블랙홀 5, 스페이스 타임

우리의 일상 경험에 비추어 볼 때, 유형 우주는 OrthantDescartes에 의해 발명된 세개의 서로 수직 축을 따라 하나의 시간(또는 시간)좌표 t와 3개의 공간 좌표로 묘사된다. 1905년 아인슈타인은 특별 상대성, 운동과 통계의 상대성에 관한 그의 혁명적 논문을 발표했다. 1907년 헤르만 민코우 스키는 4차원 좌표(t, x)로 지정된 지점의 4차원 시공간을 고려하여 이러한 결과를 보다 깊이 이해할 수 있는 방법을 보여 주었다. 이벤트는 특정 시간(t)과 특정 장소(x, y, z)에서 발생하는 것입니다. Minkowski공간 시간으로 알려진 이러한 4-D좌표는 이벤트가 발생한 장소와 시간을 정확히 지정합니다. 아인슈타인의 특별 상대성 이론은 민코우 스키의 시공간으로 형성될 수 있고 서로 상대적으로 움직이는 다른 기준의 틀에서 물리적 과정에 대한 편리한 설명을 제공한다. '기준 프레임'은 단순히 특정 관찰자가 갖고 있는 관점이다. 아인슈타인은 이 이론을 '특별한 '이라고 불렀는데, 그것은 단지 특정한 경우 즉, 비접속적인 기준 프레임을 다루기 때문이다. 이 특별한 이론은 균일하게 움직이고 가속되지 않으며 기준의 틀에 적용될 수 있다. 돌을 떨어뜨리면 땅을 향해 가속도가 붙는다. 돌에 부착된 참고의 틀은 가속되는 기준이며 아인슈타인의 특별 이론으로는 다룰 수 없다. 중력이 있는 곳에는 가속도가 있습니다.

이 약점은 아인슈타인이 그의 특별한 이론 이후 10년 후에 발표한 일반 상대성 이론을 만들게 했다. 그가 발견한 것은 데카르트 우주와 민코우 스키 우주 시간이 물체들이 살고 움직이고 존재하는 경직된 체제인 반면, 시공간은 실제로 더 반응하는 개체일 수 있다는 것이다. 일단 질량이 물리적 상황에 존재하게 되면, 존 윌러가 깔끔하게 요약한 다음과 같은 분리할 수 없는 연결된 행동이 현실을 설명한다.

•시공간에 대한 질량 작용, 곡선 법을 알려 줌

•시공간이 질량에 작용하면서 어떻게 움직이는지

이 행동은 우주 시간의 곡률을 중력장과 관련시키는 일반 상대성 내의 아인슈타인의 자기장 방정식에 의해 정량화된다.

물리학자들은 거대한 물체를 둘러싸고 있을 뿐만 아니라 중력의 잠재력에 대해서도 이야기한다. 그림 2에서 보여지는 만화는 두개의 블랙 홀 근처에서 공간 시간이 어떻게 왜곡되는지를 요약하고 있는데, 각각의 지역은 그것의 질량과 직접적인 관련이 있고 따라서 중력 자체와 관련되는 곡선으로 여겨진다. 우주 시간의 특이점은 우주 시간의 곡률이 매우 높아지고 중력의 고전적인 이론을 넘어서 양자 체제로 들어가는 것으로 여겨질 수 있다. 특이점을 둘러싸고 있는 사건의 지평선은 단 방향의 막처럼 기능합니다. 입자와 광자는 외부로부터 블랙 홀의 지평선 안으로 들어갈 수 있지만 외부 우주로 나가는 것은 아무것도 없습니다. 사실 질량만이 블랙 홀이 가질 수 있고 측정될 수 있는 유일한 재산은 아니다. 블랙 홀이 회전하고 있다면, 그것은 그것이 약간의 스핀을 가지고 있다는 것을 의미하며, 그 후에 훨씬 더 극단적인 행동이 나타난다. 이것을 검토하기 전에, 우리는 어떻게 우리가 우주의 시간 자체를 도식적으로 표현할 수 있는지에 대해 좀 더 알기 위해 우회할 것입니다.

스페이스 시간 탐색

수학은 상대성 이론이 물리적 우주와 모든 우주 시간에 어떻게 적용되는지 설명하는데 필요한 정교하게 완벽한 언어이며, 블랙 홀 근처에서 일어나는 이상한 행동을 포함한다. 수학적 설명은 강력하고 정확하지만, 적절한 기술적 훈련이 없는 사람들에게 외국어와 금지된 언어가 될 수 있다. 서술적인 단어들은, 아무리 설득력이 있다 하더라도, 수학 방정식의 엄격함과 힘이 부족하고 부정확하고 제한적일 수 있다. 그러나 천 마디 말의 가치가 있는 그림은 유용한 타협일 뿐만 아니라 무슨 일이 일어나고 있는지를 시각화하는 매우 유용한 방법이 될 수 있다. 이러한 이유로, 우주 시간 도표라고 불리는 특정한 종류의 사진을 이해하기 위해 약간의 노력을 기울이는 것이 좋습니다. 이것은 블랙 홀 주변의 시공간의 본질을 이해하는데 도움을 줄것이다.