앨버트 아인슈타인의 혁신적인 상대성 이론은 중력을 시공간 구조의 곡률로 묘사합니다. 캘리포니아 대학 (University of California)의 수학자 인 Davis는 충격파를 숙고하면서 그 직물을 주름 잡는 새로운 방법을 고안했습니다.
UC Davis의 수학 교수 인 Blake Temple은“우리는 두 개의 충격파가 충돌하는 지점에서 시공간이 편평하지 않다는 것을 보여준다. "이것은 일반적인 상대성 이론에서 새로운 종류의 특이점입니다."
Temple과 그의 공동 연구자들은 완벽한 유체의 충격파가 시공간의 곡률에 어떤 영향을 미치는지에 대한 수학을 연구합니다. 그들의 새로운 모델은 충격파가 충돌하는 지점에서 특이점이 나타난다는 것을 증명합니다. Vogler의 수학적 모델은 두 개의 충격파 충돌을 시뮬레이션했습니다. Reintjes는 충격파가 교차 할 때 발생하는 현상을 설명하는 방정식 분석을 수행했습니다. 그는 특이점을 "정규 특이점"이라고 불렀습니다.
템플은 "놀라운 점은 파도의 상호 작용만큼 평범한 것이 시공간 특이성만큼이나 극도로 새로운 종류의 특이점을 유발할 수 있다는 것"이라고 말했다. 놀랍게도 그것이 아인슈타인의 일반 상대성 이론의 가장 근본적인 방정식, 완벽한 유동성에 대한 방정식에서 형성된다는 것입니다.”
그 결과는 Royal Society A의 Proceedings 저널에 Moritz Reintjes와 Zeke Vogler 대학원생과 함께 Temple의 두 논문에보고되었습니다.
아인슈타인은 1916 년에 출판 된 그의 일반 상대성 이론으로 현대 물리학에 혁명을 일으켰습니다.이 이론은 간단히 공간을 에너지와 에너지의 흐름에 의해 뒤 틀릴 수있는 4 차원 직물로 묘사합니다. 중력 자체가이 직물의 곡률로 표시됩니다. “이 이론은 시공간 (구와 같은 2 차원이 아닌 4 차원 표면)도“로컬 평면”이라는 가정에서 시작합니다. "Reintjes의 정리는 충격파 상호 작용 시점에서 [시공간]이 너무 좁아서 국소 적으로 편평하지 않다는 것을 증명합니다."
우리는 일반적으로 블랙홀을 특이점으로 생각합니다. 그러나 이것은 설명의 일부일뿐입니다. 블랙홀 내부에서 시공간의 곡률은 너무 가파르고 극단적이되어 빛도 아닌 에너지도 빠져 나갈 수 없습니다. 템플은 시공간 패치가 어떤 좌표계에서도 로컬로 평평하게 보일 수없는 특이점은 더 미묘 할 수 있다고 말합니다.
"로컬 평평한"은 특정 관점에서 평평한 것처럼 보이는 공간을 나타냅니다. 지표면에서 지구를 보는 것이 좋은 예입니다. 지구는 바다 한가운데 선원에게 평평 해 보입니다. 지구의 곡률이 명백 해지는 표면에서 멀어 질 때만 가능합니다. 아인슈타인의 일반 상대성 이론은 시공간 또한 국소 적으로 평탄하다는 가정에서 시작됩니다. 충격파는 유체의 압력 및 밀도에서 급격한 변화 또는 불연속을 만듭니다. 템플은 이렇게하면 시공간의 곡률이 급격히 상승하지만 팀 모델에서 볼 수있는 "주름"을 만들기에는 충분하지 않다고 말합니다.
Temple의 발견에서 가장 멋진 부분은 빅뱅 중 충격파에 대한 그의 초기 작업과 Vogler와 Reintjes의 작업이 모두 잘 어울린다는 것입니다.
세렌디피티가 너무 많습니다”라고 사원은 말합니다. “이것은 나에게 가장 멋진 부분입니다.
나는 그것이 너무 미묘한 것을 좋아합니다. 그리고 일반 상대성 이론과 관련이없는 문제를 해결하기 위해 만들어진 충격파 이론의 수학적 분야가 우리에게 새로운 종류의 시공간 특이점을 발견하게 된 것을 좋아합니다. 나는 이것이 매우 드문 일이라고 생각하며 세대를 발견 할 때 한 번 부를 것입니다.”
이 모델은 종이에 잘 어울리지 만 Temple과 그의 팀은“정규 특이점”에서 시공간의 급격한 기울기가 실제 세계에서 예상보다 큰 영향을 미칠 수있는 방법을 궁금해합니다. 일반 상대성 이론은 블랙홀과 같은 거대한 물체의 충돌로 인해 중력파가 생성 될 것으로 예측합니다. 템플은“우리는 붕괴의 선단에서 폭발하는 항성 충격파가 붕괴 충격에 충돌하여 예상되는 중력파보다 더 강한 자극을 줄 수 있을지 궁금하다. "이것은 우리의 이론이 가정하는 구면 대칭에서는 일어날 수 없지만 원칙적으로 대칭이 약간 깨지면 일어날 수 있습니다."
이미지 캡션 : 빅뱅이 시작될 때 시공간이 펼쳐지는 예술가의 표현. 존 윌리엄스 / 테라 줌
