ทฤษฏีสัมพัทธภาพทั่วไปของ Albert Einstein ปฏิวัติอธิบายแรงโน้มถ่วงเป็นความโค้งในโครงสร้างของกาลอวกาศ นักคณิตศาสตร์จาก University of California เดวิสได้คิดค้นวิธีใหม่ในการย่นผ้าผืนนั้นในขณะที่ไตร่ตรองคลื่นกระแทก
“ เราแสดงให้เห็นว่ากาลอวกาศไม่สามารถอยู่ในพื้นที่ราบ ณ จุดที่คลื่นกระแทกสองแห่งชนกัน” Blake Temple ศาสตราจารย์วิชาคณิตศาสตร์ของ UC Davis กล่าว “ นี่เป็นสัมพัทธ์รูปแบบใหม่ในสัมพัทธภาพทั่วไป”
Temple และผู้ร่วมทำงานของเขาศึกษาคณิตศาสตร์ว่าคลื่นกระแทกในของเหลวสมบูรณ์แบบมีผลต่อความโค้งของกาลอวกาศอย่างไร โมเดลใหม่ของพวกเขาพิสูจน์ว่าภาวะเอกฐานปรากฏในจุดที่คลื่นกระแทกชนกัน แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของ Vogler จำลองคลื่นกระแทกสองคลื่นชนกัน Reintjes ติดตามการวิเคราะห์สมการที่อธิบายสิ่งที่เกิดขึ้นเมื่อคลื่นกระแทกข้าม เขาขนานนามว่าเป็นภาวะเอกฐานที่สร้าง“ เอกภาวะปกติ”
“ สิ่งที่น่าประหลาดใจ” เทมเพิลบอกกับนิตยสารสเปซว่า“ มีอะไรบางอย่างที่ธรรมดามากเมื่อการมีปฏิสัมพันธ์ของคลื่นสามารถทำให้บางสิ่งบางอย่างสุดขั้วอย่างแปลกประหลาดในกาลอวกาศ - แม้ว่ามันจะเป็นสิ่งแปลกใหม่ สิ่งที่น่าแปลกใจก็คือพวกมันก่อตัวขึ้นในสมการพื้นฐานที่สุดของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของ Einstein ซึ่งเป็นสมการสำหรับของไหลที่สมบูรณ์แบบ”
ผลลัพธ์ถูกรายงานในสองบทความโดย Temple กับนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษา Moritz Reintjes และ Zeke Vogler ในวารสาร Proceedings ของ Royal Society A
Einstein ปฏิวัติฟิสิกส์สมัยใหม่ด้วยทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของเขาที่ตีพิมพ์ในปี 1916 ทฤษฎีในระยะสั้นอธิบายพื้นที่เป็นผ้าสี่มิติที่สามารถแปรปรวนด้วยพลังงานและการไหลของพลังงาน แรงโน้มถ่วงแสดงให้เห็นว่าตัวเองเป็นความโค้งของผ้านี้ “ ทฤษฎีเริ่มต้นด้วยการสันนิษฐานว่ากาลอวกาศ (พื้นผิว 4 มิติไม่ใช่ 2 มิติเหมือนทรงกลม) ก็คือ“ แบนราบ” วัดอธิบาย ทฤษฎีบทของ Reintjes พิสูจน์ให้เห็นว่า ณ จุดที่เกิดปฏิกิริยาช็อคเวฟคลื่นวิทยุมัน [กาลอวกาศ] ก็“ หงิกงอ” เกินกว่าจะถูกแบนในท้องที่”
โดยทั่วไปเราคิดว่าหลุมดำเป็นสิ่งที่แปลกประหลาด แต่นี่เป็นเพียงส่วนหนึ่งของคำอธิบาย ภายในหลุมดำความโค้งของกาลอวกาศจะสูงชันและสุดขีดจนไม่มีพลังงานแม้แต่แสงสามารถหลบหนีได้ Temple กล่าวว่าความเป็นเอกเทศนั้นลึกซึ้งยิ่งขึ้นโดยที่กาลอวกาศไม่สามารถทำให้ดูแบนราบได้ในระบบพิกัดใด ๆ
“ พื้นที่ราบ” หมายถึงพื้นที่ที่ดูเหมือนจะแบนจากมุมมองที่แน่นอน มุมมองของเราเกี่ยวกับโลกจากพื้นผิวเป็นตัวอย่างที่ดี โลกมีลักษณะแบนราบกับกะลาสีที่อยู่กลางมหาสมุทร เป็นเพียงเมื่อเราเคลื่อนห่างจากพื้นผิวที่ความโค้งของโลกจะปรากฏ ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของ Einstein เริ่มต้นด้วยสมมติฐานว่ากาลอวกาศนั้นแบนราบเช่นกัน คลื่นกระแทกสร้างการเปลี่ยนแปลงอย่างฉับพลันหรือความไม่ต่อเนื่องในความดันและความหนาแน่นของของเหลว สิ่งนี้ทำให้เกิดการกระโดดในความโค้งของกาลอวกาศ แต่ไม่เพียงพอที่จะสร้าง "รอยแตก" ที่เห็นในโมเดลของทีม Temple กล่าว
ส่วนที่เจ๋งที่สุดในการค้นหาวัดคือทุกอย่างงานก่อนหน้านี้ของเขาในคลื่นกระแทกระหว่างบิ๊กแบงและการผสมผสานระหว่างการทำงานของ Vogler และ Reintjes เข้าด้วยกัน
มีโชคชะตามาก” วัดกล่าว “ นี่เป็นส่วนที่เจ๋งที่สุดสำหรับฉัน
ฉันชอบที่มันบอบบางมาก และฉันชอบที่สนามทางคณิตศาสตร์ของทฤษฎีคลื่นกระแทกที่สร้างขึ้นเพื่อแก้ไขปัญหาที่ไม่เกี่ยวข้องกับสัมพัทธภาพทั่วไปได้นำเราไปสู่การค้นพบเอกภาวะอวกาศแบบใหม่ ฉันคิดว่านี่เป็นสิ่งที่หายากมากและฉันเรียกมันว่าครั้งหนึ่งในการค้นพบยุคใหม่”
ในขณะที่แบบจำลองดูดีบนกระดาษ Temple และทีมของเขาสงสัยว่าการไล่ระดับสีที่ชันในกาลอวกาศใน“ ภาวะเอกฐานปกติ” สามารถทำให้เกิดเอฟเฟกต์ที่ใหญ่เกินความคาดหมายในโลกแห่งความจริงได้อย่างไร ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปทำนายคลื่นแรงโน้มถ่วงอาจเกิดจากการชนของวัตถุขนาดใหญ่เช่นหลุมดำ “ เราสงสัยว่าคลื่นกระแทกดาวฤกษ์เกิดการกระทบกระเทือนอย่างรุนแรงที่ขอบชั้นนำของการยุบตัวหรือไม่นั้นอาจกระตุ้นแรงกว่าคลื่นแรงโน้มถ่วงที่คาดหวังได้” Temple กล่าว “ สิ่งนี้ไม่สามารถเกิดขึ้นได้ในสมมาตรทรงกลมซึ่งทฤษฎีบทของเราสันนิษฐาน แต่โดยหลักการแล้วมันอาจเกิดขึ้นได้หากความสมมาตรแตกหักเล็กน้อย”
คำบรรยายภาพ: ศิลปินแสดงการปลดปล่อยกาลอวกาศในตอนต้นของบิกแบง John Williams / TerraZoom
