Gaismas ātrums ir viena no svarīgākajām konstantēm fizikā. Dāņu astronoms Olafs Rēmers gaismas ātrumu pirmo reizi novērtēja 1676. gadā. Tomēr zinātnieks, kurš konstatēja, ka tieši gaisma nosaka mūsu Visumā sasniedzamā ātruma augšējo robežu, kas ir vienāda ar gandrīz 300 000 kilometriem sekundē, bija tieši Alberts Einšteins. Un tomēr saskaņā ar to pašu Einšteina teoriju viss šajā Visumā ir relatīvs, ieskaitot kustību. Tas, savukārt, liek mums uzdot pilnīgi loģisku jautājumu: kāds ir pilnīgas gaismas pretstata - tumsas - ātrums?
Mēs esam tālu no pirmajiem, kas uzdeva šo jautājumu, bet portāls Gizmodo nolēma to iedziļināties un šajā gadījumā vērsās pie viena no cienījamākajiem un slavenākajiem zinātniekiem, pētniekiem, teorētiķiem, melno caurumu un kvantu fizikas ekspertiem. Interesanti, ka viņiem visiem šajā jautājumā nav vienprātības. Daži uzskata, ka tumsai var būt tāds pats ātrums kā gaismai. Citi uzskata, ka tas var būt bezgalīgi lēnāks. Vēl citi ir pārliecināti, ka viss būs atkarīgs no viedokļa, no kura jūs skatāties uz šo jautājumu.
Džordžs Massers
Zinātnisko amerikāņu un Nautilus žurnālu redaktors, filmas Creepy Action at Distance: A Fenomenon Redefine Space and Time autors. Fenomena nozīme melnā cauruma teorijā, lielā sprādziena teorijā un visa teorijā, kā arī pilnīgs stīgu teorijas ceļvedis idiotiem
“Tumsas ātrums? Vienkāršākā atbilde ir, ka tumsas ātrums ir vienāds ar gaismas ātrumu. Izslēdziet Sauli, un mūsu debesis astoņas minūtes pēc šī brīža kļūs tumšas. Bet tā ir garlaicīga atbilde! Nē tiešām! Pirmkārt, tas, ko mēs mēdzām dēvēt par "gaismas ātrumu", ir izplatīšanās ātrums, un tas ne vienmēr ir noteicošais faktors. Ēnas, kas krīt uz ainavu, met objektus. Un šo objektu īpatnība, kā arī attālums no tiem noteiks, cik ātri tas kritīs.
Piemēram, rotējoša bākas starmeša gaisma regulāri apgaismo apkārtni. Tomēr, palielinoties attālumam līdz pašai bākai, relatīvais vides aizklāšanas ātrums palielinās. Ja jūs virzāties pietiekami tālu no bākas, tad ēna jūs apdzīs ātrāk nekā gaismas ātrums. Tas pats notiek, piemēram, ar neitronu zvaigznēm kosmosā. Citiem vārdiem sakot, šajā gadījumā gaismas ātrums nozīmēs tikai kavēšanos. Pat ja bākuguns ir vērsts tieši uz jums, jūs neredzēsit gaismu uzreiz, bet ar nelielu kavēšanos. Tomēr tas nekādā veidā neietekmēs jūsu redzēto notikumu gaitu, atrodoties jūsu vietā.
Reklāmas video:
Bet vai ir pat tāda lieta kā tumsa? Precīzāk, pastāv jēdziens, bet vai ir kāda parādība? Pat ja jūs "izslēgsit" Sauli, Zeme neiedziļināsies pilnīgā necaurlaidīgā tumsā. Gaisma no zvaigznēm, miglājiem un pat pats Lielais sprādziens šajā gadījumā apgaismo jūsu debesis. Arī pati planēta un viss uz tās, ieskaitot mūsu ķermeņus, izstaro gaismu. Un tas būs redzams infrasarkanajā joslā. Pat ja jūs kaut kādā veidā atradāt veidu, kā “izslēgt” sauli, pat tad tā gandrīz mūžīgi izstaros zināmu mirdzuma līmeni. Jūsu gadsimtam un daudziem nākamajiem gadsimtiem pilnīgi pietiks. Tas ir, kamēr mums būs iespēja redzēt, mēs redzēsim. Neviens optiskais sensors nespēj noteikt pilnīgu tumsu, jo pat ja tuvumā nav gaismas avotu,pieejamās kvantu svārstības radīs arī ļoti vieglus gaismas mirgojumus. Vai arī ņemiet melnos caurumus - tumšākos no iespējamiem objektiem. Saskaņā ar dažām teorijām pat tie spēj izstarot noteiktu gaismas procentuālo daudzumu. Fizikā, atšķirībā no starppersonu attiecību sfēras, gaisma vienmēr "iekaro" tumsu.
Tumsa nav fiziska kategorija, bet drīzāk relatīvs stāvoklis. Pat ne to. Tas ir subjektīvs valsts uztvere. Fotoni var būt neatstaroti, tīklenes šūnas var izraisīt atmiņas procesus, taču tie nevar izskaidrot subjektīvo tumsas sajūtu, tāpat kā viļņus nevar attēlot nekas cits kā mūsu pieredze krāsas vai skaņas novērošanā. Mūsu subjektīvā pieredze laiku pa laikam mainās, bet atsevišķas šīs pieredzes daļas atrodas ārpus laika. Un šajā ziņā mēs varam teikt, ka pašai tumsai nav ātruma.
Kas vispār ir ātrums? Un vai tas vispār pastāv? Tas paredz noteiktas telpas klātbūtni, kurā to var izmērīt. Tomēr daudzi zinātnieki, kas strādā ar kvantu fiziku - pasauli, kurā parastās fizikas parastie jēdzieni bieži kļūst bezjēdzīgi - uzskata, ka pati telpa ir viens no fundamentālāka realitātes līmeņa atvasinājumiem, kur nepastāv tādi jēdzieni kā pozīcija, attālums vai tas pats. ātrums.
Avi Loeb
Hārvarda universitātes astrofizikas profesors, iniciatīvas Black Hole Initiative (BHI) dibinātājs
“Melnā cauruma centrā piesaistītā lieta sasniedz ātrumu, kas ir tuvu gaismas ātrumam. Visam, kas ietilpst tā dēvētā melnā cauruma notikumu horizontā, nav iespējas izbēgt. Pat gaisma mūžīgi tiek aizzīmogota notikumu horizontā. Ņemot to vērā, melnos caurumus var uzskatīt par kaut kādiem mūžīgās tumsas cietumiem. Bet tas tā nav.
Tādu zvaigzni kā Saule var spagetizēt gāzes plūsmā, ja tā iet blakus masīvam melnajam caurumam, piemēram, tam, kas atrodas mūsu Piena ceļa galaktikas centrā, kura masa ir 6 miljardi saules masu.
Tomēr, iekrītot melnajā caurumā, matērija var radīt berzi savā starpā un sakarst. Šīs berzes gala rezultāts ir starojums. Ja akresijas ātrums (masas pieauguma process) ir pietiekami augsts, izejošā starojuma spiediens potenciāli spēs ietaupīt apkārtējo papildu vielu no krišanas. Daudziem no vismasīvākajiem melnajiem caurumiem Visumā ar miljardu saules masu ir visaugstākie iespējamie akrācijas līmeņi."
Neil DeGrasse Tyson
Astrofiziķis, fizikas doktors, rakstnieks, zinātnes popularizētājs, Haydenas planetārija direktors Amerikas Dabas vēstures muzejā Manhetenā. Populārzinātniskās sērijas "Kosmoss: telpa un laiks" saimnieks
“Tumsas ātrums nozīmē … Ņemot vērā, ka pati tumsa ir gaismas pārtraukšanas rezultāts? Ja gaismas ātrumu apzīmē konstante, tad tumsas ātrums būs tieši pretējs gaismas ātruma pretējs konstants. Ja gaisma ir vektors, tai ir lielums un virziens, tad … runājot par tās negatīvo vērtību, mēs runāsim par tās pretējo virzienu. Tumsa šajā gadījumā ir pretējs, nevis tiešs. Es teiktu, ka tumsai ir pretēja negatīva ietekme uz gaismas ātrumu."
Sāra Kaudila
Doktora grāds Leonarda Pārkera gravitācijas, kosmoloģijas un astrofizikas pētījumu centrā, Viskonsinas un Milvoki universitātē
“Melno caurumu gravitācijas spēks ir tik liels, ka pat gaisma nevar no tā izkļūt, nonākot notikuma horizonta rādiusā - neredzamās robežas, kas rada atgriešanās punktu. Tā kā melnajiem caurumiem ir tik spēcīga gravitācija, novērojumus, kas veikti ārpus šī spēcīgā gravitācijas lauka, ietekmēs laika dilatācija.
Pieņemsim, ka tālu no melnā cauruma ir novērotājs no ārpuses, kurš redz, kā melnajā caurumā iekrīt gaismas objekts. No novērotāja viedokļa šis gaišais objekts vispirms palēninās tā ātrumu, un pēc tam "izies", kļūstot tik blāvs, ka to būs neiespējami redzēt. Novērotājs pat nevarēs redzēt, kā objekts šķērso notikuma horizonta robežu.
Ja mēs paskatāmies uz situāciju no matērijas viedokļa, kas nonāk šajā melnajā caurumā. Iedomājieties tagad melnu caurumu, ko ieskauj kvēlojošas gāzes mākonis. Šo mākoni veidoja atdalīta zvaigzne, kas gāja pārāk tuvu šim melnajam caurumam. Šis gāzes mākonis parādīsies kā saplacināts disks, saukts arī par palielināšanas disku. Tātad šī diska gāzi galu galā pilnībā absorbēs melnais caurums, taču tas nenotiks uzreiz.
Fakts ir tāds, ka pastāv ātruma ierobežojums, kas ir atkarīgs no uzkarsētās gāzes radiācijas spiediena spēka, kas pretosies paša melnā cauruma iekšējā smaguma spēka iedarbībai. Galu galā, tiklīdz visu gāzi absorbēs melnais caurums, tā lielums palielināsies. Piemēram, ja mēs ņemam melno caurumu, kura sākotnējā masa būs 10 reizes lielāka par mūsu Saules masu, un tā masas pieauguma ātrums sasniegs maksimālo robežu (tā saukto Eddington limitu), tad apmēram miljarda gadu laikā šī melnā cauruma masa sasniegs 100 miljonu masu. reizes pārsniedzot mūsu Saules masu”.
Deivids Reice
Lāzera interferometriskā gravitācijas viļņu observatorijas (LIGO) zinātniskais vadītājs
“Būtībā viss būs atkarīgs no tā, vai jūs esat jautājums, kuru absorbē melnā cauruma bezgalīgais bezdibenis, vai arī jūs esat pietiekami tālu no notikuma vietas un esat bezkaislīgs notikuma novērotājs, ja kāds vai kaut kas cits iekrīt šajā ļoti bezdibenī. Ja jums nav paveicies un jūs atrodaties pirmajā vietā, tad ātrums būs ļoti liels. Visticamāk, mēs runāsim par indikatoriem, kas ir tuvu gaismas ātrumam.
Ja jūs atrodaties sekundes vietā un esat pietiekami tālu no melnā cauruma, tad ātrums, ar kādu vielu absorbēs melnais caurums, jums šķitīs ievērojami samazināts, pateicoties gravitācijas laika dilatācijas ietekmei. Pēc viņa teiktā, "pulkstenis" gravitācijas lauka ietekmē iet lēnāk, bet ļoti spēcīga gravitācijas lauka ietekmē - vēl lēnāk, kas būs taisnība tikai tuvojoties melnā cauruma notikumu horizontam.
Pietiekami tālu es domāju, ka vietējā koordinātu sistēmā jūs paliksit nekustīgs attiecībā pret melno caurumu (tas ir, jūs to nepievilksit) un jūsu vietējā laika sistēmu neietekmēs šī melnā cauruma gravitācijas lauks. Šajā gadījumā cilvēkam, kas atrodas ārpus melnā cauruma ietekmes, šķitīs, ka priekšmets vai matērija bezgalīgi ilgi virzīsies uz melnā cauruma notikumu horizontu.
Nyayesh Afshordi
Astrofiziķis Vaterlo Universitātes Fizikas un astronomijas departamentā un Kanādas Teorētiskās fizikas perimetra institūta Kosmoloģijas un gravitācijas katedras vadītājs
“Es uzskatu, ka“tumsas”ātrums ir bezgalīgs! Klasiskajā fizikā saskaņā ar vispārējo telpas tumsas jēdzienu var uzskatīt tikai tukšu vakuumu. Tomēr, pateicoties kvantu mehānikai, mēs zinām, ka patiesībā nav tumsa un tukša telpa. Pat ja jums šķiet, ka nav tādu gaismas avotu, ko mēs varētu redzēt, šis avots var būt elektromagnētisko lauku svārstības. Šīm kvantu svārstībām ir jānotiek pat gravitācijas viļņos, kas iziet cauri telpas laikam, un LIGO laboratorija tos atklāja tikai nesen.
Problēma ir tā, ka smaguma līmenis šajā kvantu pulsācijā ir bezgalīgs. Citiem vārdiem sakot, šobrīd nav pārliecinošas kvantu gravitācijas teorijas, kurai piekristu vairums zinātnieku. Nepieciešamā atbilde uz jautājumu var būt paslēpta pašā "tumsas" ātruma iespējamībā, tas ir, kvantu viļņi sasniedz bezgalīgu vērtību (vai kļūst patvaļīgi lieli), it īpaši mazos mērogos un uz īsu laika posmu. Protams, tas ir tikai pieņēmums, bet man šķiet, ka tas ir efektīvs veids, kā izprast Lielā sprādziena principu un būtību, melnos caurumus, tumšo enerģiju un kvantu gravitāciju."
NIKOLAY KHIZHNYAK
