एक बंद ब्रह्मांड - यह कैसे निकलता है, इसे और अधिक सरल तरीके से कैसे समझा जाए, और इससे बाहर निकलना असंभव क्यों है

परिचय

कॉस्मोलॉजी के बारे में बहुत सारे लोकप्रिय लेख, जहां वे अंधेरे पदार्थ के बारे में लिखते हैं, ब्रह्मांड के प्रारंभिक चरण, आदि, लिखे गए हैं। हालांकि, बहुत से लोग यह समझ नहीं पाते हैं कि एक बंद ब्रह्मांड क्या है, जैसे कि हमारा, और इससे बाहर निकलना मौलिक रूप से असंभव क्यों है। इसके लिए सापेक्षता के सामान्य सिद्धांत से एक निश्चित न्यूनतम ज्ञान की आवश्यकता होती है। यह लेख उन लोगों को स्पष्ट करने के लिए लिखा गया है जो रुचि रखते हैं, सापेक्षता के सामान्य सिद्धांत के उपकरण का सहारा लिए बिना (यदि संभव हो तो)। फिर भी, भौतिकी में स्कूल के पाठ्यक्रम का एक अच्छा ज्ञान और सापेक्षता के विशेष सिद्धांत (एसटीआर) से एक निश्चित न्यूनतम माना जाता है। हम सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण के न्यूटोनियन सिद्धांत के दृष्टिकोण से इस मुद्दे पर विचार करना शुरू करेंगे।

1. एक बंद दुनिया कैसे बनती है।

पदार्थ से मिलकर एक सजातीय गेंद पर विचार करें, जिनमें से कण केवल सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण के कानून के अनुसार बातचीत करते हैं। इस तरह के मामले को फुफ्फुसीय भी कहा जाता है। बेशक, इस तरह की गेंद गुरुत्वाकर्षण बलों के कारण आराम नहीं कर सकती है।मान लीजिए कि प्रारंभिक चरण में, द्रव्य गति के साथ सभी दिशाओं में समान रूप से फैलता है । यहाँ गेंद में पदार्थ के एक कण की त्रिज्या वेक्टर है, समय टी पर इस कण की गति है, समय का कार्य है जिसे यांत्रिकी के समीकरणों से निर्धारित करना होगा। यह देखना आसान है कि इस तरह के एक वेग वितरण वास्तव में एक समाधान है। गेंद के कुल कण द्रव्यमान को M होने दें , और बाहरी त्रिज्या को R (t) होने दें। चूंकि एक कण केवल उस पदार्थ से आकर्षित होता है जो गेंद के केंद्र के करीब होता है (इसके अंदर बाहरी क्षेत्र के आकर्षण का बल शून्य होता है - यह स्कूल के पाठ्यक्रम से एक प्रसिद्ध कार्य है), एक बिंदु पर सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण का त्वरण गुरुत्वाकर्षण स्थिर के बराबर है । कण का गतिज त्वरण है
।
इसलिए यह समीकरणों से हट जाता है और गायब हो जाता है। एक फंक्शन पर डॉट का मतलब है टाइम डिफरेंशियल। करने के लिए आर (टी) को संतुष्ट समीकरण । हमें साधारण अंतर समीकरणों की एक संयुक्त प्रणाली मिलती है, गति का ऐसा वितरण वास्तव में एक समाधान है। समीकरणों के परिणामस्वरूप प्रणाली के समाधान की तलाश करने की आवश्यकता नहीं है, यह केवल महत्वपूर्ण है कि यह मौजूद है। यह देखना आसान है कि इस मामले में गेंद हर समय सजातीय बनी हुई है। पदार्थ के सभी कण एक-दूसरे से दूर की गति के अनुपात में एक दूसरे से दूर चले जाते हैं (आकाशगंगाओं की मंदी का हबल नियम हबल स्थिर है)।
यदि प्रारंभिक विस्तार दर बहुत अधिक नहीं है और कुल यांत्रिक ऊर्जा नकारात्मक है, तो कुछ बिंदु पर विस्तार को संपीड़न द्वारा प्रतिस्थापित किया जाएगा। इस समय, सभी कणों का वेग और गतिज ऊर्जा शून्य के बराबर है। इस पल में गेंद की त्रिज्या होने दें । बड़े पैमाने पर के तहत एम सभी कणों गेंद के कुल द्रव्यमान अलग से लिया को संदर्भित करता है - गुरुत्वीय इंटरेक्शन विशेष सापेक्षतावाद के अनुसार गेंद का वजन कम कर देता है, यह तुलना में कम है एम । विस्तार रुकने के क्षण में गेंद के घनत्व को नकारें। गेंद के कणों के गुरुत्वाकर्षण संपर्क की ऊर्जा को सरल एकीकरण द्वारा आसानी से गणना की जा सकती है। यह बराबर है।

SRT के अनुसार यह ऊर्जा गेंद के शेष द्रव्यमान को कम कर देती है । यहाँ के साथप्रकाश की गति है। चूंकि गेंद की पूरी ऊर्जा संरक्षित है, इसलिए यह किसी भी समय सही होगा। इससे पता चलता है कि एक निरंतर घनत्व पर, एक वृद्धि इस तथ्य को जन्म देगी कि कोष्ठक में अभिव्यक्ति शून्य हो जाती है या यहां तक ​​कि नकारात्मक हो जाती है। आराम करने के लिए द्रव्यमान को शून्य से मोड़ने का क्या मतलब है (द्रव्यमान का केंद्र)? ऐसा शरीर अवलोकनीय है। यह गुरुत्वाकर्षण के साथ संपर्क नहीं करता है, टक्करों में यह पता लगाना असंभव है। गेंद हमारी दुनिया से बाहर जाती है। एक ब्लैक होल में ढहने का इस घटना से कोई लेना-देना नहीं है - एक ब्लैक होल का बाहरी रूप से देखने योग्य द्रव्यमान होता है।
सापेक्षता के सामान्य सिद्धांत का उपयोग करके सटीक गणना एक और दिलचस्प बात दिखाती है। जैसे ही गेंद में पदार्थ की मात्रा बढ़ती है, अर्थात, एमगेंद की परिधि पहले बढ़ती है और फिर गिरने लगती है। गुरुत्वाकर्षण अंतरिक्ष की ज्यामिति को बदलता है, परिणामस्वरूप, गेंद का आकार अपने द्रव्यमान के साथ गायब हो जाता है - एक बाहरी पर्यवेक्षक के लिए।

2. दुनिया के अलगाव का क्या मतलब है?

परिणामस्वरूप बंद दुनिया को छोड़ना असंभव है। वास्तव में, मान लीजिए कि गैर-शून्य द्रव्यमान-ऊर्जा के साथ कुछ बाहर की दुनिया में गेंद से बाहर निकल गया। बाहरी पर्यवेक्षक के लिए, इसका मतलब है कि द्रव्यमान-ऊर्जा की उपस्थिति कुछ भी नहीं है - उसके लिए, बंद दुनिया का द्रव्यमान शून्य है, और यह दुनिया अपने आप में अप्राप्य है। इस बंद दुनिया में बाहर से प्राप्त करना भी असंभव है - आपको एक शून्य आकार की गर्दन में क्रॉल करना होगा। दरअसल, जीरो साइज के इस गले को ढूंढना नामुमकिन होगा। दो-आयामी दुनिया के लिए, स्थिति इस तरह दिखती है।

नॉनज़रो आकार के दो-आयामी ऑब्जेक्ट के लिए, एक विमान से एक गोले तक पहुंचना असंभव है। यह गर्दन के माध्यम से क्रॉल करने के लिए काम नहीं करेगा - एक विमान के साथ एक गोले के संपर्क का बिंदु।

निष्कर्ष।

यहां, बंद दुनिया की आंतरिक संरचना से संबंधित विवरण को नहीं छुआ गया था, क्योंकि सापेक्षता (जीआर) के सामान्य सिद्धांत से बहुत कुछ जुड़ना होगा। यह बताना आवश्यक होगा कि जीआर में ज्यामिति कैसे निर्धारित की जाती है, जिसके परिणामस्वरूप बंद दुनिया एक तीन आयामी क्षेत्र - एक चार-आयामी गेंद की सतह होती है। इस तरह के क्षेत्र के सभी बिंदु बिल्कुल बराबर हैं, इन बिंदुओं पर सभी पर्यवेक्षक एक ही तस्वीर देखते हैं। यह ब्रह्मांड विज्ञान का सबसे सरल मामला है - वास्तव में, हमारा ब्रह्मांड इतना सममित नहीं है, और प्रारंभिक या अंतिम चरणों में यह बिल्कुल सममित नहीं है।
पाठक पूछ सकते हैं कि इस तरह के एक समान क्षेत्र के रूप में भौतिक दुनिया से भारी मात्रा में पदार्थ कैसे गायब हो सकते हैं? यह मामला वास्तव में ऊर्जा में बदल जाता है, जो बाहरी दुनिया में रहता है। वास्तव में, हम, एक बंद दुनिया में रह रहे हैं, इस तथ्य के पक्ष में कोई निर्णायक तर्क नहीं है कि, हमारी दुनिया के अलावा मामले की एक सीमित मात्रा में, कुछ अन्य दुनिया हैं। एक बंद दुनिया में एक परिमित जीवनकाल है - विस्तार की शुरुआत से या बिग बैंग से संपीड़न तक। क्या इसके बाद कुछ बचा रह जाएगा, कोई केवल दार्शनिक विचारों से अनुमान लगा सकता है।

Source: https://habr.com/ru/post/hi388825/