Monday, February 4, 2013

შავი ხვრელის მიღების 4 გზა.


ცნობილია, რომ შავი ხვრელი შეიძლება მივიღოთ ოთხი სხვადასხვა გზით, ესენია:
1.ციური სხეულის გრავიტაციული კოლაფსის შედეგად, ანუ თუკი ობიექტის მასა სამჯერ ან მეტჯერ აღემატება მზის მასას, ის ჩაიშლება საკუთარი გრავიტაციის მოქმედების ქვეშ და მთლიანად თავს მოიყრის სინგულარულ წერტილში. ( სინგულარობა განიმარტება, როგორც მასის ერთ წერტილში კონცენტრირება.)
2.გალაქტიკის ცენტრალური ნაწილის ან პროტოგალაქტიკური გაზის კოლაფსით. დადგენილია, რომ თითქმის ყველა სპირალური გალაქტიკის ცენტრში შავი ხვრელია.
3. შესაძლოა შეგვხვდნენ ე.წ. პირვანდელი შავი ხვრელები, რომლებიც გაჩდნენ მალევე დიდი აფეთქების შემდეგ.
4. დიდი ენერგიის ბირთვული რეაქციების შედეგად. ასეთ შავ ხვრელებს კვანტური შავი ხვრელები ეწოდებათ.
შავი ხვრელები წარმოშობის გარდა, კლასიფიცირდებიან ზომის მიხედვითაც, გვაქვს მინიატურული (რომლებიც შესაძლოა კოლაიდერში მიმდინარე სამუშაოებისას ჩნდებოდნენ), ჩვეულებრივი და სუპერმასიური შავი ხვრელები.
ამას გარდა სერიოზული დავის საკითხი გახდა იკარგება თუ არა ინფორმაცია შავ ხვრელში. ფიზიკოსები ხუმრობდნენ, რომ „შავ ხვრელებს თმები არ აქვთ“ ანუ ერთადერთი მახასიათებელი რაც გააჩნია შავ ხვრელს, ეს მასაა. ეს ნიშნავდა, რომ თუკი ერთი შავი ხვრელი კოლაფსის შემდეგ მიიღებს რაღაც განსაზღვრული მასის მატერიას, ხოლო მეორე შავი ხვრელი იმავე მასის ანტი მატერიას, ეს ორი შავი ხვრელი ერთმანეთისგან არაფრით არ განირჩევა, ეს კი ეწინააღმდეგებოდა კვანტური მექანიკის კანონებს. შემოთავაზებული იქნა ამოხსნის რამდენიმე გზა. ერთ-ერთი მათგან იამბობდა, რომ კვანტური მექანიკა უბრალოდ აღარ მუშაობდა ზეძლიერი გრავიტაციის პირობებში. იყო სხვა ვერსიაც, რომ ჰოკინგის გამოსხივება იყო არა ქაოტური, არამედ გარკვეული კანონზომიერების მატარებელი, რომლითაც კოდირდებოდა  შავ ხვრელში მოხვედრილი ინფორმაცია.  ამაზე კამათობდნენ ჰოკინგი და  ამერიკელი თეორეტიკოს-ფიზიკოსი, კალიფორნიის ინსტიტუტის  პროფესორი ჯონ პრესკინდი, რომელიც ამტკიცებდა რომ არ იკარგებოდა, ხოლო ჰოკინგი ამბობდა, რომ ინფორმაცია გადადის პარალელურ, ჩვენთვის სრულიად უცხოსა და შეუცნობში. სანაძლეო კოსმოლოგიის ენციკლოპედიის სრულ კრებულს უქადდა გამარჯვებულს.
2004 წელს სტივენ ჰოკინგი გამოვიდა რევოლუციური მოხსენებით და ამტკცებდა, რომ ინფორმაცია არ იკარგება, ანუ აღიარებდა თავის დამარცხებას სანაძლეოში. ის არ მიუთითებდა, კონკრეტულად როგორ ტოვებდა ინფორმაცია შავ ხვრელს, არამედ აკეთებდა შავი  ხვრელის შექმნამდელი და მისი გაქრობის შემდგომი სამყაროს ანალიზს და ამტკიცებდა, რომ ისინი იდენტურები იყვნენ, ამრიგად ინფორმაცია, რომელიც ხვდებოდა შავ ხვრელში მართალია დეფორმირებული სახით, მაგრამ ჰოკინგის გამოსხივების მეშვეობით მაინც უბრუდებოდა გარე სამყაროს. ჩემი აზრით, ეს მოვლენა უნდა იქნეს აღიარებული მეოთხე ეტაპად შავი ხვრელების შესწავლის ქრონოლოგიაში, რადგან ინფორმაციის დაკარგვა/არდაკარგვის საკითხი პრინციპულია შავი ხვრელის კონცეფციის გასააზრებლად. აღნიშნული კონფერენციის შემდეგ ჰოკინგმა განაცხადა, რომ ფანტასტიკის მოყვარულებს შეუძლიათ გამოემშვიდობონ ოცნებებს შავი ხვრელების მეშვეობით პარალელურ განზომილებებში გადასვლებს და მსგავსს გავრცელებულ მითებს.
საინტერესო საკითხია, საკუთრივ რა მოსდის სხეულს, რომელიც შავ ხვრელში ხვდება. თუკი თავად „მსხვერპლის“ პოზიციას განვიხილავთ, ის ვერც შენიშნავს როდის გადაკვეთს იმ ზღვარს, რომლის შემდეგაც ის ვეღარ შეძლებს შავი ხვრელისგან თავის დაღწევას, თუნდაც სინათლის სიჩქარით იმოძრაოს. მისთვის ეს წამი არაფრით არ იქნება გამორჩეული, ის განაგრძობს მოძრაობას, სანამ უზარმაზარი წნევა ერთ წერტილამდე არ შეკუმშავს მას. გაცილებით საინტერესოა თუ რას დაინახავს გარე დამკვირვებელი. მისთვს „მსხვერპლი“ თავიდან ჩვეულებრივად იმოძრავებს, მაგრამ რაც უფრო მიუახლოვდება ზღვარს, მით უფრო შეანელებს მოძრაობას, რადგან სინათლის სხივებს უფრო და უფრო გაუჭირდებათ მიზიდულობის დაძლევა და დამკვირვებლადე მიღწევა, საბოლოოდ კი „მსხვერპლის“ ვარდნა უსასრულოდ გაგრძელდება და ის დროში გაიყინება, თუმცა რეალურად ის უკვე დიდი ხნის შავ ხვრელთან შერწყმული იქნება.
ბოლოს კი მინდა აღვნიშნო, რომ ებრაელი მეცნიერების ერთი ჯგუფი, ისევე როგორც ფიზიკოსები მთელს მსოფლიოში დაკავებული იყვნენ „თეთრი ხვრელების“ ძებნით. მათ ივარაუდეს, რომ თუკი არსებობს სხეული, რომლიდანაც ვერაფერი ვერ გამოაღწევს, უნდა არსებობდეს სხეული, რომელშიც ვერაფერი შეაღწევს და მას შავი ხვრელის ანტიპოდად თეთრი ხვრელი უწოდეს, თუმცა დღემდე არ არის არც ერთი დადასტურებული ფაქტი ან თუნდაც ეჭვი თეთრი ხვრელების არსებობისა.
შავ ხვრელებს ცენტრალური ადგილი უჭირავთ თანამედროვე ფიზიკაში, დღესაც არ ნელდება დავა და კამათი მათ შესახებ . ჯერ კიდევ უამრავი რამ არის დასამტკიცებელი, მაგალითად მართლა არსებობს თუ არა ჰოკინგის გამოსხივება, შესაძლებელია თუ არა შავი ხვრელების ენერგიის გამოყენება და სხვა. ჩემი ღრმა რწმენით, თუ გავითვალისწინებთ ტექნოლოგიების განვითარების თავბრუდამხვევ ტემპს, უახლოეს მომავალში არაერთი აღმოჩენა გველის ამ ( და არა მხოლოდ ამ ) სფეროში. შავი ხვრელების სრულყოფილი გამოკვლევა უზარმაზარ წვლილს შეიტანს „ყველაფრის თეორიის“ ხორცის შესხმაში და ბევრ რთულ ამოცანას გააადვილებს, რომელიც დღემდე გადაუჭრელია თანამედროვე ფიზიკისთვის.

სტივენ ჰოკინგი


სტივენ ჰოკინგი არის ბრიტანელი მათემატიკოსი,ფიზიკოსი-კოსმოლოგი. დაიბადა 1942 წლის 8 იანვარს, ოქსფორდში. დაამთავრა ოქსფორდის უნივერსიტეტი და დღეისათვის ითვლება ერთ-ერთ ყველაზე გავლენიან ფიზიკოსად დედამიწაზე. 
აღსანიშნავია მისი გამოკვლევები კოსმოლოგიასა და კვანტურ გრავიტაციაში, ეს უკანასკნელი არის მიმართულება თეორიულ ფიზიკაში, რომელიც ცდილობს გრავიტაციული ურთიერთქმედება აღწეროს და დაუკავშიროს  დანარჩენ სამ ურთიერთქმედების ტიპს, ესენია: ელექტრომაგნიტური, სუსტი და ძლიერი. წარმატების შემთხვევაში  ჩამოყალიბდება „ყველაფრის თეორია“, რომელიც იქნება ჯერ-ჯერობით არარსებული თეორია, რომელიც ერთიანობაში აღწერს ყველა მიმდინარე პროცესს სამყაროში.
ჰოკინგი გამორჩეულია იმით, რომ გამოიყენა თერმოდინამიკის პრინციპიები შავ ხვრელებთან მიმრთებით და განაცხადა, რომ მას აქვს გარკვეული ტემპერატურა.
ჯერ კიდევ სტუდენტობისას, მას დაემართა ამოტროფული სკლეროზი, რამაც საბოლოოდ პარალიჩი გამოიწვია, დღეს-დღეობით მას არ შეუძია დამოუკიდებლად გადაადგილება ან მეტყველება, ის იყენებს სპეციალურ აპარატს, რომელზეც ის მიმაგრებულია.
საყოველთაოდ ცნობილია მისი სანაძლეო ამერიკელ ფიზიკოს და ასტრონომ, კიპ ტორნთან. საქმე ეხებოდა ციური ობიექტის გედი X-ის ბუნებას. ჰოკინგი ჩამოვიდა თავისივე თეორიის საწინააღმდეგოდ და განაცხადა, რომ აღნიშნული ობიექტი არ იყო შავი ხვრელი, ტორნი საწინააღმდეგო აზრზე იდგა. მოგებული მხარე წაგებულისგან მიიღებდა ჟურნალ „პენტჰაუზის“ წლიურ გამოწერას. საბოლოოდ აღმოჩნდა, რომ ჰოკინგის თეორია სწორი იყო, ანუ სანაძლეო მან წააგო და მანაც სიამოვნებით გადასცა ოპონენტს დანაპირები.
ჩვენს მიერ ხსენებული ჰოკინგის გამოსხივება, არ არის ცალსახად დადასტურებული და მიღებული. ჰოკინგის თანახმად, შავი ხვრელები არსებობას აფეთქებით უნდა ასრულებდნენ, რადგან გამოსხივების ინტენსივობა პირდაპირ პროპორციულია შავი ხვრელი ზომის კლებისა, თუმცა ასეთი აფეთქება ჯერ დაფიქსირებული არ არის, ამის და მიუხედავად საინტერესო ფაქტია, რომ სწორედ ჰოკინგის გამოსხივებას იყენებენ ძირითად არგუმენტად მეცნიერები ცერნში, კოლაიდერში მიმდინარე სამუშაოებისას მინიატურული შავი ხვრელების დაშლის სასარგებლოდ, ანუ გამოკვლევების უსაფრთხოობის დასადასტურებლად. ჰოკინგის გამოსხივებასვე ეფუძვნება სინგულარული რეაქტორის იდეა, ანუ შავი ხვრელიებისგან ენერგიის მიღების შესაძლებლობის ჰიპოთეზა.

ჰიპოტეზები შავ ხვრელზე


 სახელი შავი ხვრელი მოდის ჯონ არჩიბალდ უილერის მიერ 1967 წელს ჩატარებული ლექციიდან “Our universe : The known and unknown.” (ჩვენი სამყარო: ცნობილი და უცნობი.)
შავი ხვრელების შესწავლის მიმდინარეობას სამ ძირითად ეტაპად ყოფენ.
პირველი ეტაპი იწყება ჯონ მიტჩელის ხსენებული გამოკვლევით. მან მისწერა წერილი სამეფო აკადემიას, სადაც საუბრობდა ისეთ სხეულზე, რომლის მასაც იმდენად დიდი იქნებოდა, რომ მის გრავიტაციას მზის სხივიც კი ვერ დააღწევდა თავს და გამოთვალა ფორმულა, რომელიც ასეთი სხეულის მასას გვაძლევდა. მაგალითისთვის იმისთვის რომ სხეულმა დედამიწის მიზიდულობას დააღწიოს თავი, მან უნდა განავითაროს ე.წ. პირველი კოსმიური სიჩქარე, რაც 11,2 კმ/წმ-ის ტოლია.
ამ გამოთვლებისთვის გამოიყენება სხეულის კინეტიკური ენერეგიისა
დედამიწის მიზიდულობის (რომელსაც უარყოფითი მნიშნველობა ექნება) ჯამის განულებით. ამ გამოთვლებმა უდიდესი ინტერესი გამოიწვიეს მეცნიერებში, თუმცა იმდროისთვის არ იყო გაკეთეული საკმარისი აღოჩენები, იმისთვის რომ შავი ხვრელების კონცეფცია სრულყოფილი გაეხადათ, ამიტომაც ეს საკითხი ვერ ვითარდებოდა სათანადოდ მანამ, სანამ ალბერტ აინშტაინმა 1905 წელს არ გამოაქვეყნა ალბათობის სპეციალური თეორია, ხოლო 1915 წელს საბოლოოდ ჩამოყალიბებულმა ალბათობის ზოგადმა თეორიამ დააზუსტა, რომ არც ერთ სხეულს არ შეუძია სინათლის სიჩქარეზე სწრაფად მოძრაობა, რამაც საშუალება მისცა მეცნიერებს კონცეპტუალური სიახლე შეეტანათ შავი ხვრელების განხილვაში. იმავე წელს  გერმანელმა (წარმოშობით ებრაელმა) მეცნიერმა შვარცშილდმა დაწერა შვარცვალდის ცნობილი განტოლება, რომელიც საშუალებას იძლეოდა გამოგვეთვალა იმ ობიექტის მინიმალური რადიუსი (თუკი ის იდეალურად სფერული იყო, არ ბრუნავდა და არ გააჩნდა მუხტი; სხვა შემთხვევები განიხილეს და ამოხსნეს ნიუმანმა, კერმა, რაისნერმა და ნორდსტომმა), რომელსაც სინათლე ვერ გასცდებოდა და ის უდრიდა
სადაც
R- შვარცშილდის რადიუსია G-გრავიტაციული მუდმივა  M-ობიექტის მასა, ხოლო  c-სინათლის სიჩქარე.
ამის შემდეგ ეს სფერო შევიდა აქტიურ ფაზაში, რაც დაგვირგვინდა 1975 წელს სტივენ ჰოკინგის მიერ გაკეთებული მოხსენებით, რომელშიც ის ამტკიცებდა, რომ შავ ხვრელებს აქვთ გამოსხივება, რომლის გამოც ისინი კარგავენ მასას და საბოლოოდ ქრებიან. ამ გამოსხივებამ „ჰოკინგის გამოსხივების“ სახელი მიიღო და და შავი ხვრელების შესწავლა მესამე ეტაპში გადაიყვანა, რომელიც დღემდე გრძელდება. .