Бірегейлік ұғымы пәнаралық. Өйткені, ол физикада да, математикада да бар. Бұл екі білім саласының арасында қалыптасқан өте тығыз қарым-қатынасты қарастыратын болсақ, бұл таңқаларлық емес. Италияның ұлы ғалымы Галилео Галилей: «Математика – Құдайдың ғаламды жазған әліпбиі» деген екен. Шынында да, біз мектепте көретін ғылымдарды, физиканы, химияны және тіпті биологияны еске түсірсек, математиканы адам табиғатты сипаттауға тырысқанда тұрақты қатысу деп түсінуге болады.

Шындық мынада: қазіргі ғылым мен математиканың өзара байланысының себептері туралы бір философиялық көзқарас. Бірақ, шын мәнінде, математика, мысалы, физикада теориялық болжамдар жасаудың іргелі құралы болып табылады. Немесе шындықты сипаттайтын модельдерді әзірлеу. Және оларда біз оларды эксперименттік деректерден сынай аламыз. Мысалы, салыстырмалылық теориясы бүгінгідей мойындалған теория болу үшін ғаламды бақылау арқылы дәлелденуі керек еді.

Бірақ сингулярлық ұғымы математикадан құрылған теорияларда бар болса да, күрделірек. Өйткені ол физикалық нәрсені білдірмейді. Бірақ иә, біз білетін физика жұмысын тоқтататын ғарыштағы нүкте.

Қара тесіктердің математикасы

Сурет:solarseven/Getty Images

Нақты ғылымдар курсының кез келген бірінші курс студенті, тіпті оны әлі білмесе де, ерекшеліктермен жиі кездеседі. Есептеу пәндерінде, мысалы, y = 1/x сияқты өрнектерді табу жиі кездеседі. Ал х нөлге жақындаған сайын у шексіздікке ұмтылып өседі. Мәселе мынада, шексіздікті сан ретінде қабылдауға болмайды. Бірақ иә, математикалық тұжырымдама сияқты жалпы нәрсе. Өйткені, мәселені жеңілдете отырып, шексіздікке дейін санауға болмайды. Сонымен, егер бұл теңдеу физикалық нәрсені сипаттаса да, х = 0 болатын нүкте табиғатта мүмкін емес. Яғни, сингулярлық.

Физикада ерекшеліктер, мысалы, жалпы салыстырмалылықта пайда болады. Ал әйгілі астрофизик Карл Шварцшильд Эйнштейннің идеяларын жұлдыз сияқты шар тәрізді массалар жүйесіне қолданды. Моншақтарға арналған шешім дененің ортасында және одан белгілі бір қашықтықта (Шварцшильд радиусы деп аталатын) осы нүктелерді қамтиды. Осылайша, дененің массасын Шварцшильд радиусында қыссақ, ауырлық күшінің әсерінен құлау процесі болады. Демек, нысан шексіз кішкентай нүктеге дейін қысқарады. Яғни, есептеулер үшін анықтамалық координаталарды өзгертсек те сол жерде қалатын орталық сингулярлық нүктесі.

Бұл атақты қара тесіктермен болады. яғни, барденелер, бұл жағдайда, центрдегі тығыздығы шексіз болатын, құлаған жұлдыздар. Басқаша айтқанда, ерекшелік. Және бұл ғарыштың шексіз кішкентай аймағы, оны біз физикамен жақсы сипаттай алмаймыз. Ол үшін бізге гравитацияның жаңа үлгісі қажет болуы мүмкін. Нақтырақ айтсақ, кішкентай ұзындық шкалаларында өте қарқынды күштерді қамтитын біреуі. Осылайша, гравитацияның кванттық теориясы.

Үлкен жарылыс сингулярлығы

Сурет: Shutterstock

Үлкен жарылыс теориясы өзінің алғашқы сәттерінде көптеген пікірталас тудырды. Және бұл оның философиялық салдары үшін де, тіпті ғылыми қоғамдастық үшін де. Айтпақшы, бір қызық факт, «Үлкен жарылыс» терминін жасаушы шынымен балама модельді ұсынды. Жұлдыздардағы химиялық элементтер мен энергияның түзілуін түсінуімізге көп жауапты болған Фред Хойл стационарлық ғалам теориясын жақтады. Алайда уақыт өте келе ғаламның кеңеюі туралы дәлелдер пайда бола бастады. Осылайша, Үлкен жарылыс ғаламды бақылау арқылы уақыт пен кеңістіктің пайда болуы туралы ең шоғырландырылған теория болды.

Мәселе мынада: Үлкен жарылыс болған нүкте (яғни, «ұлы explosion», ағылшын тілінен аударғанда) өз алдына бір ерекшелік. Осылайша, бұл өте сәтті теория болса да, теория түсінуде толық емесуақыт өте келе ғалам. Ал мәселені шешудің теориялық мүмкіндігі себеп-салдарлық жиындар теориясында болуы мүмкін. Онда жалпы салыстырмалылықпен біріктірілген кеңістік-уақыт континуум болмас еді. Бірақ иә, ол бөліктерге бөлінеді. Мысалы, «кеңістік-уақыт атомдары» сияқты. Ғаламдағы ешнәрсе олардан кішірек болмас еді, бұл сингулярлықтардың болуын мүмкін емес етеді.

Қиындық осы теориялық құралдармен Үлкен жарылыстың бастапқы сәттерін сипаттауға тырысуда. Осыдан кейін ғалам алып және «тәртіпті» болады. Содан кейін континуум жақсы жуықтау болар еді. Қалай болғанда да, біздің заттарды түсінудегі бұл олқылықты толтырудың әмбебап шешімі жоқ. Бір сөзбен айтқанда, алда атқарылатын жұмыстар көп. Дегенмен, бұл күш-жігердің бәрі қызықты болатынына сенімді бола аламыз.