تکینگی به زبان ساده

خلاصه :

تَکینِگی گرانشی موقعیتی در فضا زمان است که طبق پیش‌بینی نسبیت عام، در آن چگالی و میدان گرانشی جسم سماوی بینهایت می‌شوند، به‌طوریکه دیگر این کمیت‌ها وابسته به دستگاه مختصات مورد استفاده نخواهند بود. این کمیت‌ها، همان انحنای فضازمان هستند که شاخصی از چگالی ماده می‌باشند.

تکینگی گرانشی ، تکینگی فضا-زمان یا صرفاً تکینگی مکانی در فضازمان است؛ جایی که در آن پیش بینی می‌شود چگالی و میدان گرانشی یک جرم آسمانی بنا بر نسبیت عام بینهایت شود به گونه‌ای که به دستگاه مختصات وابسته نباشد. کمیت‌هایی که برای اندازه‌گیری قدرت میدان گرانشی مورد استفاده قرار می‌گیرند، خمیدگی‌هایی از فضا-زمان با ناورداهای اسکالری هستند که چگالی ماده را نیز می‌سنجند. از آنجا که چنین کمیت‌هایی در نقطه تکینگی بی‌نهایت می‌شوند، قوانین فضازمان معمولی نیز در چنین نقاطی می‌شکنند.

به زبان ساده تر : تصور کنید نیروی گرانش آنچنان فشاری به شما وارد کند که به میزان نامحدودی فشرده شده و تبدیل به یک نقطه شوید. در این صورت حجم اشغال شده توسط شما تقریباً به صفر می‌رسد. در این نقاط در حقیقت تکینگی ایجاد شده است و باید بدانید که ایجاد چنین حالتی (بجز در سیاهچاله ها) غیرممکن است.

تکینگی موجود در مرکز یک سیاه‌چاله از نوع ریاضیاتی است و به همین خاطر کسی نمی‌داند واقعاً در مرکز سیاه‌چاله‌ها چه خبر است. برای درک این موضوع، نیاز به نظریه‌ای فراتر از نسبیت عام داریم. به طور خاص می‌توان گفت به نظریه‌ی گرانش کوانتومی نیاز داریم تا بتوانیم رفتار گرانش قدرتمند در مقیاس بسیار کوچک را بررسی کنیم. از جمله نظریاتی که در توضیح تکینگی مرکز سیاه چاله‌ها جایگزین نظریه‌ی نسبیت عام می‌شوند، می‌توان به نظریه‌ی ستاره‌های پلانک اشاره کرد. در این نظریه، ماده به شکل فوق فشرده در نظر گرفته می‌شود.

نظریه‌ی دیگری که در این زمینه وجود دارد، «ستاره‌های انرژی تاریک» نام دارد. در این نظریه انرژی موجود در خلاء مانند یک سیاه‌چاله رفتار می‌کند. با این حال، همه‌ی نظریاتی که تا کنون در این زمینه مطرح شده‌اند فرضی بوده‌اند و باید منتظر نظریه‌ی گرانش کوانتومی بمانیم.

نظریه‌ی انفجار بزرگ که طی آن نسبیت عام صحیح در نظر گرفته می‌شود، مدل کیهانی مدرن از تاریخچه‌ی جهان است. در این نظریه نیز تکینگی وجود دارد. بر اساس این نظریه در گذشته‌ی دور حدود ۱۳.۷۷ میلیارد سال پیش، همه‌ی جهان در یک نقطه‌ی بسیار کوچک محدود بوده است. هر چند فیزیکدانان این شروع را برای جهان نادرست می‌دانند، ولی این نظریه در توضیح تاریخ جهان از همان لحظه تا کنون بسیار موفق بوده است.

تنها نقطه ضعف این نظریه نیز تکینگی موجود در شروع آن است که لازم است به منظور حل آن، نظریه را به‌روز کرد. اخیراً برای رفع تکینگی موجود در نظریه‌ی انفجار بزرگ، نظریه‌ی مجموعه‌ی سببی پیشنهاد شده است که طی آن فضا-زمان دارای پیوستگی نیست و از تکه‌های گسسته تشکیل شده‌ است. محققین در تلاش هستند تا لحظات نخستین انفجار بزرگ را با استفاده از نظریه‌ی مجموعه‌ی سببی شرح دهند تا به این ترتیب، تکینگی موجود در نظریه‌ی انفجار بزرگ حل شده باشد.