Что такое сингулярность, где она встречается, из чего состоит? Откуда она появляется?

Большой взрыв: сингулярность нашей Вселенной

Консенсус астрономов, космологов, математиков и физиков, гласит – наша Вселенная возникла благодаря сверхмощному взрыву:

• Начало. Приблизительно 13,8 миллиарда лет назад, необъяснимое «нечто» было уплотненно в очень маленькую (относительно) область – небольшой шар (диаметром около 35 метров). Условная сфера имела невероятную плотность и температуру, т.е. состояние, которое учеными сейчас называется сингулярностью;
• Формирование. В определенный момент эта точка стала разрастаться – произошел «Большой взрыв». Гигантские облака элементарных частиц (будущие галактики) расширяются в пространстве, охлаждаются, и посредством гравитации образовываются звезды;

Что происходит сейчас? Вселенная продолжает расширяться.

Гравитация, или как устроена черная дыра

До 1960 года о черных дырах говорили с улыбкой. Хоть теория относительности была математически обоснована, предложенные свойства пространства были настолько нереалистичны, что попросту всерьез не воспринимались.

Благодаря технологическому прогрессу и с появлением мощных телескопов, о черных дырах стали говорить как о возможной физической реальности:

• Формирование. Основные физические свойства звезд характеризуются их высокой внутренней температурой и давлением. Эти факторы препятствуют процессу внутреннего сжатия звезды (ее разрушения). После того как термоядерные реакции полностью исчезают, материальная структура звезды стремится к своему центру. Когда плотность достигает трех солнечных масс, она превращается в черную звезду;
• Анатомия. Что мы в итоге получаем? Огромная звезда трансформируется в черную дыру – модель, содержащую в себе параметры исходной звезды, но при этом физический размер отсутствует. Черная звезда имеет условную линию «горизонта событий», за пределами которой законы физики не действуют – начинается область сингулярности. Все, что попадает за этот барьер, «всасывается» черной дырой, и возврату не подлежит.

Так как черная дыра поглощает даже свет (ее невозможно осветить, увидеть), при их поиске астрономы полагаются только на косвенные методы – область должна быть затомлённая и иметь большую массу. Последние исследования порождают теорию, что в центре нашей галактики, существует массивная черная дыра.

На данный момент наша солнечная система находится далеко от «горизонта событий», но пройдут миллиарды лет, и наша планета будет втянута в сингулярность и прекратит свое существование.

Что такое сингулярность простыми словами?

В двух первых главах, мы рассмотрели космологическую и гравитационную сингулярности. Для полного осознания значений этих терминов, объясним их простыми словами:

• Космологическая. Представьте себе теннисный мячик, имеющий запредельную внутреннюю плотность и бесконечно высокую температуру. При определенных условиях он взрывается. Физическая материя, в виде мельчайших частиц, освобождается и образуется условное облако пыли. Если вы сможете все собрать обратно (получить первоначальную структуру до взрыва) то получите точно такой же мячик. Так вот, момент взрыва именуют состоянием сингулярности;
• Гравитационная. Данная сингулярность, как вы помните, связана с линией «горизонта событий». Представьте открытый канализационный люк. Вы бросаете в него камни. Промах – камень остался на земле, попадание – «снаряд» преодолел рубеж «горизонта событий», и попал в яму (зону сингулярности).

К слову, если рассматривать гравитационную сингулярность, следует отметить, что наряду с черными, есть и белые дыры: в их область попасть невозможно.

Сингулярность: другие значения

Термин «сингулярность» еще встречается в:

• Математике. Математическая функция переходит в такое состояние, когда ее значение стремится в бесконечность. Говорят: «сингулярность в точке Y»;
• Технологиях. Технологический прогресс в отдельной области станет недоступен пониманию человека;
• Компьютерной модификации. Технические и программные средства, достигнут такого уровня, при которых они начнут сами себя совершенствовать. Такой момент еще не наступил. По прогнозам это событие случится не ранее 2035 года.

Очень редко «сингулярность» применяют в биологии и философии, но основным направлением остается космологическое направление.

Технологическая сингулярность

Началом возникновения технологической сингулярности, ученые связывают с появлением искусственного интеллекта:

• Интеллектуальные программы возьмут на себя функции, считавшиеся до этого прерогативой человека;
• Резкий скачок в развитии точных наук будет непонятен человечеству.

Подобную картину, когда компьютерные системы вышли из-под контроля человека, предсказал режиссёр и автор сценария фильма «Терминатор» Джеймс Камерон.

Космология: 3 интересных факта

Задумывались ли вы о том, что:

1. Наше Солнце не вечно. Пройдет чуть более 7 миллиардов лет, и звезда нашей Солнечной системы остынет – образуется новая черная дыра, которая начнет поглощать Меркурий, Венеру и, естественно, нашу Землю;
2. В нашей галактике присутствуют сотни миллиардов звезд. Более того, в состав Вселенной входит более 500 миллиардов галактик. Можно сделать вывод: со 100% вероятностью, существует несколько миллионов систем, похожих на нашу Солнечную, а следовательно мы во Вселенной не одни.
3. Ближайшая к земле звезда (находится она на расстоянии в 4 световых года) – Проксима Центавра. Если человек, используя при этом самые современные космические технологии, захочет полететь к ней, его путь продлится более 70000 лет.

Слово «сингулярность» можно встретить в любом аспекте нашей жизни – математике, космологии, биологии и т.д. Если говорить о космологической сингулярности, то термин можно охарактеризовать как первичное состояние нашей Вселенной при Большом взрыве, когда наше мироздание находилось в одной маленькой точке, а все физические законы не имеют своей силы.

Видео: в чем опасность данной аномалии?

В этом ролике Станислав Володин расскажет про эффект сингулярности, в чем состоит ее опасность: