Данная статья содержит материал для ознакомления с одной из тем элективного курса по физике для 10-11 классов (Никодем Поплавский, супер-пра-Вселенная, темная материя, темная энергия, существование пра-пра-N раз-пра-Вселенной, сингулярность, сверхмассовые «черные дыры» , С. Хоукингом, частицы: фотоны, электронные и мюонные нейтрино)
чёрная дыра).doc
Статья на тему «Черная дыра»
Статья для электива
По физике 1011 классы
Шаронова С.М.
Г. Самара
Самая манящая, душещипательная, не умещающаяся в сознании тема – это Чёрные
дыры. Что там, по ту стороны воронки? Кто там проживает и есть ли существа,
подобные нам? Как там протекает время? Как, каким образом и кто попадает туда?
Что нам, землянам, от этого будет положительного или отрицательного? Жить в страхе
или в предвкушении новых открытий? Во всем этом нам предстоит разобраться, именно
здесь и именно сейчас.
Американским ученым предложена совершенно невероятная гипотеза о том, что
вся наша необъятная Вселенная находится внутри гигантской Черной дыры.
Удивительно, но такая модель способна объяснить многие загадки Мироздания.
Американский физик из Университета Индианы Никодем Поплавский является
основателем довольно необычной теории строения нашей Вселенной. По этой теории
вся наша Вселенная расположена внутри гигантской Черной дыры, которая в свою
очередь находится в суперпраВселенной. Такая на первый взгляд необычная гипотеза
способна объяснить многие нестыковки, которые существуют в современной теории
Мироздания. Поплавский не только презентовал свою теорию, но и уточнил ее
значительно расширяя. В разработанной американским физиком модели строительства
Мироздания взято за постулат предположение, что Черные дыры являются входами в
кротовые норы Эйнштейна – Розена, то есть пространственные тоннели, которые
соединяют между собой разные участки четырехмерного пространства–времени.
В этой модели Черная дыра соединена тоннелем со своим собственным антиподом
– Белой дырой, которая находится на другом конце тоннеля времени. Именно внутри
кротовой норы при таком строении Вселенной наблюдается постоянное расширение
пространства. Поплавский сделал вывод, что наша Вселенная и является
внутренностью этого тоннеля, соединяющего Черную и Белую дыры. Такая модель
мироздания объясняет большинство неразрешимых проблем современной
космологии: темную материю, темную энергию, квантовые эффекты при анализе
гравитации в космических масштабах. И так, о темной материи. По закону гравитации
скорость вращения Галактик и всех галактических объектов зависит от распределения массы внутри и от расстояния до центра масс. В результате наблюдений и расчетов всех
величин получился парадоксальный результат. Оказалось, что массы Галактик намного
больше, чем масса всех входящих в нее видимых объектов.
При дальнейших исследованиях удалось обнаружить часть этой скрытой массы. По
последним представлениям ученых в число галактических объектов, составляющих
скрытую массу, входят нейтронные звезды, остывшие белые карлики, межгалакти
ческий газ и возможно черные дыры. Теперь несколько строк о темной энергии. Но
даже вся эта обнаруженная материя в сумме составляет только около 27% состава
Вселенной. Остальные 73% составляет так называемая темная энергия. Дело в том, что
наша Вселенная расширяется не с постоянной скоростью, а со значительным
ускорением. Такое ускоренное расширение Вселенной объясняется лямбда членом
(данный параметр многим знаком из курса изучения физики в школе за 8 класс, где шла
речь о плавлении и кристаллизации веществ) – специальным параметром уравнений
гравитации. Физически интерпретировать этот параметр можно как некую форму
энергии, имеющую отрицательное давление и равномерно заполняющую всё
пространство Вселенной. Часто понятие темной энергии включают в понятие скрытой
массы, но до сих пор ученые не определили, правильно это или нет. На самом деле даже
при современных возможностях человечества мы не можем заглянуть в тайны
Космоса и сказать, из чего состоит на самом деле наша Вселенная.
Для построения своей модели автор теории использовал специальный
математический аппарат – теорию кручения. В ней пространство–время предстает
единым лучом, который закручивается под воздействием гравитационного искривления
пространствавремени. Эти искривления можно обнаружить даже нашими очень
несовершенными в глобальных масштабах средствами наблюдения. Каков на самом
деле окружающий мир нам предстоит разобраться. В нашем окружающем мире каждый
видит только то, что доступно его органам чувств, например, букашка, которая ползет
по воздушному шарику, ощущает его плоским и бесконечным. Поэтому и обнаружить
закручивание гибкого пространства–времени очень сложно, особенно, если вы
находитесь внутри этого измерения. Конечно, такая модель устройства Мироздания
предполагает, что каждая Черная дыра в нашей Вселенной является воротами в другую
Вселенную. Но совсем не ясно, сколько же «слоев» как их называет Поплавский,
существует в прапраN разпраВселенной, в которой находится наша Черная дыра с
нашей Вселенной. И такая невероятная гипотеза находит подтверждение. Никодем
Поплавский считает, что это возможно. Ведь в нашей Вселенной все Черные дыры и
звезды вращаются. По логическим рассуждениям точно также должно быть и в супер
праВселенной. Значит, параметры вращения нашей Вселенной должны быть такие же,
как и у Черной дыры, в которой она находится. При этом часть спиральных Галактик
должна закручиваться влево, а другая пространственно противоположная часть –
закручиваться вправо. И действительно, по современным данным наблюдения, большая
часть спиральных Галактик закручена в левую сторону «левши», а другой, противоположной части наблюдаемой Вселенной, все наоборот – большая часть
спиральных Галактик закручивается в правую сторону.
Черной дырой называется область пространствавремени, ограниченная горизонтом,
то есть поверхностью, которую даже свет не может покинуть вследствие действия
гравитационных сил. Точка зрения теории относительности (ОТО)1 на черные дыры (и
их внутреннюю структуру) состоит в следующем. Мы, (по определению) не можем
получить никакой информации из черной дыры, поэтому, она для нас именно ЧЕРНАЯ,
то есть в рамках этого подхода вопрос о внутренней структуре черной дыры не
является полностью корректным, т.к. мы не можем произвести соответствующие
измерения, а можем лишь предполагать чтото, не получая непосредственной
информацию оттуда. Черная дыра (как идея) первоначально появилась в 18 веке
благодаря работам Митчела и Лапласа как предсказание в ньютоновской теории. Затем
уже как математическое решение ОТО. Для наиболее простой оценки радиуса
горизонта черной дыры (как у Митчела и Лапласа) достаточно лишь положить вторую
космическую скорость равной скорости света. Для случае вращающихся и заряженных
черных дыр решения получаются уже только в рамках ОТО. Очень часто говорят, что
существование черных дыр во Вселенной это лишь наша игра ума и математики. На
данный момент времени есть более 10 кандидатов в черные дыры в тесных двойных
системах и несколько десятков кандидатов в сверхмассивные черные дыры в ядрах
галактик (в том числе и нашей). Однако, это лишь кандидаты, хотя и очень хорошие, и
Нобелевская премия за открытие черных дыр пока никому не вручена. Но, оставив
вопрос о физическом обосновании, никто не запрещает продлить решение внутрь
черной дыры. Поэтому, есть возможность именно тебе, мой дорогой читатель,
призадуматься и стать первым на путь истины о черных дырах и получить в будущем
Нобелевскую премию.
Оказывается, что решение гладко продолжается под горизонт и заканчивается в
точке, в которой одна из важнейших характеристик пространства кривизна
становится равной бесконечности (как говорят "расходится"). Такое поведение и
называется сингулярностью, то есть областью, в которой не работает не только
физика, но и математика. В какойто мере исследование сингулярностей можно
считать физичным и в рамках ОТО, особенно в свете недавних результатов о конечной
стадии гравитационного коллапса. Дело в том, что несколько десятилетий назад была
сформулирована "гипотеза космической цензуры", которая утверждает, что в
обыкновенной Вселенной сингулярность может существовать, лишь закрытая от нас
горизонтом, то есть в виде черной дыры. Так вот, недавно в ходе численного анализа
разных сценариев гравитационного коллапса было установлено, что при определенных
начальных условиях (вполне физических, надо отметить) процесс гравитационного
коллапса может закончится возникновением "голой" сингулярности. В рамках ОТО
аналитического ответа на этот вопрос пока нет. Но есть у ОТО есть один очень
большой недостаток она не поддается процедуре квантования, в отличии от теорий
остальных физических взаимодействий (электромагнитного, слабого и сильного). Поэтому создаются так называемые теории суперобъединения, в которые входит не
сама ОТО, а какойлибо (еще до конца не ясно, какой) вариант эффективной теории
гравитации, включающий ОТО. С точки зрения идей квантовой механики, лежащей в
основе объединения взаимодействий, вопрос о внутренней структуре вполне
правомерен, потому что все пространство должно описываться одной характеристикой
волновой функцией. В рамках этого нового подхода были открыты (в математи
ческом плане, конечно) новые типы сингулярностей, которых нет в ОТО. Можно
выделить характеристики сингулярности, например, по скорости, с которой кривизна
расходится. В какойто мере и горизонт событий черной дыры можно считать
сингулярностью, но не истинной, потому что кривизна в этом случае конечна
(расходится лишь один коэффициент), более того, эту сингулярность можно убрать
после соответствующего преобразования координат. Издавна в физике существует
мнение, что появление сингулярности говорит о недостаточности наших знаний
и неприменимости избранного подхода. Проблема сингулярностей в математике
(при решении дифференциальных уравнений) еще только развивается, в физике белых
пятен еще больше. Самой главной проблемой для физики здесь является
принципиальная прямая экспериментальная непроверяемость наличия
сингулярностей. Можно лишь искать какието следствия наличия сингулярностей в
"большой" физике и думать о возможностях их экспериментальной проверки. Это
направление сейчас активно развивается, вопросов море, ответов почти нет.
Существует и другая версия о черных дырах, как о населяемых объектах со своей
спецификой жизни. Докучаев предположил, что внутри «черных дыр» вполне возможно
могут находиться не только мельчайшие частицы материи, но и даже вполне
обитаемые планеты, где есть живые организмы. Такие «черные дыры» вполне
могут образовывать, чтото вроде нашей Солнечной системы, где планеты вращаются
по своим орбитам. Ранее существовало мнение, что попадая в область «черной дыры»
все космические тела засасываются внутрь нее и исчезают там бесследно. Но ведь
подобное утверждение не имеет под собой никаких доказательств. Вячеслав Докучаев
произвел сложнейшие расчеты, согласно которым можно было предположить, что
вращающаяся «черная дыра» способна иметь очень сложную внутреннюю структуру.
Вокруг центральной сингулярности внутри этой структуры могут вращаться
как микрочастицы – фотоны и протоны, так и более крупные космические
тела и может даже планеты.
В науке сингулярностью называют центр «черной дыры», особую точку, в которой
координаты пространства и времени уходят в бесконечность. Ученые считают, что
попадая под влияние «черной дыры», объект минует горизонт событий. Данное понятие
означает примерную границу в пространствевремени. Эта граница способна разделять
события, которые можно изменить с позиции бесконечности (прошлое или будущее), и
те, на которые невозможно повлиять и даже чтото узнать о них. В первую очередь,
данное понятие связанно с гипотезой, что не существует информации, которая бы могла распространяться быстрее скорости света. Астрофизики считают, что внутри «черной
дыры» свет может рассеиваться в различном направлении, как по направлению к ней,
так и в другую сторону. Но оказавшись за горизонтом событий, свет никогда не
способен пересечь его пределы. Потому, что если объект расположен под этой
воображаемой линией горизонта, то он может двигаться только внутри «черной дыры»
и никак не способен уже попасть обратно во внешний мир.
Согласно теории, какоето тело, оказавшись за горизонтом событий, как
будто престает существовать в реальности. Но потом оно попадает в другое
радиальное измерение пространства, где время протекает совсем подругому. Такое
тело вполне может попасть на определенную орбиту, конечно, имеется в виду не совсем
известная нам планетарная орбита, а особая. Ученые уже давно предполагали наличие
таких стабильных орбит внутри сверхмассивных «черных дыр». Они считали, что там
кроме внешнего горизонта событий, может быть еще и внутренний, так называемый
«горизонт Коши», пересекая который можно попасть в пространство, имеющее свои
обычные свойства. Но пока этот феном еще не исследовали более тщательно. Согласно
мнению Докучаева, подобные орбиты расположены около плоскости экватора
вращающейся «черной дыры». Именно поэтому, находясь в их пределах, различные
тела уже не способны подвергаться действию гравитации. Попадая на такие орбиты,
тела вращаются вокруг сингулярности, подобно планетам, которые движутся вокруг
Солнца. Правда, такие орбиты имеют более сложную форму, похожую на венок из
лепестков. Объекты, вращаясь, таким образом, вокруг сингулярности, способны
заряжаться энергией даже от фотонов, которые тоже могут находиться на
этой орбите. Кроме этого, Докучаев уверен, что на планетах, которые вращаются
внутри «черной дыры» способны образовываться сложные химические вещества,
которые могут вступать в реакцию. А это говорит о возможности возникновения
жизни на этих планетах. Ученый даже уверен, что внутри «черной дыры» могут
существовать планеты с высокоразвитыми цивилизациями. Докучаев утверждает, что
для таких цивилизаций сверхмассовые «черные дыры» являются надежным
убежищем, в котором они проживают, оставаясь незамеченными в различных
галактиках. Очень жаль, что никаким образом невозможно проверить гипотезу
российского ученого. Потому, что если какие цивилизации и обитают внутри «черных
дыр» то от нас они надежно укрыты горизонтом событий. А опровергнуть это
предположение можно лишь доказав, что «черных дыр» вообще не существует.
Есть еще одна очень интересная версия о черных дырах. Внутри черной дыры поле
вовсе не застыло. Там неизменность во времени невозможна, все внутри дыры обязано
двигаться, падать к центру. С этим обстоятельством и связан удивительный процесс,
открытый С. Хоукингом. Мы помним, что в обычных условиях в вакууме
виртуальные частицы на миг образуют пару частица — античастица, которые
тут же сливаются. В поле тяготения черной дыры одна из возникших таким образом частиц может оказаться под горизонтом и будет неудержимо падать к центру, а другая
останется снаружи. Теперь уже эта пара не сможет слиться ни через миг, никогда
вообще. Частица, оказавшаяся снаружи, улетит в космос, унося с собой часть
энергии черной дыры, а значит, и часть ее массы. Таким образом, возникает
квантовое излучение частиц черной дырой. Правда, этот процесс обычно крайне
ничтожен. Согласно расчетам С. Хоукинга черная дыра излучает как обычное нагретое
тело, но нагретое до очень небольшой температуры. Так, излучение черной дыры с
массой в одну солнечную массу соответствует температуре одна
десятимиллионная градуса. Это, конечно, ничтожное излучение. Длина волны
возникающих фотонов соответствует размерам черной дыры в 10 километров. Потеря
энергии на такое излучение полностью пренебрежимо. В реальных условиях
сегодняшней Вселенной падение в такую черную дыру даже отдельных атомов газа из
межзвездного пространства и ничтожных потоков света, пронизывающих Вселенную,
гораздо больше, чем потери на излучение. Значит, черные дыры не только не
уменьшаются в размерах, но растут. Чем больше черная дыра, тем меньше температура
ее излучения. Поэтому квантовое излучение гигантских черных дыр и вовсе
пренебрежимо.
Прочитав предыдущие абзацы, читатель может удивленно пожать плечами: “Столь
мизерное явление? Почему же оно вызвало такую бурю удивления и восторгов среди
физиков?” Прежде всего потому, что до открытия С. Хоукинга физики были уверены
— статическое поле тяготения вне черной дыры никак не может рождать частицы.
Переменное же поле за горизонтом внутри дыры “невидимо”, “неосязаемо” для
внешнего наблюдателя, и о нем, казалось, можно забыть. Но квантовые процессы как
раз в характерны тем, что частица может оказаться там, где, с точки зрения
классической физики, ее никак быть не должно. Например, частица может
“просочиться” сквозь энергетический барьер, когда у нее не хватает энергии на
его преодоление. С. Хоукинг показал, что такое свойство квантовых частиц в случае
черных дыр ведет к качественно новому эффекту — квантовому испарению черных
дыр. Предоставленные сами себе, без внешних воздействий, они медленно исчезают,
превращаются в тепловое излучение, медленно затягиваются в пространстве и времени.
Принципиальная важность открытия С. Хоукинга состоит именно в том, что
опровергнуто представление о вечности черных дыр.
Но это еще не все. Черные дыры имеют свойство взрываться! Чем меньше дыра,
тем большей температуре соответствует ее излучение. По мере уменьшения массы
черной дыры в ходе испарения, ее температура нарастает, а значит, и процесс
испарения ускоряется. Когда масса черной дыры уменьшится до тысячи тонн,
температура ее излучения повысится до 1017градусов! Процесс испарения
превращается в фантастический взрыв. Эти последние тысячи тонн, сосредоточенные в
микроскопическом размере, дыра излучает, а лучше сказать, взрывает за одну десятую
долю секунды. Выделившаяся энергия эквивалентна взрыву одного миллиона мегатонных водородных бомб! В таком фантастическом фейерверке исчезает то, что
раньше казалось вечной гравитационной бездной. Конечно, произойти это может очень
не скоро. Расчеты показывают, что если отсутствуют внешние воздействия, то черная
дыра звездной массы испарится и взорвется в конце 1066летнего периода. Столь
большой срок не могут представить себе даже астрономы. Но, вероятно, эти процессы
могут играть важную роль в далеком будущем Вселенной.
А сейчас мы поговорим о последних мгновений жизни черной дыры, вернемся к ее
нормальному состоянию и посмотрим, какие частицы при этом излучаются. Черная
дыра рождает не только фотоны, но и другие частицы. Сравнительно большие черные
дыры с массой в несколько солнечных обладают столь низкой температурой, что могут
производить только безмассовые частицы. Эти частицы всегда летят со скоростью света
и не имеют собственной массы покоя. К ним относятся фотоны, электронные и
мюонные нейтрино, а также их античастицы и, наконец, еще не открытые гравитоны
— кванты гравитационных волн. Черная дыра с массой, типичной для звезд, рождает
особенно много нейтрино (81% всего потока) всех сортов, затем фотонов (17 %) и
гравитонов (2 %). Тот факт, что разные частицы излучаются в разных количествах,
объясняется различием их свойств. Нейтрино испускается больше всего потому, что их
квантовое вращение (на языке квантовой физики — спин) минимально (1/2), а
гравитонов меньше всего, так как их спин максимален. Черные дыры малой массы
имеют большую температуру. Так, температура черных дыр с массой меньше 1017—
1016 граммов, выше 109—1010 градусов. Эта черные дыры порождают, помимо
перечисленных частиц, электроннопозитронные пары. Заметим, что размеры таких
черных дыр составляют всего 1011 сантиметра — в 1000 раз меньше размеров атома.
Еще меньшие черные дыры с массой меньше 5*1014 граммов способны излучать также
мюоны и более тяжелые элементарные частицы. Размер этих черных дыр уже меньше
атомного ядра. Конечно, такие карликовые черные дыры не могут возникать в ходе
эволюции звезд. Но их появление было возможным в далеком прошлом. Если в начале
расширения Вселенной, когда вещество было плотным, образовались такие “первичные”
чернью дыры с массой меньше 1015 граммов (теоретически это возможно), то все они
должны к нашему времени испариться. По этой причине процесс, открытый С.
Хоукингом, имеет очень важное значение для космологии. Скорее в плане мечтаний
(хотя и строго научных) можно представить себе в отдаленном будущем искусственное
изготовление в космосе малых черных дыр. Они могли бы аккумулировать энергию,
затраченную на их изготовление, и затем излучать ее в заданном темпе и с заданной
энергией частиц, которая определяется массой черных дыр. Так, черная дыра с массой
1015 граммов (масса небольшой горы) будет испускать 1017 эрг в секунду на протяжении
10 миллиардов лет. Много еще неясного в новом явлении. Например, неизвестно,
испаряется ли черная дыра совсем без остатка или на ее месте остается частичка с так
называемой планковской массой 105 грамма. Неясно, можно ли наблюдать процесс
испарения черных дыр во Вселенной. И конечно, пока только фантастическими
представляются какиелибо эксперименты с черными дырами в лаборатории физиков. Однако уже то, что известно, заставляет поновому осмыслить многие аспекты
эволюции материи во Вселенной. Меньше столетия назад люди не только понятия не
имели о том, что это такое, но даже не смогли бы вообразить их себе, если бы какой
нибудь фантастический путешественник во времени прибыл к ним из нашей эпохи и
попытался рассказать о подобных чудесах природы.
Справка
1. Общая теория относительности (ОТО) — физическая теория
пространствавремени и тяготения, основана на экспериментальном
принципе эквивалентности гравитационной и инерционной масс и
предположении о линейности связи между массой и вызываемыми ею
гравитационными эффектами. В рамках этой теории, являющейся
дальнейшим развитием специальной теории относительности,
постулируется, что гравитационные эффекты вызываются не силовым
взаимодействием тел и полей, находящихся в пространствевремени, а
являются проявлениями деформаций самого пространствавремени,
вызываемых локальным присутствием массыэнергии. Таким образом, в
ОТО, как и в других метрических теориях, гравитация — не силовое
взаимодействие.
— Для съемок картины «Интерстеллар» вы
произвели реальные расчеты на случай, если
кто-то попадет в черную дыру. Что оказалось
самым интересным?
— Самым волнующим было увидеть, что собой
представляет черная дыра Гаргантюа. Она прекрасна
с сияющей короной вокруг и пересекающим ее
диском.
Очень интересен эпизод, когда Купер [актер Мэттью
Макконахи / Matthew McConaughey] входит в черную
дыру. В этот момент он говорит: я пересекаю
горизонт событий [точку невозврата в черной дыре].
Из черной дыры ничто не может выйти обратно, даже
свет, поэтому, если ты находишься напротив нее, то
не увидишь ничего, но если ты обернешься назад
и уже находишься внутри дыры, тогда увидишь внешнюю вселенную. И это поистине
завораживающее зрелище, когда корона
раскаленного газа вокруг черной дыры представляет
собой кольцо в небе, в котором заключена вселенная.
— И что происходит потом?
— Мы ведь знаем, что внутри черной дыры
существуют три сингулярности. Первая — это точка,
в которой кривизна времени и пространства
становится бесконечно крепкой. Существует
сингулярность, открытая тремя советскими физиками
приблизительно в 1970 году. Если попадешь в нее, то
тебя разорвет в клочья. Вторая сингулярность
состоит из вещей, которые попадают в черную дыру
после тебя. Они попадают туда в течение
миллиардов лет, но внутри черной дыры время течет
так медленно, что весь этот материал сваливается
на тебя в течение доли секунды, как лист железа. Не
хотелось бы, чтобы это случилось со мной. Купер
обнаруживает третью сингулярность, самую слабую
из всех. Эту сингулярность вызывает все то, что
попало в черную дыру до тебя. Даже самая малая
частица этого материала рикошетирует подобно
камешку, пущенному по водной глади. Эта малая
частица материи, попавшая в черную дыру, за доли
секунды выталкивается обратно, вынося с собой
Купера. Так что есть возможность выжить, если
попадешь в черную дыру.
— Какие дальнейшие шаги Вы намерены
предпринять в этой области?
— Стивен Хокинг, американский кинопродюсер Линда
Обст (Lynda Obst) и я написали девять черновиков
новой кинокартины. Она сильно отличается от
«Интерстеллар». Мы начинаем переговоры
с возможными сценаристами и киностудиями по поводу съемок. Пока что мы находимся лишь
в начале проекта.
— О чем пойдет речь в кинофильме?
— Кристофер Нолан (Christopher Nolan): Я понял, что
не следует ничего рассказывать о фильме раньше
времени. Информация выдается в нужный момент,
чтобы подогреть интерес публики. Поэтому сейчас
могу сказать только это. И еще то, что он будет
интересен с физической точки зрения.
— Какое будет следующее важное открытие
в области физики черных дыр?
— Есть то, что мы никогда не видели: что происходит
с двумя черными дырами при их столкновении
и образовании вихря в пространстве-времени. Такое
столкновение приводит к тому, что на короткий
период ход времени ускоряется, потом замедляется,
затем вновь ускоряется и т.д. Все происходит очень
хаотично. Это деформирует пространство в одном и в
другом направлении, оно начинает вращаться
по часовой стрелке, потом в обратную сторону,
образуются вихри, искривляющие пространство
и сталкивающиеся друг с другом. Мы недавно
наблюдали за этим процессом, воссоздав его
на компьютере, и начали понимать, как ведет себя
вихрь при хаотичных изменениях времени
и пространства. Мы этого никогда не наблюдали,
но собираемся сделать это в ближайшем будущем.
— Как?
— При столкновении этих черных дыр образуются
волны в материи пространства-времени, которые
называются гравитационными. Они позволят нам
понять, как вернуться назад во времени, отталкиваясь от волны, которую мы видим, и с
помощью симуляций, и доказать, действительно ли
они показывают, что происходит.
— Когда вы рассчитываете сделать это?
— Чтобы сделать это, мы построили детекторы LIGO.
Оборудование начало производить поиск
гравитационных волн с помощью самых современных
детекторов в сентябре 2015 года, и эта работа
продолжится до января 2016 года. Эти детекторы
такие чувствительные, что могут поймать сигнал,
порожденный столкновением черных дыр
на расстоянии миллиарда световых лет от Земли, то
есть одной десятой расстояния до границы видимой
вселенной. Если нам повезет, мы поймаем сигнал уже
на первом этапе поиска.
— Каков будет следующий большой прорыв
в физике?
— Изучение законов квантового притяжения, которые
основаны на сочетании принципов квантовой физики
с теорией относительности. Мы пока хорошо
не понимаем этих законов. Возможно, речь идет
о какой-нибудь версии теории струн или М-теории.
Если бы надо было сделать прогноз, я бы сказал, что
мы идем по верному пути. Как только мы узнаем эти
законы, они нам помогут понять, наконец,
как образовалась вселенная, что происходит
в сингулярности черных дыр и можно ли двигаться
назад во времени.
— То есть Вы хотите сказать, что можно будет
путешествовать во времени?
— Это откроет дверь к путешествиям во времени или,
наоборот, закроет ее [смеется]. — В одном из своих трудов Вы говорили о том,
что если человечество хочет выжить, оно
должно отправиться в черную дыру. Вы
считаете, что это наше будущее?
— Потребуется еще много времени на изучение
черных дыр. При вращении черной дыры выделяется
огромное количество ротационной энергии,
необходимой для образования гигантских взрывов,
исходящих из ядра галактик. Люди из более
продвинутых цивилизаций смогут использовать их
как источник необыкновенной энергии, которая будет
намного более мощной, чем ядерный синтез,
происходящий в недрах звезд.
— Вы думаете, что есть другие формы разумной
жизни во вселенной?
— Очень возможно, что во вселенной существует
разумная жизнь, цивилизации, более развитые, чем
наша. Но расстояния между звездами такие
огромные, что межзвездные путешествия вряд ли
могут стать реальностью. Я сильно сомневаюсь, что
представители других цивилизаций когда-либо
посещали Землю, но мне представляется вполне
вероятным, что мы вступим когда-нибудь с ними
в контакт, может быть, даже еще и пока я жив,
а может быть, и нет. Поиск сигналов, посылаемых
внеземными цивилизациями, — одно из важнейших
стремлений современной науки.
— Какой самый значительный вклад в науку внес
Альберт Эйнштейн, чьей общей теории
относительности исполняется 100 лет?
— Он дал нам закон, который регулирует законы
природы. Это принцип относительности, согласно которому, все законы природы должны быть
одинаковы с точки зрения любого человека и в любой
точке вселенной, если они обладают свободой
перемещения. Я думаю, что это самое важное
научное открытие в истории. Физики в США провели ряд
экспериментов, которые показали, что ожидает человека, если он
окажется в черной дыре, сообщают "Дни.Ру".
Согласно исследованию, попавшее в черную дыру тело не разорвет
на части, как предполагалось ранее. Вместо этого у человека
появится клон.
По словам физиков, после появления копии одна из версий будет
сразу же уничтожена потоком горячих частиц, излучаемых во
Вселенную. Вторая же спокойно пролетит через горизонт событий
без возможности возвратиться.
Это явление называется излучением Хокинга – в честь описавшего
его британского физикатеоретика Стивена Хокинга.
Получается, что горизонт событий разделяет реальности. Для тех,
кто остался по ту сторону черной дыры, упавший в нее человек
исчезнет навсегда. А ему самому покажется, будто ничего не
случилось.
Правда, попав в черную дыру, он будет обречен бесконечно долго
жить в абсолютно темном пространстве, где нет ничего – ни звука, ни
света. Изза искривления времени и пространства законы физики
перестают работать за горизонтом событий. Благодаря этому
человек получает некоторое подобие бессмертия.
Согласно законам квантовой физики, информация не может
потеряться безвозвратно, поэтому человек должен преодолеть
горизонт событий испепеленным заживо. Однако в этом случае не
работает теория относительности Альберта Эйнштейна, которая
гласит, что человек может пройти сквозь горизонт событий целым и
невредимым благодаря тому, что гравитация искривляет
пространство, а в самой реальности образуется прореха.
Стоит отметить, что ученые до сих пытаются исследовать и понять природу черных дыр, о которых доподлинно мало что известно.
Недавно в системе Лебедя проснулась огромная черная дыра,
которую окрестили монстром. Этот космический объект ведет себя
неспокойно, судорожно меняя свой блеск.
Астрофизики очень обеспокоены таким поведением, так как оно
совершенно не свойственно черным дырам. Меж тем "Монстр"
методично затягивает одну из звезд нашей галактики.
Согласно теории относительности Эйнштейна,
в центре черной дыры находится
сингулярность, в которой сила гравитации
максимальна, а пространство и время просто
«заканчиваются». Если объект приближается
к горизонту событий черной дыры (т.е. ее
гравитационному радиусу), он будет с одной
стороны раздавлен, а с другой растянут
вследствие высокого градиента силы
притяжения чёрной дыры.
Физики годами выдвигали предположения
насчет сингулярности в центре черной дыры,
ведь пока ее существование не подтверждено
опытным путем, теоретически возможны
множества вариантов. В этом году ученые
Кембриджского университета уже выдвигали
предположение, что сингулярность не
обязательно должна находится в центре
черной дыры – во вселенных с пятью и более
измерениями вполне может существовать «голая» сингулярность, не связанная с
горизонтом событий.
По сути, если «голая» сингулярность
существует, то теория относительности
окажется ошибочной, что перевернет все с
ног на голову и заставит отказаться от нее
как от теории, объясняющей устройство
Вселенной, утверждали ученые команды в
январе этого года.
Однако это не первый случай, когда теория
Эйнштейна ставится под сомнение. Стивен
Хокинг годами спорил с теорией
относительности из-за ее противоречия с
квантовой механикой – проблема, получившая
название информационного парадокса.
Таким образом, если отказаться от
предположения о непоколебимости теории
Эйнштейна, новое исследование группы
ученых во главе с Рубьера-Гарсией выдвигает
вполне возможную теорию – если убрать
сингулярность из центра черной дыры, вместо
нее мы получим кротовую нору ограниченных
размеров. Далее они предположили, что бы могло
произойти со стулом, ученым или космическим
кораблем в кротовой норе.
Они смоделировали эти объекты (называемые
«наблюдателями») как совокупность точек,
соединенных с помощью физических или
химических связей, которые удерживают эти
точки вместе, в то время как объект движется
по геодезической линии – кривой в
пространстве-времени, по которой следует
объект в свободном падении.
«Каждая частица объекта следует по
геодезической линии, определенной
гравитационным полем, — говорит Рубьера-
Гарсия. — Каждая геодезическая линия
испытывает немного отличающуюся
гравитационную силу, но все взаимодействия
между составляющими тела тем не менее
могут его поддерживать».
Исследователи продемонстрировали это на
примере того, что время, проведенное
световым лучом в пути между двумя частями
тела, всегда конечно. Это означает, что любые
конечные силы могут противостоять влиянию
гравитационного поля вблизи и внутри кротовой норы на физическое тело,
проходящее по ней.
Поэтому, несмотря на то, что согласно теории
относительности, объект, приблизившийся к
черной дыре, будет раздавлен в одном
направлении и бесконечно растянут в другом,
мы можем предположить, что центром черной
дыры является кротовая нора с ограниченным
радиусом, а значит объект будет раздавлен
только до размером этой норы. Таким
образом, по мнению группы ученых, объект
может пройти сквозь кротовую нору в
потенциально другую вселенную будучи
сжатым лишь до размеров кротовой норы, что
не исключает его технической целостности.
«Для теоретической физики повреждение
наблюдателей (объектов) является
допустимым (можно даже назвать это частью
работы), однако недопустимо абсолютное
разрушение,» — объясняют в работе Рубьера-
Гарсиа и его коллеги.
Конечно, пока мы фактически не изучим
черные дыры, все эти рассуждения остаются
гипотетическими. Однако, это определенно
новый взгляд на черные дыры, в отличие от уже привычного восприятия их как
уничтожающих любую материю ловушек.
Как сказал по поводу решения
информационного парадокса на конференции
в августе 2015 Стивен Хокинг:
«Главная идея этой лекции в том, что черные
дыры не такие черные, как их изображают.
Они не вечные тюрьмы, какими мы их когда-
то представляли… Если вы вдруг попадете в
черную дыру, не отчаивайтесь. Оттуда есть
выход».
В уже столь обласканном критиками и зрителями
фильме Interstellar астронавты в поисках спасения для
человечества отправляются прямиком в пространственно-
временной тоннель (п-в тоннель), который очень таинственно и
своевременно появился в окрестностях Сатурна. Тоннель привёл
космический корабль в далёкую галактику, где герои обретают шанс
найти пригодную для колонизации планету. При создании
"червоточины" Нолан опирался на консультации профессора Кипа
Торна (Kip Thorne), астрофизика, помогавшего в своё время Карлу
Сагану описать «червоточину» для его повести Contact. Этот
феномен в фильме визуализирован великолепно и многими уже
назван наиболее точным изображением «червоточины» в
кинематографе. Но есть один аспект, который в фильме никак не
освещён: а как вообще выжить при подобном путешествии?
Историческая справка
Гипотеза о существовании во вселенной точек входа в п-в
тоннели — червоточин — была впервые выдвинута Альбертом
Эйнштейном и его ассистентом Натаном Розеном. Они пытались
решить уравнения Эйнштейна для общей теории
относительности, чтобы прийти к чисто математической модели
всей вселенной, включая гравитацию и элементарные частицы. В
процессе работы они описали пространство как две параллельные
плоскости, соединённые «перемычками», которые мы относим к частицам.
Другой физик, Людвиг Фламм (Ludwig Flamm), независимо от них
предположил существование подобных перемычек в 1916 году в
своём решении уравнений Эйнштейна. К сожалению, «теории
всего» создать не получилось, поскольку эти предполагаемые
перемычки вели себя не совсем как настоящие частицы. Но
Эйнштейн и Розен в публикации от 1935 года популяризировали
саму идею существования туннелей сквозь пространство-время,
что заставило других учёных серьёзно задуматься над этим
вопросом. Чёрная дыра
Сам термин «червоточина» был предложен в 1960-х
годах физиком Джоном Вилером (John Wheeler), когда
он изучал модель Эйнштейна-Розена. Он сравнил наше
трёхмерное пространство с поверхностью яблока. В
этом яблоке червяк прогрызает ход, и можно либо по
поверхности яблока добраться до противоположной
стороны, либо сделать это гораздо быстрее, но через
червоточину, насквозь. Так и космические п-в тоннели,
теоретически, могут позволить мгновенно попасть в
невероятно далёкие уголки Вселенной, до которых свет
добирается «по прямой» тысячи и даже миллионы лет.
Вилер заметил, что описание входов в тоннель хорошо
подходит под описание объекта, известного какчёрная
дыра Шварцшильда — «простейшая» чёрная дыра, не
имеющая электрического заряда и не вращающаяся.
Может ли чёрная дыра быть ещё и входом в п-в
тоннель? С точки зрения математики, может быть. Но
никто не сможет выжить при входе в такую
червоточину.
Согласно модели Шварцшильда, чёрная дыра является
сингулярностью, нейтральной, неподвижной сферой с
бесконечной плотностью. Вилер вычислил, что может
произойти, если червоточина образовалась в ткани
пространства-времени, соединив собой две
сингулярности в разных частях Вселенной. Такой
тоннель крайне нестабилен, после своего образования
он сжимается и разрывается. Процесс образования и
сжатия происходит так быстро, что даже свет не
успевает пройти от одного конца тоннеля до другого.
Поэтому корабль, который попытается пролететь через
такой п-в тоннель, окажется внутри сингулярности и его
мгновенно уничтожат неизмеримые гравитационные
силы. Альтернатива
Согласно другой теории, входом в п-в тоннель может быть вращающаяся чёрная дыра Керра. Сингулярность внутри такой
чёрной дыры имеет форму кольца, а не сферы, и некоторые
модели допускают возможность выживания гипотетического
корабля, если он пройдёт точно сквозь центр кольца. Однако Торн
выдвинул целый ряд возражений на это. В 1987 году он написал,
что в червоточине Керра присутствует крайне нестабильна
область, называемая горизонт Коши. Математики утверждают,
что как только что-нибудь, включая свет, попытается пересечь
этот горизонт, тоннель схлопнется. Даже если каким-то образом
стабилизировать червоточину, то квантовая теория говорит нам,
что внутри всё будет заполнено высокоэнергетическими
частицами. Иными словами, корабль моментально сгорит.
Однако физики всё ещё проводят связь между классической
теорией гравитации и квантовым миром с помощью довольно
туманных математических вычислений. С точки зрения физиков
Хуана Малдасены (Juan Maldacena) и Леонарда Сасскинда (Leonard
Susskind) из Стэнфорда, червоточины могут быть чем-то вроде
физического воплощения запутанности, когда квантовые объекты
соединены друг с другом вне зависимости от расстояния между
ними.
Большое количество экспериментов говорят нам, что квантовая
запутанность действительно существует, и её уже даже
использовали для защиты сетевых коммуникаций, например, при
проведении банковских транзакций. Согласно Малдасене и
Сасскинду, большое количество квантовой запутанности меняет
геометрию пространства-времени и может стать катализатором
образования червоточин в виде "запутанных чёрных дыр". Но это
уже не межзвёздные тоннели. В подобных червоточинах
невозможно путешествовать быстрее скорости света.
Итак, чёрные дыры не могут быть подходящим вариантом для
червоточины. Может быть, они вообще не существуют. По словам
Ави Лоеэба (Avi Loeb) из Гарвардско-Смитсонианского центра
астрофизики, ещё не существует теории, которая бы надёжно
объединяла общую теорию относительности с квантовой
механикой. Нам неизвестно, существуют ли иные структуры,
которые могут быть входами в п-в тоннели.
Луч надежды
В 1987 году Торн написал, что любая червоточина, согласующаяся
с общей теорией относительности, будет схлопываться, если
только в открытом состоянии её не будет поддерживать так называемая «экзотическая материя» с отрицательной энергией.
Торн утверждал, существование этой самой материи
подтверждается экспериментами, показывающими, как
квантовые флуктуации в вакууме, судя по всему,создают
отрицательное давление между двумя зеркалами,
расположенными очень близко друг к другу. По мнению Ави
Лоэба, наши поиски тёмной материи также могут привести к
подтверждению существования экзотической материи:
С течением времени галактики разлетаются со всё возрастающей
скоростью, словно на них действует отталкивающая гравитация.
Это ускоряющееся расширение Вселенной может быть объяснено
тем, что наше пространство заполнено субстанцией с
отрицательным давлением, совсем как материя, необходимая для
существования червоточин."
Однако для этой цели нужно слишком много экзотической
материи, и только очень высокоразвитая цивилизация могла бы
надеяться реализовать такой проект.
Однако другие физики не согласны с вышесказанным.Малдасена
говорит:
Я считаю, что стабильная червоточиная, через которую можно
путешествовать, должна быть крайне извилистой и, возможно,
несоответствующей известным нам физическим законам.
Сабина Хоссенфельдер (Sabina Hossenfelder) из Нордического
института теоретической физики в Швеции, более скептична:
У нас нет абсолютно никаких доказательств существования
червоточин. Вероятно, они и не могут существовать, а даже будь
это не так, то они были бы крайне нестабильны.
Даже если бы экзотическая материя существовала, путешествие
сквозь неё не было бы приятным. Её воздействие на корабль и
астронавтов зависело бы от искривления пространства-времени
вокруг червоточины, и плотности энергии внутри неё. Это как с
чёрной дырой: слишком сильные приливные силы разорвут
корабль на мельчайшие частицы.
Торн считает, вряд ли в природе существуют п-в тоннели, через
которые нам удастся путешествовать. Даже если они существуют, я очень сильно сомневаюсь, что они
формируются в астрофизической Вселенной."
Предположим, что дыра, в которую нужно проникнуть, статична
и потому не закручивает окружающее пространство (Стругацкие
не упоминают, обладала ли дыра вращательным моментом).
В этом случае границей дыры (она же горизонт событий) служит
правильная сфера. Космический корабль после вхождения в эту
сферу обречен на падение в центр дыры, и никакие маневры
не в состоянии это предотвратить. Неподвижные объекты
внутри такой дыры существовать не могут, а малейшее движение
неотвратимо повлечет к ее центру, к точке сингулярности,
вблизи которой сила тяготения стремится к бесконечности.
Пространство внутри дыры ведет себя подобно времени —
обратные движения там невозможны (это правило
распространяется не только на материальные тела, но и на
кванты света). Прыгать в такую дыру нет смысла, поскольку
звездолетразведчик не сможет передать оттуда никакой
информации, а при приближении к точке сингулярности будет
разорван приливными силами.
Космический волчок
Ситуация внутри вращающейся дыры намного
интересней. Дело в том, что у нее две не совпадающие
внешние границы: горизонт событий и предел
статичности. Предел статичности — это граница области,
внутри которой любое тело уже не может находиться
в состоянии покоя относительно удаленного
наблюдателя, а должно вращаться вокруг черной дыры,
чтобы удерживаться от падения. У невращающейся дыры
горизонт событий и предел статичности совпадают,
а у вращающейся соприкасаются лишь на полюсах (они
не сферичны, а сплюснуты вдоль оси вращения дыры).
При пролете через лежащую между ними полость
(эргосферу) капитан «Тьмы» еще может повернуть
вспять и вернуться в нашу Вселенную.
Внутренности дыры Что случится, если «Тьма» все-таки нырнет в дыру?
После пересечения горизонта событий звездолет сначала
неудержимо потянет вглубь, как это происходит при
падении в дыру с нулевым моментом вращения. Это
означает, что непосредственно под горизонтом событий
находится такое же «времяподобное» пространство, как
и в невращающейся дыре, но теперь оно не достигает
центра дыры. Изнутри это пространство ограничено
вторым горизонтом, а в нем расположено обычное
пространство (хотя и сильно искривленное), где
возможны перемещения в различных направлениях.
Однако здесь необходима осторожность. В этой области,
точнее в ее экваториальной плоскости, имеется зона, где
кривизна пространства, а следовательно, и гравитация
стремится к бесконечности, — сингулярность.
Но в данном случае это не точка, как в случае
невращающейся дыры, а замкнутое кольцо.
Приближаться к нему не стоит — опять-таки из-за
катастрофических приливных сил. Тем не менее
звездолет может выйти на траекторию, которая навсегда
оставит его внутри второго горизонта, не дав упасть
на кольцевую сингулярность. Но корабль уже никогда
не пересечет этот горизонт и не вернется
во «времяподобное» пространство.
Пролетая насквозь
Допустим, что «Тьма» летит «над» сингулярностью
в «северной области» внутреннего пространства.
Капитан может направить корабль на «юг», либо обогнув
сингулярность, либо пролетев сквозь отверстие в кольце
сингулярности. Оба маршрута возможны, но ведут
в разные пространства без единой общей точки!
Обходное движение оставит корабль внутри второго
горизонта все той же дыры. А прыжок сквозь кольцо
обещает куда больше — звездолет может выйти
на траекторию, которая пересечет оба горизонта
и выведет его в нормальное пространство за пределами дыры. Правда, это будет пространство другой
Вселенной — отрицательной.
Поскольку невесомые звездолеты вряд ли появятся
и в отдаленном будущем, отважным космонавтам, скорее
всего, ничего хорошего не светит. Есть основания
полагать, что немедленно по пересечении кораблем
внешнего горизонта начнутся «биения» внутренней
геометрии дыры, которые превратятся в источник
мощнейшего гравитационного излучения.
Гравитационные конвульсии необратимо разрушат
прежнюю симметрию внутридырного пространства, что
полностью исключит возможность прорыва в иную
Вселенную.
НАСА представила в виде компьютерной анимации
разрушение и смерть звезды, попадающей внутрь
черной дыры и разрываемой силами ее гравитации.
Ролик основан на реальных событиях, произошедших в
далекой галактике, которая находится на расстоянии
290 миллионов световых лет от Земли. Научная статья
на эту тему представлена в журнале Nature, а
ролик опубликован на сайте НАСА.
При опасном сближении звезды и черной дыры
мощная гравитация последней создает приливные
силы, разрывающие космический объект на части.
Такое событие, получившее название ASASSN-14li,
произошло в центре галактики PGC 043234, около
сверхмассивной черной дыры.
Вещество звезды в ходе падения в черную дыру
нагревается до нескольких миллионов градусов, в
результате возникает вспышка рентгеновского
излучения, которую ученые и смогли зафиксировать с
помощью телескопов Chandra, Swift и XMM-Newton.
Потом, по мере того как вещество падает за горизонт
событий черной дыры, вспышка исчезает. Однако
газообразные остатки звезды летят по орбите вокруг
точки, образуя диск, где их поглощает черная дыра.
Температура в центре диска настолько высока, что он
выбрасывает часть вещества в виде «ветра». Однако его скорость слишком мала, чтобы даже небольшая
часть останков звезды могла избежать попадания в
дыру.
В августе 2015 года знаменитый физик Стивен
Хокинг предположил, что попадание в черную дыру не
обязательно означает распад и уничтожение — есть
шанс выжить и попасть в другую Вселенную. Однако,
судя по тому что происходит со звездами, шансы на
окончательное уничтожение гораздо выше.
КОСМИЧЕСКИЕ НЕВИДИМКИ
Одна из популярных сегодня страшилок гласит: в нашу
планету может врезаться черная дыра. Что останется от
Земли, если такое и в самом деле произойдет? Ведь ученые,
на удивление, не считают подобный катаклизм
фантастическим.
Напомним, что астрофизики называют черными дырами
области пространства-времени с необычайно сильным
гравитационным полем. Что бы туда ни попало, обратно оно
не вернется. Это касается даже света. Вот почему черные
дыры и получили свое название: тело, поглощающее весь
свет, падающий на него, и не испускающее собственного,
кажется абсолютно черным.
До сих пор речь шла лишь о гигантских дырах, которые, как
правило, располагаются в центре галактик. И образуются при
коллапсе светил. Если на пути нашей планеты попадется
гигантский монстр, ей, конечно, не выжить - сожрет. Хотя
вероятность подобной встречи крайне мала - на грани
теоретической. Оказывается, куда больше шансов
столкнуться с «меньшим братом» гиганта.
В последнее время появились гипотезы, которые расширили
«дырявое семейство». Мол, сразу после Большого взрыва -
почти 14 миллиардов лет назад, - наравне с колоссальными
возникли и микроскопические черные дыры - эдакие дырочки
диаметром много меньше атома. Тем не менее вещество
такой крохотули настолько плотное, что она, по мнению
ученых, может весить, как астероид с поперечником в
несколько сотен метров, - миллиарды тонн. Астрофизики предполагают: «дырочки-тяжеловесы» вполне
могут врезаться в Землю, подлетая со скоростью 200 - 400
километров в секунду. Что при этом произойдет?
«ДТП» НА СОЛНЦЕ
Казалось бы, черная дыра, пусть даже крохотная - размером
с атомную частицу, но очень тяжелая - в миллиарды тонн,
должна разнести нашу планету вдребезги. Но ученые, на
удивление, так не считают.
- Результатом встречи будет сейсмическая волна, которая
достигнет всех точек поверхности планеты примерно
одновременно, - уверяют профессора Шраван Ханасоуг и Ян
Ло из Принстонского университета. - Столкновение приведет
к относительно небольшому землетрясению магнитудой 4. В
его эпицентре лишь могут вздрогнуть стекла окон, задрожат
здания. Но разрушения вряд ли произойдут.
Кроме того, ученые определили: миниатюрные черные дыры
врезаются непосредственно в Землю примерно раз в 10
миллионов лет. А вот рядом «малышки» пролетают гораздо
чаще: раз в 100 тысяч лет.
- Крошечные дыры трудно засечь, - признается профессор
Ханасоуг. - Пока удается лишь обнаруживать столкновения
их с Солнцем. Во время подобных «ДТП» оно начинает слегка
вибрировать на ультразвуковых частотах.
Идею поиска миниатюрных черных дыр недавно предложил
коллектив ученых под руководством Иосифа Хрипловича из
новосибирского Института ядерной физики имени Будкера.
По их расчетам, пролет миниатюрной дыры сквозь Землю
должен сопровождаться звуковой волной, а также
образованием особого радиоактивного следа в толще
планеты.
ВЗРЫВ НАД ТУНГУСКОЙ
Эти исследования навели ученых на одну удивительную
гипотезу: Тунгусский метеорит, который якобы упал в
эвенкийской тайге в 1908 году, вовсе не был метеоритом. И
не кораблем пришельцев, как утверждают некоторые
уфологи. Катастрофа стала результатом столкновения Земли
с черной дырой! Удар был такой силы, что более 2000 квадратных километров леса у реки Подкаменная Тунгуска
повалило, как траву.
Альберт Джексон и Майкл Риан, сотрудники отдела теории
относительности Техасского университета, еще в 1973 году
предположили: миниатюрная черная дыра вошла в Землю в
Центральной Сибири, прошила планету насквозь и вышла в
районе Северной Атлантики.
В то время - почти 40 лет назад - гипотеза американцев
показалась совсем уж невероятной. И была дружно
отвергнута коллегами. Хотя причину катаклизма в
российской глуши астрономы так и не нашли. Они до сих пор
деликатно обходят тему, называя событие тунгусским
явлением.
- Похоже, что Земля сталкивается с крохотными черными
дырами гораздо чаще, чем предполагалось ранее, - говорит
профессор Кэтрин Мак из Университета Кембриджа,
опубликовавшая результаты своего исследования в научном
журнале New Scientist. - Эти столкновения способны
вызывать и взрывы, и землетрясения.
- Если эти невидимые черные дыры размером с атом
столкнутся с человеком, они могут его убить? - спросила я у
знакомого астронома, пожелавшего остаться неизвестным,
потому что вопрос показался не очень научным.
- Из самых общих соображений можно предположить, что
действие будет подобно выстрелу, - объяснил он мне. - Если
«пуля» не заденет жизненно важные области организма, то,
думаю, это будет не смертельно. Но замечу: за все время
наблюдений не было ни одного случая попадания метеорита
в человека. А уж метеоритов гораздо больше в окрестностях
Земли, чем миниатюрных черных дыр.
КОММЕНТАРИЙ СПЕЦИАЛИСТА
Доктор физико-математических наук, ведущий научный
сотрудник Института астрономии РАН Людмила
Машонкина:
- Еще в конце 1960-х - начале 1970-х теоретики -
Зельдович, Новиков, Хокинг - предсказали образование
мелких черных дыр сразу после Большого взрыва. Маленькие, так называемые первичные, черные дыры могут
быть той темной материей, природу которой пока
безуспешно пытаются понять ученые. Если эти черные дыры
«выжили» за время существования Вселенной, то время от
времени они действительно должны сталкиваться с нашей
планетой, с Солнцем и другими небесными телами.
Столкнувшись с Землей, первичная черная дыра прошивает
всю планету насквозь примерно за минуту. Опознать это
событие можно по сферическим волнам, которые возникают в
недрах. Они отличаются от тех сейсмических волн,
порожденных обычными землетрясениями. Приборы смогут
выделить уникальный сигнал.
Что касается Тунгусского метеорита, то гипотеза Джексона и
Риана была отвергнута, в частности, потому что не было
обнаружено каких-либо последствий в месте выхода
первичной черной дыры из Земли. Но действительно причину
этой катастрофы ученые до сих пор не нашли.
Статья "Черная дыра"
Статья "Черная дыра"
Статья "Черная дыра"
Статья "Черная дыра"
Статья "Черная дыра"
Статья "Черная дыра"
Статья "Черная дыра"
Статья "Черная дыра"
Статья "Черная дыра"
Статья "Черная дыра"
Статья "Черная дыра"
Статья "Черная дыра"
Статья "Черная дыра"
Статья "Черная дыра"
Статья "Черная дыра"
Статья "Черная дыра"
Статья "Черная дыра"
Статья "Черная дыра"
Статья "Черная дыра"
Статья "Черная дыра"
Статья "Черная дыра"
Статья "Черная дыра"
Статья "Черная дыра"
Статья "Черная дыра"
Статья "Черная дыра"
Статья "Черная дыра"
Статья "Черная дыра"
Статья "Черная дыра"
Статья "Черная дыра"
Материалы на данной страницы взяты из открытых истончиков либо размещены пользователем в соответствии с договором-офертой сайта. Вы можете сообщить о нарушении.