Что такое сингулярность

О сингулярности Большого взрыва

Сегодня во многих публикациях сингулярность Большого взрыва (БВ) преподносится как некая физическая сущность начального состояния Вселенной, момент её возникновения из ничтожно малой области (точки), имеющей бесконечно большие значения плотности вещества и температуры.

Такая физическая трактовка сингулярности, как начало начал возникновения Вселенной, по-существу, мало чем отличается от концепции сотворения мира Творцом из ничего.

Правда есть и другие воззрения на этот счет, в частности, о цикличности развития Вселенной, не лишенные оснований.

Порассуждаем об этом понятии – сингулярность Большого взрыва

Начнем с определений.

В Интернет-энциклопедии «Википедия» сказано следующее (привожу с сокращениями, дабы не погружаться чрезмерно в детали).

Сингулярность (от лат. singularis «единственный, особенный»). К примеру, математическая сингулярность (особенность) — точка, в которой математическая функция стремится к бесконечности или имеет какие-либо иные нерегулярности поведения.

Космологическая сингулярность — состояние Вселенной в начальный момент Большого Взрыва, характеризующееся бесконечной плотностью и температурой вещества.

Возникновение этой сингулярности при продолжении назад во времени любого решения общей теории относительности (ОТО), описывающего динамику расширения Вселенной, было строго доказано в 1967 году Стивеном Хокингом. Также он писал – «Результаты наших наблюдений подтверждают предположение о том, что Вселенная возникла в определённый момент времени. Однако сам момент начала творения, сингулярность, не подчиняется ни одному из известных законов физики».

Сингулярности не наблюдаются непосредственно и являются, при нынешнем уровне развития физики, лишь теоретическим построением. Считается, что описание пространства-времени вблизи сингулярности должна давать квантовая гравитация.

Из приведенных выше определений следует, что, первое:

сингулярности при нынешнем уровне развития физики являются лишь теоретическим построением

и второе – сингулярность, не подчиняется ни одному из известных законов физики.

Отсюда можно заключить, что

КОСМОЛОГИЧЕСКАЯ СИНГУЛЯРНОСТЬ – это математическая абстракция, не имеющая достоверной физической интерпретации.

Науке пока не известно, что происходит с веществом при его, условно говоря, неограниченном сжатии, когда плотность и температура достигают Планковских значений, или возможно их превышают.

Воспроизвести на Земле условия подобного сжатия, чтобы экспериментально что-то изучить и проверить, технически невозможно, даже в обозримой перспективе.

Такого рода условия создаёт только сама Природа, её величество Гравитация, порождая во Вселенной сверхсжатые объекты, так называемые черные дыры (ЧД).

Физика процессов, происходящих с веществом внутри черной дыры, остается загадкой для науки.

Нет и теории, математического описания подобного рода процессов. Определенные надежды связывают с разработкой теории квантовой гравитации, но создать её пока не удаётся.

Зато можно, в отсутствие научной теории, выдвигать гипотезы, строить различные догадки и предположения.

Физическая трактовка сингулярности БВ – Предположение

С учетом вышеизложенного почему бы не предположить, что

Большой взрыв явился следствием перехода вещества сверхмассивной («созревшей») черной дыры в иное фазовое состояние.

Есть ли основания для такого рода предположения? Судите сами.

Первое – вещество Вселенной эволюционирует между, условно говоря, двумя полюсами: от максимально разреженного «пустого» пространства до предельно сжатого состояния черной дыры, находясь в зависимости от условий в той или иной промежуточной стадии, как-то газообразном, жидком, твердом состоянии.

Второе – в черных дырах, этих гравитационных пылесосах Вселенной, сосредоточены огромные массы материи.

По данным Википедии: масса самой тяжёлой сверхмассивной чёрной дыры, обнаруженной в галактике NGC 4889, составляет около 21 млрд солнечных масс, чёрная дыра в квазаре OJ 287 имеет массу 18 млрд и чёрная дыра в центре галактики NGC 1277 — 17 млрд солнечных масс. Эти массы вполне сопоставимы с массой целых небольших галактик.

Ещё одна сверхмассивная чёрная дыра, Q0906+6930 массой в 10 млрд масс Солнц, расположена в созвездии Большой Медведицы на расстоянии 12,7 млрд световых лет от Земли.

Третье – возраст нашей Вселенной оценивается в 13,8 млрд лет. У многих ученых возникает вопрос, как могли появиться столь массивные черные дыры на столь ранней стадии эволюции Вселенной. А если предположить, что черные дыры существовали и до Большого взрыва, который лишь привел к образованию Вселенной, как локального фрагмента Мироздания?

Четвертое – существенным является также то, что черные дыры непрерывно наращивают свою массу, как за счет поглощения ими звезд и межзвездного вещества, так и путем слияния друг с другом, и чем может завершиться такой процесс увеличения массы черных дыр никто пока достоверно не знает.

Чтобы лучше себе представлять о каких фантастических, по нашим обыденным земным представлениям, массах вещества идет речь, стоит напомнить, что масса планеты Земля оценивается приблизительно в 5,98 секстиллионов тонн. Вот как выглядит это число:

5 980 000 000 000 000 000 000 тонн или 5,98·10 24 кг.

Причем, с каждым годом Земля становится все тяжелее: на нее оседает примерно тридцать тысяч тонн космической пыли в год. Масса же Солнца превышает массу Земли почти в 333 тысячи раз, и составляет приблизительно 1,99·10 30 кг. Черные дыры, упомянутые выше, в миллиарды, десятки миллиардов раз по массе больше Солнца.

Для наглядности, если принять за единицу массу Земли, то в сравнении получаем:

Читать еще:  Bestchange — бесплатный онлайн мониторинг обменников электронных валют

Что уж тогда говорить о массе вещества всей наблюдаемой Вселенной, оцениваемой более чем в 10 50 тонн? Трудно себе представить, чтобы все это вещество появилось из ничтожно малой точки – сингулярности Большого взрыва.

Пятое – если переместиться во времени обратно к начальной точке БВ, или, как говорят в кинематографе, отмотать пленку назад, то получим то, что называется Большое сжатие — один из возможных сценариев будущего Вселенной. По этому сценарию расширение Вселенной со временем меняется на сжатие, и Вселенная коллапсирует, в конце концов «схлопываясь в сингулярность (из Википедии)».

Сжимающаяся Вселенная будет разбиваться на отдельные изолированные группы. Вся материя коллапсирует в чёрные дыры, которые затем будут срастаться, создавая в результате единую чёрную дыру – сингулярность Большого сжатия (из Википедии).

И вот эта черная дыра с массой всей Вселенной превращается в стремящуюся к нулю точку с бесконечными плотностью вещества и температуры? То есть в то, что выше определено, как «схлопываясь в сингулярность»? Впечатляет, но едва ли способствует пониманию физической природы такого процесса.

СИНГУЛЯРНОСТЬ БОЛЬШОГО ВЗРЫВА – это математически абстрактное (вырожденное) описание центральной точки черной дыры в момент достижения ею под действием гравитационных сил сжатия критических значений плотности и температуры, достаточных для возникновения и развития процесса скачкообразного перехода материи (вещества) черной дыры в иное фазовое состояние.

Такой переход материи в иное фазовое состояние будет сопровождаться высвобождением колоссальной энергии в виде сгустка излучения, распространяющегося со световой (фотоны) скоростью.

Последователи модели БВ могут сказать, что Большой взрыв совсем не то, что обычно понимается как резкое возрастание давления с внезапным высвобождением энергии в определенной точке или области пространства, а это взрыв, который произошел одновременно везде, заполнив с самого начала все пространство.

Но что значит ВЕЗДЕ? Если Вселенная, следуя модели БВ, вначале занимала небольшой объем, а затем произошло её резкое (экспоненциально ускоренное) инфляционное расширение, то логично считать, что ВЕЗДЕ – это в относительно небольшой изначальной области, предшествующей последующему инфляционному расширению.

Также и для сверхгигантской черной дыры, вобравшей в себя всё вещество Вселенной (а возможно, только локального фрагмента или локальной Вселенной, или части локальной Вселенной), взрыв будет ВЕЗДЕ в пределах занимаемого ЧД объема, который может быть весьма значительным.

При этом распространяющаяся со световой скоростью область взрыва – излучение с температурой в тысячи миллиардов градусов чем это не инфляционное расширение?

В дальнейшем же, по мере остывания этой расширяющейся области излучения, рождаются и взаимодействуют различные элементарные частицы с последующим образованием из них вещества, звезд, планет и т.д., всё в соответствии с космологической моделью Большого взрыва.

Приведенная физическая интерпретация начального момента БВ представляется мне не совсем лишенной смысла, и к тому же более естественной для восприятия, чем просто математически абстрактное понятие сингулярности.

Мнение ученого

Известный ученый-космолог, знаменитый физик, Нобелевский лауреат Стивен Вайнберг в своих книгах «Первые три минуты», «Мечты об окончательной теории» подробно и доходчиво объясняет физику процессов, происходивших начиная с одной сотой доли секунды после Большого взрыва, процессов, которые в итоге привели к образованию нашей сегодняшней Вселенной. Однако столь же ясное физическое понимание того, что происходило в более ранний (до одной сотой секунды) промежуток времени, по его мнению, является затруднительным в силу ряда причин. Вот как об этом пишет сам С. Вайнберг (фрагменты из его книги «Первые три минуты»):

Незнание микроскопической физики стоит как пелена, застилающая взор при взгляде на самое начало.

Тем не менее мы можем, по крайней мере, вообразить момент времени, когда гравитационные силы были столь же велики, как и сильные ядерные взаимодействия… . При сверхвысоких температурах энергия частиц в тепловом равновесии может стать так велика, что силы тяготения между ними станут такими же большими, как и любые другие силы. Можно оценить, что такое положение будет достигнуто при температуре около 100 миллионов миллионов миллионов миллионов миллионов градусов (10 32 К). (А.Ч.: 10 32 К – Планковская температура).

Мы слишком мало знаем о квантовой природе гравитации даже для того, чтобы делать разумные предположения об истории Вселенной до этого времени.

Одна возможность заключается в том, что на самом деле никогда не было состояния бесконечной плотности. Теперешнее расширение Вселенной могло начаться в конце предыдущей эры сжатия, когда плотность Вселенной достигала какого-то очень большого, но конечного значения.

ЕЩЁ МАТЕРИАЛЫ ПО ТЕМЕ:

1″ :pagination=»pagination» :callback=»loadData» :options=»paginationOptions»>

Космологическая сингулярность

Космологическая сингулярность – теоретическое построение некоего состояния, в котором находилась Вселенная в начальный момент Большого Взрыва. Особенность этого состояния в том, что оно характеризуется бесконечной плотностью и одновременно бесконечной температурой.

Возникновение понятия

Космологическая сингулярность является частным случаем гравитационной сингулярности. Если мы привыкли рассматривать материю как некоторое гладкое и бескрайнее пространство (многообразие), то в области гравитационной сингулярности пространство-время искривляется. В 1915 — 1916 г. великий физик Альберт Эйнштейн опубликовал свою общую теорию относительности, согласно которой гравитационные эффекты существуют не как следствие работы каких-либо сил, возникающих между телами или в полях, а вследствие искажения самого пространства-времени. При помощи своих уравнений Эйнштейн смог описать связь кривизны пространства-времени и материи, которая находится в нем.

Читать еще:  Заработок в интернете — 17 популярных способов

Позже, в 1967-м году Стивен Хокинг использовал уравнения Эйнштейна для общей теории относительности, которые описывают динамику Вселенной, чтобы получить их решения для прошедшего времени. То есть он определил состояние Вселенной в изначальный момент ее существования, и доказал, что таковой момент действительно есть.

Гравитационная сингулярность

Положение сингулярности в черной дыре

Точно описать гравитационную сингулярность пока не удается по той причине, что многие известные величины в ее пределах устремляются к бесконечности либо становятся неопределенными. Например, плотность энергии выбранной системы отсчета этой области или скалярная кривизна.

Благодаря трудам физиков-теоретиков мы имеем строгие доказательства того, что в сердцах черных дыр, а именно за горизонтом событий должна располагаться такая гравитационная сингулярность, иначе черная дыры просто не сформировалась бы. К сожалению, наблюдать что-либо находящееся за горизонтом событий невозможно в принципе, хотя есть предположения, что существуют черные дыры, сингулярность которых немного выходит за его пределы и может быть наблюдаема. Космологическая же сингулярность называется «голой», так как теоретически ее можно было бы увидеть.

Свойства, парадоксы и следствия космологической сингулярности

Первое прямое визуальное изображение сверхмассивной черной дыры и ее тени в центре галактики M87

Основные характеристики сингулярности – одновременно бесконечные температура и плотность вещества. Подобное явление можно попытаться представить как сосредоточение бесконечно большой массы в бесконечно малом объеме. Однако согласно физическим расчетам эти две величины не могут одновременно стремиться к бесконечности. Как известно, температура тесно связана с энтропией — мерой хаоса, которая с увеличением плотности может лишь уменьшаться, как собственно и температура.

Сингулярность в представлении художника

Достоверно известно, что существует определенный момент во времени, в который из сингулярности зародилась Вселенная. Но никакие знания о том, что было до сингулярности, из расчетов или наблюдений мы получить не можем. Также не может быть найдена центральная точка, сердцевина из которой произошел Большой Взрыв. А самое главное, каким образом космологическая сингулярность породила немыслимые запасы материи и энергии нашей Вселенной.

К сожалению, на сегодня разработанные физические конструкции не могут объяснить наличие такого явления, как сингулярность, так как в ее области все существующие законы физики не применимы. Как сказал известный физик современности Митио Каку: «мы называем сингулярностью то, что не можем понять».

Сингулярность в философии и психологии, когда наступит технологическая сингулярность?

Для людей, далеких от научных исследований, сингулярность — не совсем понятное слово. Сфера заимствования данного термина в науке различная: философия, астрофизика, астрономия, математика, психофизиология, психология и информационные технологии.

Сингулярность — что это?

Сингулярность в переводе с лат. singularis – единичный. Независимо от того, что разные области науки применяют значение сингулярности каждая в своем контексте, в основе термин содержит общие для всех понятия. Сингулярность это:

  • особое (единичное) явление;
  • неповторимость чего-либо;
  • точка во времени;
  • область пространства;
  • короткий период.

Сингулярность в философии

Современная семиотика и философия использовали понятие сингулярности для разрешения противоречий в результате разъяснения сущности единичного, особого явления, а также связи между единичным и множественным, конкретным и абстрактным. Сингулярность в философии это – явление или событие, порождающее смысл, точка непрерывного уточнения, превращающаяся в серию, затем в серию линий. Французский философ Ж. Делез считал, что складывание многих точек в одну приводит к созданию индивидуального сценария или события.

Сингулярность в психологии

Ученые исследуют психику и разум человека в стремительно меняющихся условиях. Что значит сингулярность в психологии? Выводы, сделанные психологами далеко не утешительны. Сингулярный разум – единый коллективный субъект, в который, вероятно в ближайшем будущем эволюционирует человеческая раса — то, что раньше описывали фантасты, вполне может оказаться действительностью. Сингуляторный разум может развиваться по стадиям:

  1. появится технология, позволяющая человеку телепатически обмениваться мыслями с другими;
  2. отрыв сознания от тела – тела используются как марионетки, а сознания в виде программ заложены в компьютерах на жестких дисках.

Технологическая сингулярность

Прогнозировать будущее люди пытались с древних времен. Технологическая сингулярность это — момент или гипотетическая «точка невозврата», когда технологический прорыв настанет настолько мощным и ускоренным, что станет недоступным обычному человеческому пониманию — считают современные футурологи Р. Курцвейл и Э. Тоффлер, в этом их мнение схоже с писателями- фантастами, предсказывающими доминирование искусственного интеллекта, как в небезызвестном фильме «Терминатор. Восстание машин».

Время «Х», когда технологический прогресс достигнет своего апогея, по подсчетам ученых наступит 2020-2040 гг. Планета Земля по мнению Р. Курцвейла превратиться в гигантский суперкомпьютер. Фантастические фильмы, в которых можно увидеть эффект технологической сингулярности:

  1. «Она» — повествует о любви главного героя к операционной системе, обладающей совершенным интеллектом.
  2. «Матрица» — виртуальная реальность становится такой же реальной, как человеческая реальность.
  3. «Я, робот» — показано ближайшее будущее, где роботы стали частью быта человека и существенно облегчили труд. Но появляется особенный робот, который игнорирует приказы человека и опирается на свой интеллект.
Читать еще:  Фаталисты и фатализм — это мы сами творим свою судьбу или лишь следуем предначертанному

Сингулярность сознания

Понятие сингулярности когнитивной, введено американским специалистом, изучающим искусственный интеллект – Э. Юдковски. Основатель Института Сингулярности предположил, что максимальное взаимодействие между всеми людьми планеты может привести к совместному достижению сверхвозможностей в создании «дружественного сверхинтеллекта» — эффект сингулярности, который поможет людям эволюционировать.

Сингулярность и черные дыры

Вселенная полна тайн и загадок, постижение которых длится не одно тысячелетие. Внимание ученых астрофизиков и астрономов привлечено к самому загадочному феномену черных дыр. Червоточины — это область или точка сингулярности в пространственно-временном континууме, где аномально искажено пространство и время течет по-другому. Сингулярность черных дыр – это своего рода портал, точка пересечения слоев Космоса, через которые можно перемещаться во времени – назад, вперед и в стороны. Прошлое, настоящее и будущее в черных дырах существует одномоментно.

Что такое сингулярность простыми словами

Смысл термина и мнение мировых учёных

Каждый из нас изучая и познавая окружающее мироздание, нередко сталкивается с событиями, описанными как сингулярность. Термин позаимствован из латинского языка (singularis), означающий уникальность, единственность или особенность чего-либо.

Наше познание и понимание не безгранично, и когда в какой-то области мы наблюдаем, предполагаем или ощущаем процессы, но объяснить не можем. Предполагаемые явления в данный момент времени, находятся как бы за горизонтом уровня наших знаний.

Рассмотрим это понятие на некоторых примерах.

Космологическая теория сингулярности определяет единичность первозданного состояния рождения вселенной, в момент Большого взрыва. Теоретически первоначальное состояние материи вселенной представлено наукой в совокупности бесконечной плотности и температуры.

Альберт Эйнштейн определил это состояние гравитационной сингулярностью.

Почему для Теории относительности было принято именно определение сингулярности? Потому что невозможно представить и осознать состояние солнца, сжатого до величины ядра атома, но совсем невозможно осознать того, что весь космос в нашем понятии, был также в сжатом состоянии до размера невидимого атомного ядра.

Математически доказано возникновение Вселенной из объекта сингулярности, но это пока находиться за горизонтом нашего восприятия:

  • расположение точки рождения Вселенной;
  • возникновение колоссальной энергии бесконечной материи в момент первого взрыва;
  • почему Вселенная неоднородна, хотя по всем принятым законам должна быть однородной;
  • физические законы, поясняющие наш мир, перестают работать в состоянии сингулярности.
    Они могут объяснить процессы мироздания, проистекающие только после рождения
    Вселенной, но не до, не во время Большого взрыва.

Великой ученый нашей современности Stephen Hawking подтвердил в своей теории расширения Вселенной возникновение сингулярности, но это не соответствует классическим законном современной физики. Законам, согласно которым не соответствует состояние космологической сингулярности (плотность материи и температура одновременно имели бесконечные значения).

Современное научное сообщество проводит фундаментальные исследования, чтобы попытаться найти ответы, что было до Большого взрыва. Так Stephen Hawking разрабатывал торию квантовых полей, условия, способные нарушить состояние энергодинамичности. Также есть предположения, что используя квантовою гравитацию, можно будет понять динамику развития процессов, где отсутствуют данные.

Футурология о технологичной сингулярности

Что ждет человечество, как будут развиваться общественные, социальные, межгосударственные и другие отношения в мире – над этим работают ученые футурологи. Что ждет планету Земля в глобальном смысле, в ближайшем и далеком будущем? Какие процессы окажут самые главные влияния на развитие цивилизации?

Бурное развитие науки, техники, экономики и других процессов в XXI веке неразрывно связаны с социальным развитием современного общества и отражается в определенных закономерностях и динамке. Полученные в прошлом данные экстраполируются виде прогнозов будущих явлений и процессов.

Простыми словами экстраполяция – это процессы работы с «неизвестными данными, будущими» на основе полученных данных в прошлом и настоящем. Это позволяет сделать более достоверный и предсказуемый прогноз будущего.

Технологическая сингулярность – это одна из теорий развития будущей науки. Футурологи предполагают и прогнозируют ближайшее будущие время развития науки и технологий до такого уровня, когда оно станет не доступным для понимания человечества. Эти прогнозы вероятной картины будущего представлены в возможностях:

  • уровня искусственного интеллекта разрабатывать и создавать технологии и технические
    средства, способные производить самих себя;
  • при интегрировании будущего человека с микро вычислительными технологиями;
  • на высоком уровне в развитии биотехнологии и функциональном изменении мозга
    человека.

Необходимо сделать важное дополнение к сказанному выше. Не все ученые разделяют «перспективы» технологичной сингулярности (высокого интеллекта компьютеров и роботов), так как понимают, что все человечество попадет в очень сложную ситуацию.

В связи с этим многие передовые ученые и компании разрабатывают технологии способные в значительной степени повысить и даже уровнять шансы человечества пред машинами.

Некоторые просветители науки просто исключают возможность как таковую сингулярность в технологическом развитии общества. Их оптимистическая теория констатирует, что с техническим интеллектом машин будет развиваться и эволюционировать мозг человека, который всегда будет выше на несколько шагов самых умных машин.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector