifadə edilə bilən bir simmetriya var və bu simmetriya 4d-də yoxdur.”

“Daha dərin səviyyədə, 5d-də vakuum cazibə qüvvəsi üçün bu nəticəni göstərmək hələ də ümumi nisbilik nəzəriyyəsi haqqında anlayışımızı zənginləşdirən bir zərbədir – 111 ildən sonra Eynşteynin cazibə nəzəriyyəsi adətən azalmaq əvəzinə, daha sirli hala gəlir.”

Komanda, Unger və Kehle tərəfindən də məqalələrində istifadə edilən xarakterik yapışdırma adlanan bir vasitəyə əsaslanırdı. Adından da göründüyü kimi, bu yanaşma, müxtəlif fəza-zaman bölgələrini Eynşteynin tənliklərini təmin edən daha böyük bir fəza-zama “yapışdırmağı” (yəni birləşdirməyi) nəzərdə tutur.

Kramp dedi: “Xarakterik yapışdırma, fəza-zamanın müxtəlif sahələrini bir-birinə ‘yapışdırmaq’ üçün istifadə edilə bilər – əgər bu sahələr arasında düzgün interpolasiya edən bir şey tapa bilsəniz”, – deyə Kramp bildirib.

“Bizim vəziyyətimizdə, Şvartsşild qara dəliyini ehtiva edən ilkin bölgəni sıfır temperaturlu qara dəliyin (ekstremal Myers-Perry qara dəliyi adlanır) olduğu son bölgəyə yapışdırdıq”, – deyə Kramp bildirib. “Daha ətraflı olmaq üçün qeyd edim ki, biz həmçinin heç bir qara dəlik olmayan ilkin bölgəni də yapışdırdıq – ekstremal qara dəlik yalnız çökən cazibə dalğaları vasitəsilə əmələ gəlmişdir.”

Unger və Kehle bu problemi yalnız riyazi tənliklərdən istifadə edərək həll etdilər. Bunun əksinə olaraq, Kramp və həmkarları ədədi simulyasiyalara və hesablama vasitələrinə, xüsusən də süni neyron şəbəkələrinə (SNŞ) etibar etdilər.

Kramp izah etdi: “Biz neyron şəbəkəsini fəza-zamanın interpolasiya edən bölgəsini tapmaq üçün öyrətdik. Ənənəvi böyük dil modelləri (LLM) kimi giriş sorğularından növbəti söz proqnozlarını çıxarmaq əvəzinə, neyron şəbəkələrimiz koordinatları giriş kimi qəbul edir və fəza-zamanın həndəsəsini çıxarır. Onları “öyrətmək” üçün ChatGPT və LLM-lərə əsaslanan digər danışıq platformalarını öyrətmək üçün istifadə edilən eyni metodlardan istifadə etdik.”

Gündəlik məlumat üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosdakı ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz bülletenimizə abunə olun və vacib olan nailiyyətlər, innovasiyalar və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniliklərdən xəbərdar olun .

Fundamental fizika nəzəriyyələrinin yenidən formalaşdırılması

Komandanın ədədi simulyasiyalarının nəticələri göstərir ki, 5d-də qara dəlik mexanikasının 3-cü qanunu yalandır. Bu 3-cü qanunun pozulması, təhlillər apararkən etibar etdiyiniz maddənin nəzəri modelindən asılı olmayaraq qüvvədədir.

Kramp izah etdi: “İstər maddə modeliniz standart model, istər qaranlıq maddə, istər yüklü mayelər, istərsə də bu kimi bir şey olsun, 3-cü qanun yenə də yalandır, çünki qara dəliyin sıfır temperatura çatması üçün sizə lazım olan tək şey cazibə qüvvəsidir”.

“Sıfır temperaturlu qara dəliklər bir çox qəribə xüsusiyyətlərə malik qəribə, ekzotik obyektlərdir (bu, 3-cü qanunun əvvəlcə doğru olduğu düşünülməsinin səbəblərindən biridir), buna görə də onların əmələ gələ bilməsi hər cür fenomenə yol açır. Ümid edirəm ki, bu, ümumi nisbilik nəzəriyyəsinin daha çox sirrini açacaq bir dovşan dəliyidir.”

Bu yaxınlarda aparılan tədqiqat tezliklə beşölçülü vakuum cazibə qüvvəsində qara dəliklərin və digər kosmoloji obyektlərin davranışını simulyasiya edən daha çox nəzəri tədqiqata ilham verə bilər. Bu arada, Kramp və həmkarları dördölçülü vakuum cazibə qüvvəsində qara dəlik mexanikasının üçüncü qanununu sınaqdan keçirmək üçün daha çox ədədi simulyasiya aparmağı planlaşdırırlar.

Kramp əlavə etdi: “Bu, texniki cəhətdən 5D-dən daha çətindir və təkzib etməyə çalışdığınız hər şeydə olduğu kimi, bunun mümkün olub-olmadığı hələlik məlum deyil”.

“Ola bilsin ki, 3-cü qanun möcüzəvi şəkildə 4 ölçülü vakuum cazibə qüvvəsində doğrudur, bu halda onu təkzib etməyə çalışmaq axmaqlıq olardı… amma bizim şübhələrimiz var və ümid edirik ki, aldanmayacağıq.”

Müəllifimiz İnqrid Fadelli tərəfindən sizin üçün yazılmış, Sadie Harley tərəfindən redaktə edilmiş və Robert Egan tərəfindən faktlar yoxlanılmış və nəzərdən keçirilmişdir — bu məqalə diqqətli insan əməyinin nəticəsidir. Müstəqil elmi jurnalistikanı yaşatmaq üçün sizin kimi oxuculara güvənirik. Bu reportaj sizin üçün vacibdirsə, xahiş edirik ianə etməyi düşünün (xüsusilə aylıq). Təşəkkür olaraq reklamsız hesab əldə edəcəksiniz .

Nəşr detalları

John R. V. Crump və digərləri, Vakuum Cazibə Qüvvəsində Qara Dəlik Mexanikasının Üçüncü Qanununun Pozulması, Fiziki İcmal Məktubları (2026). DOI: 10.1103/gbg1-pjgq .

Jurnal məlumatları: Fiziki icmal məktubları