यह भौतिकी स्टैक के लिए एक प्रश्न का अधिक है, लेकिन मैं इसे एक शॉट दूँगा, क्योंकि यह काफी बुनियादी है।
हमें शुरू करने से पहले आपको कुछ समझने की जरूरत है। इस प्रकार की चीज़ों को नापने और उनका उत्तर देने के लिए हमें जिस सैद्धांतिक ढाँचे की आवश्यकता होती है, उसे सामान्य सापेक्षता कहा जाता है, जिसे 1915 में आइंस्टीन द्वारा प्रस्तावित किया गया था। यह गुरुत्वाकर्षण, ब्लैक होल जैसी चीज़ों का वर्णन करता है, या किसी भी घटना के बारे में जिसमें द्रव्यमान या ऊर्जा की बड़ी घनत्व शामिल होती है। ।
भौतिकी में एक और अध्याय है जिसे क्वांटम मैकेनिक्स कहा जाता है। यह वर्णन करता है, आमतौर पर, बहुत छोटे पैमानों पर क्या होता है - वे चीजें जो सुपर-टिनी होती हैं।
जीआर और क्यूएम दोनों अपने तरीके से ठीक हैं। दोनों को वास्तविकता के खिलाफ परीक्षण किया जाता है और बहुत अच्छी तरह से काम किया जाता है। लेकिन वे एक दूसरे के साथ संगत नहीं हैं। अर्थ: आप एक जीआर और एक क्यूएम परिप्रेक्ष्य से एक घटना का वर्णन नहीं कर सकते, दोनों एक ही बार में। या अर्थ: हमारे पास समीकरणों का एक सुसंगत सेट नहीं है जिसे हम लिख सकते हैं, और फिर उनमें से "अर्क" या तो जीआर की तरह वास्तविकता का दृश्य है, या क्यूएम जैसा दृश्य है।
समस्या यह है, एक ब्लैक होल का केंद्र बहुत अधिक द्रव्यमान घनत्व और बहुत उच्च गुरुत्व है (और इसलिए जीआर के क्षेत्र में सही है), और बहुत छोटा (और इसलिए "क्वांटम जैसा")। इससे ठीक से निपटने के लिए, हमें जीआर और क्यूएम को समेटना होगा और एक साथ दोनों काम करने होंगे। वर्तमान भौतिकी के साथ यह संभव नहीं है।
जब हम ब्लैक होल के बारे में बात करते हैं तो हमें केवल जीआर से चिपके रहना पड़ता है। मूल रूप से इसका मतलब यह है कि हम ब्लैक होल के केंद्र के बारे में जो कुछ भी कहते हैं वह शायद अधूरा है, और आगे संशोधन के अधीन है।
एक तारा मर जाता है, एक ब्लैक होल में गिर जाता है, केंद्र में क्या है? तारे का द्रव्यमान तख्ती की लम्बाई के आकार या कुछ इसी तरह छोटा होता है? क्या वास्तव में ब्लैक होल के केंद्र में कुछ भी नहीं है? निश्चित रूप से कोर कुछ में ढह गया है, बस वास्तव में छोटा है?
जनरल रिलेटिविटी के अनुसार, यह नीचे के सभी रास्तों को कुछ भी नहीं गिराता है। न केवल "बहुत छोटा", बल्कि छोटा और छोटा जब तक कि यह आकार में बिल्कुल शून्य न हो। घनत्व अनंत हो जाता है।
आप "प्लांक की लंबाई" नहीं कह सकते क्योंकि, याद रखें, हम जीआर और क्यूएम को जोड़ नहीं सकते हैं, हम सिर्फ यह नहीं जानते कि कैसे। हमारे यहां सभी जीआर हैं, और जीआर कहते हैं कि यह सभी तरह से नीचे जाता है।
यह काफी संभव है कि विलक्षणता भौतिक नहीं है, लेकिन सिर्फ गणितीय है - दूसरे शब्दों में, जो कुछ भी केंद्र में है वह वास्तव में शून्य आकार नहीं है। विशेष रूप से क्वांटम यांत्रिकी शून्य-आकार की चीजों से नाराज होगी। लेकिन हम यकीन के लिए नहीं कह सकते क्योंकि हमारे यहाँ ज्ञान अधूरा है।
मैं "आकार" (जो अंतरिक्ष का अर्थ है) और "बन जाता है" (जो समय का अर्थ है) जैसे शब्दों का उपयोग कर रहा हूं। लेकिन एक ब्लैक होल के संदर्भ में स्थान और समय दोनों ही बहुत गंभीर रूप से विकृत हैं। ब्लैक-होल का "शून्य" होना शून्य-आकार के डॉट के लिए सभी तरह से एक वास्तविकता है जो केवल अशुभ पर्यवेक्षक के लिए एक वास्तविकता है जो इसमें फंस जाता है। लेकिन एक बाहरी, बाहरी पर्यवेक्षक के लिए, इस प्रक्रिया को धीमा कर दिया गया है और प्लस इन्फिनिटी के लिए सभी तरह से बढ़ा दिया गया है (यह केवल एक लंबे समय के बाद पूरा हो गया है)। दोनों पर्यवेक्षक सही हैं, बीटीडब्ल्यू।
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इसलिए, जब हम कह रहे हैं "घनत्व अनंत है और आकार विलक्षणता पर शून्य है", यह भाषा दुर्भाग्यपूर्ण पर्यवेक्षक पर लागू होती है, जो स्टार के प्रारंभिक पतन के बीच में नीचे खींची जाती है।
लेकिन दूर के पर्यवेक्षक के दृष्टिकोण से, एक ब्लैक होल अभी भी एक गैर-शून्य मात्रा (बीएच के घटना क्षितिज) में द्रव्यमान (मूल तारा) का एक हिस्सा है। इस पर्यवेक्षक के लिए, उस वस्तु का घनत्व परिमित है, और इसका आकार निश्चित रूप से शून्य नहीं है। इस दृष्टिकोण से, BH में गिरने वाली कोई भी चीज़ कभी भी गिरने वाली नहीं होती है, लेकिन बस अधिक से अधिक धीमी हो जाती है।
दोनों पर्यवेक्षक सही हैं। इसलिए, ध्यान रखें, जब मैं "अनंत घनत्व" के बारे में बात करता हूं, तो यह अंदर का पर्यवेक्षक है।
एक विलक्षणता क्या है? क्या यह सिर्फ अंतरिक्ष समय का ताना-बाना है जो इसे इस तरह बनाता है?
जब भी समीकरणों में शून्य से कोई विभाजन होता है, या जब उस बिंदु पर किसी तरह समीकरण गलत व्यवहार करते हैं, तो आपको एक विलक्षणता मिलती है। विज्ञान में कई तरह की विलक्षणताएँ हैं।
http://en.wikipedia.org/wiki/Mathematical_singularity
एक ब्लैक होल के संदर्भ में, केंद्र को एक गुरुत्वाकर्षण विलक्षणता कहा जाता है, क्योंकि घनत्व और गुरुत्वाकर्षण को जीआर समीकरणों के अनुसार, अनंत बनने का सुझाव दिया जाता है।
जीआर कहता है: जब आपके पास एक गांठ का मामला है जो काफी बड़ा है, तो यह खुद को इतनी मुश्किल से ढहना शुरू कर देता है, इसे रोकने के लिए कुछ भी नहीं है। यह अपने आप गिरता और गिरता रहता है, जिसकी कोई सीमा नहीं है। इस प्रक्रिया को समाप्त करें, और यह देखना आसान है कि इसका आकार शून्य हो जाता है, और घनत्व एक अनंत मूल्य तक जाता है।
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दूसरा तरीका रखो - यदि घनत्व काफी बड़ा हो जाता है, तो गुरुत्वाकर्षण इतना विशाल होता है कि कोई अन्य बल इतना मजबूत नहीं होता कि वह इसका प्रतिरोध कर सके। यह सिर्फ उन सभी बाधाओं को कुचलता है जो आगे कुचलने का विरोध करने के लिए मामला उठाते हैं। द्रव्य की वह गांठ बस स्वयं को कुचल देती है, उसका अपना गुरुत्व उसे छोटे और छोटे ... और छोटे ... और इसी तरह खींचता है। वर्तमान सिद्धांतों के अनुसार, इसे रोकने के लिए कुछ भी नहीं है (क्यूएम इसे रोक सकता है, लेकिन हम इसे साबित नहीं कर सकते, क्योंकि हमारे पास गणित नहीं है)। तो यह सिर्फ बढ़ती गुरुत्वाकर्षण के एक दुष्चक्र में नीचे सर्पिल है कि खुद को बढ़ता है।
अंतरिक्ष क्षितिज के अंदर अंतरिक्ष और समय वास्तव में विकृति है। यदि आप पहले से ही अंदर हैं, तो कोई रास्ता नहीं है। ऐसा इसलिए नहीं है क्योंकि आप काफी तेजी से बाहर नहीं जा सकते हैं, लेकिन क्योंकि वास्तव में कोई रास्ता नहीं है । कोई फर्क नहीं पड़ता कि आप किस रास्ते को मोड़ते हैं, आप केंद्रीय विलक्षणता की ओर देख रहे हैं - अंतरिक्ष और समय दोनों में। कोई भी अनुमान योग्य प्रक्षेपवक्र नहीं है जिसे आप घटना क्षितिज के अंदर से शुरू कर सकते हैं, जो बाहर की ओर जाता है। सभी प्रक्षेपवक्र विलक्षणता की ओर इशारा करते हैं। आपके सभी संभावित वायदा, यदि आप घटना क्षितिज के अंदर हैं, केंद्रीय विलक्षणता पर समाप्त होता है।
तो, ब्लैक होल के केंद्र को "विलक्षणता" क्यों कहा जाता है? क्योंकि शून्य से सभी प्रकार के विच्छेदन और विभाजन समीकरणों से बाहर कूदते हैं, जब आप गणित को सीमा तक धक्का देते हैं, तो जीआर फ्रेम के भीतर एक ब्लैक होल के बहुत केंद्र का वर्णन करने की कोशिश करते हैं।
http://en.wikipedia.org/wiki/Gravitational_singularity
सामान्य तौर पर, भौतिकविदों को विलक्षणता पसंद नहीं है। ज्यादातर मामलों में, यह एक संकेत है कि गणितीय उपकरण टूट गया है, और उस बिंदु पर कुछ अन्य गणनाएं आवश्यक हैं। या यह संकेत दे सकता है कि नई भौतिकी वहां चल रही है, पुरानी भौतिकी को प्रभावित कर रही है।
एक आखिरी बात: सिर्फ इसलिए कि हमारे पास ब्लैक होल के केंद्र का पूरी तरह से वर्णन करने के लिए एक संयुक्त जीआर / क्यूएम सिद्धांत नहीं है, इसका मतलब यह नहीं है कि इस क्षेत्र में शुद्ध जीआर शोध "गलत" या "बेकार" है। इसका मतलब यह नहीं है कि कोई ब्लैक होल के अंदर कुछ मनमानी कल्पना कर सकता है।
खगोलविद इन दिनों ब्रह्मांडीय वस्तुओं का निरीक्षण करना शुरू कर रहे हैं जो ब्लैक होल को बहुत पसंद करते हैं , और उनके अवलोकन किए गए गुण बहुत करीबी समझौते में हैं कि जीआर ऐसी चीजों के लिए क्या भविष्यवाणी करता है। इसलिए इस क्षेत्र में अनुसंधान जारी रखना चाहिए, क्योंकि यह स्पष्ट रूप से सही रास्ते पर है, कम से कम उन तरीकों से जो हम आज खगोल विज्ञान में सत्यापित कर सकते हैं।