Leonardas Susskindas
Juodosios skylės mūšis
Mano kova su Stephenu Hawkingu dėl saugaus pasaulio kvantinė mechanika
Kas įkvepia gyvybę šioms lygtims ir sukuria visatą, kurią jos galėtų apibūdinti?
- Stephenas Hawkingas
Įvadas
Buvo tiek daug ką groti, bet reikėjo pradėti beveik nuo nulio.
- Robertas Heinleinas. Svetimas svetimų žemėje
Kažkur Rytų Afrikos savanoje pusamžė liūtė persekioja savo vakarienę. Jai labiau patiktų lėtai judantis senatvės grobis, bet telieka jauna, judri antilopė. Dėmesingos akys aukos idealiai dedamos ant jos galvos šonų, kad visa aplinkinė teritorija būtų stebima laukiant užpuolimo. Plėšrūno akys žiūri tiesiai į priekį, sutelkdamos dėmesį į grobį ir įvertindamos atstumą.
Šį kartą antilopės „plačiakampiai skaitytuvai“ nepastebėjo plėšrūno, kuris buvo metimo atstumu. Liūto stiprios užpakalinės kojos stumia ją į išsigandusį grobį. Vėl prasideda amžinos gaudynės.
Net jei metų našta, didelis katinas- puikus sprinteris. Iš pradžių tarpas sumažėja, tačiau nuo staigių judesių patiria galingi liūto raumenys deguonies badas ir palaipsniui silpnėja. Netrukus antilopės natūrali ištvermė nugali: tam tikru momentu katės ir jos grobio santykinis greitis pasikeičia, o tarpas, kuris anksčiau mažėjo, pradeda didėti. Liūtė pajunta, kad jos likimas pasikeitė, Jos Karališkoji Didenybė pripažįsta pralaimėjusi ir grįžta į savo pasalą krūmuose.
Prieš penkiasdešimt tūkstančių metų pavargęs medžiotojas randa įėjimą į akmenimis užtvertą olą. Jei nutolsite nuo sunkios kliūties, turėsite saugią poilsio vietą. Skirtingai nei jo protėviai, panašūs į beždžiones, medžiotojas stovi tiesiai. Tačiau šioje pozicijoje jis nesėkmingai stumia riedulį. Pasirinkęs tinkamesnį kampą, jis atitolina kojas. Kai jo kūno padėtis yra beveik horizontali, pradeda veikti pagrindinis veikiančios jėgos komponentas teisinga kryptimi. Akmuo juda.
Atstumas? Greitis? Ženklo keitimas? Kampas? Jėga? Komponentas? Kaip neįtikėtina sudėtingi skaičiavimai atsiranda medžiotojo smegenyse, jau nekalbant apie katę? Šios techninės sąvokos dažniausiai randami vidurinės mokyklos fizikos vadovėliuose. Kur katė išmoko išmatuoti ne tik grobio greitį, bet ir, dar svarbiau, santykinis greitis? Ar medžiotojas lankė fizikos pamokas, kad suprastų jėgos sąvoką? Ir taip pat trigonometrija, naudoti sinusus ir kosinusus komponentams apskaičiuoti?
Žinoma, tiesa ta, kad visos sudėtingos gyvybės formos turi instinktyvių idėjų apie fiziką, kurias evoliucija įtraukia į jų nervų sistemas. Be šios iš anksto įdiegtos fizinės „programinės įrangos“ būtų neįmanoma išgyventi. Mutacijos ir natūrali atranka padarė mus visus fizikais, net gyvūnais. Didelis žmogaus smegenų tūris leido šiems instinktams išsivystyti į sąvokas, kurias mes sąmoningai valdome.
Savaime mirksi
Tiesą sakant, mes visi klasika fizikai. Mes „jaučiame“ jėgą, greitį ir pagreitį. Robertas Heinleinas savo mokslinės fantastikos romane „Nepažįstamasis svetimšalių šalyje“ (1961) sukūrė žodį „grok“, kad išreikštų šį giliai intuityvų, beveik fiziologinį šio reiškinio supratimą. Aš siūbuoju jėgą, greitį ir pagreitį. Aš siūbuoju trimatėje erdvėje. Aš grok laiką ir skaičių 5. Akmens ar strėlės trajektorijos pasiduoda grokk. Tačiau mano standartinis įmontuotas grokkeris sugenda, kai bandau jį pritaikyti dešimties matmenų erdvėlaikiui arba skaičiui 10 1000, arba, dar blogiau, elektronų pasauliui ir Heizenbergo neapibrėžtumo principui.
Atėjus XX a., mūsų intuicija patyrė didžiulį nelaimingą atsitikimą; fizika staiga atsidūrė suglumusi dėl visiškai nepažįstamų reiškinių. Mano seneliui iš tėvo pusės jau buvo dešimt metų, kai Albertas Michelsonas ir Edwardas Morley tai atrado orbitinis judėjimas Neįmanoma registruoti žemės per hipotetinį eterį. Elektronas buvo atrastas, kai mano seneliui buvo dvidešimt; Kai jam sukako trisdešimt, buvo paskelbta Alberto Einšteino specialiojo reliatyvumo teorija, o kai jis peržengė vidutinio amžiaus slenkstį, Heisenbergas atrado neapibrėžtumo principą. Jokiu būdu evoliucinis spaudimas gali paskatinti intuityvų supratimą apie pasaulius, kurie taip radikaliai skiriasi nuo mums pažįstamo. Bet kažkas mūsų viduje nervų sistemos, bent jau kai kuriems iš mūsų, pasirodė esąs pasiruošęs fantastiškam perjungimui, leidžiančiam ne tik domėtis neaiškiais reiškiniais, bet ir sukurti matematines abstrakcijas, kartais visiškai priešingas, paaiškinti ir manipuliuoti šiais reiškiniais.
Greitis pirmiausia sukėlė pakartotinio mirksėjimo poreikį - didžiulis greitis, konkuruojantis su pačia šviesa. Iki XX amžiaus joks gyvūnas nejudėjo greičiau nei šimtą mylių per valandą (160 km/h), ir net pagal šiandienos standartus šviesos greitis yra toks didelis, kad visiems, išskyrus mokslininkus, atrodo, kad jis nejuda, o tiesiog pasirodo iškart, kai jis įjungiamas. Senovės žmonėms nereikėjo programinės įrangos, kad veiktų itin dideliu greičiu, pavyzdžiui, šviesos greičiu.
Greičio problemos pasikeitimas įvyko staiga. Einšteinas nebuvo mutantas; dešimt metų visiškai nežinioje jis stengėsi pakeisti savo senąją Niutono programinę įrangą. Tačiau to meto fizikams turėjo atrodyti, kad tarp jų staiga atsirado naujo tipo žmogus – žmogus, galintis matyti pasaulį ne kaip trimatę, o kaip keturmatę erdvę. erdvėlaikis.
Tada Einšteinas dar dešimt metų kovojo, šį kartą visų fizikų akivaizdoje, kad sujungtų tai, ką jis pavadino specialiąja reliatyvumo teorija, su Niutono gravitacijos teorija. Šių pastangų rezultatas buvo bendroji reliatyvumo teorija, kuri iš esmės pakeitė visas mūsų tradicines idėjas apie geometriją. Erdvė-laikas tapo plastiškas, galintis lenktis ir sulankstyti. Jis reaguoja į medžiagos buvimą panašiai kaip guminis lakštas, besilenkiantis veikiant apkrovai. Anksčiau erdvė-laikas buvo pasyvus, tai geometrines savybes- nepakitęs. Bendrojoje reliatyvumo teorijoje erdvėlaikis tampa aktyviu žaidėju: jį gali deformuoti masyvūs objektai, tokie kaip planetos ir žvaigždės, tačiau tai neįsivaizduojama be sudėtingos papildomos matematikos.
1900 m., likus penkeriems metams iki Einšteino atvykimo į sceną, prasidėjo kitas, dar labiau stebinantis paradigmos pokytis, kai buvo atrasta, kad šviesą sudaro dalelės, vadinamos fotonais arba, kartais, šviesos kvantais. Fotonų teorijašviesa buvo tik būsimos revoliucijos pranašas; protiniai pratimai šiame kelyje pasirodė daug abstraktesni nei bet kas anksčiau. Kvantinė mechanika yra daugiau nei naujas įstatymas gamta. Dėl to pasikeitė klasikinės logikos taisyklės, tai yra įprastos mąstymo taisyklės, kurias samprotaudamas naudoja kiekvienas sveiko proto žmogus. Ji atrodė išprotėjusi. Bet ar beprotiški, ar ne, fizikai sugebėjo perjungti save pagal naują logiką, vadinamą kvantine. 4 skyriuje paaiškinsiu viską, ką reikia žinoti apie kvantinę mechaniką. Pasiruoškite susipainioti. Visiems taip nutinka.
Reliatyvumas ir kvantinė mechanika nuo pat pradžių nemėgo vienas kito. Bandymai juos priverstinai „susituokti“ turėjo pražūtingų pasekmių – kiekvienam fizikų užduotam klausimui matematika sukūrė siaubingą begalybę. Kvantinę mechaniką suderinti su specialiąja reliatyvumo teorija prireikė pusės amžiaus, tačiau galiausiai matematiniai nesuderinamumai buvo išspręsti. Iki šeštojo dešimtmečio pradžios Richardas Feynmanas, Julianas Schwingeris, Shinichiro Tomonaga ir Freemanas Dysonas padėjo pagrindą susivienijimui. ypatingas reliatyvumo teorija ir kvantinė mechanika, vadinama kvantinė teorija laukus. Tačiau bendras reliatyvumo teorija (Einšteino specialiojo reliatyvumo sintezė su Niutono gravitacijos teorija) ir kvantinė mechanika liko nesuderinamos ir akivaizdžiai ne dėl taikos kūrimo pastangų trūkumo. Feynmanas, Stevenas Weinbergas, Bryce'as DeWittas ir Johnas Wheeleris bandė kvantuoti Einšteino lygtis, tačiau viskas baigėsi tik matematiniu absurdu. Galbūt tai nenustebino. Kvantinė mechanika valdė labai lengvų objektų pasaulį. Gravitacija, priešingai, atrodė reikšminga tik labai sunkioms materijos sankaupoms. Atrodė, kad nėra nieko pakankamai lengvo, kad kvantinė mechanika galėtų būti svarbi, ir vis dėlto pakankamai sunkus, kad būtų galima atsižvelgti į gravitaciją. Todėl daugelis fizikų XX amžiaus antroje pusėje laikė, kad tokios vieningos teorijos paieška yra bergždžia pratyba, tinkama tik pamišusiems mokslininkams ir filosofams.
Leonardas Susskindas
Juodosios skylės mūšis
Mano kova su Stephenu Hawkingu dėl kvantinei mechanikai saugaus pasaulio
Kas įkvepia gyvybę šioms lygtims ir sukuria visatą, kurią jos galėtų apibūdinti?
- Stephenas Hawkingas
Įvadas
Buvo tiek daug ką groti, bet reikėjo pradėti beveik nuo nulio.
- Robertas Heinleinas. Svetimas svetimų žemėje
Kažkur Rytų Afrikos savanoje pusamžė liūtė persekioja savo vakarienę. Jai labiau patiktų lėtai judantis senatvės grobis, bet telieka jauna, judri antilopė. Dėmesingos aukos akys idealiai dedamos ant galvos šonų, kad visa aplinka būtų stebima laukiant užpuolimo. Plėšrūno akys žvelgia tiesiai į priekį, sutelkdamos dėmesį į grobį ir įvertindamos atstumą.
Šį kartą antilopės „plačiakampiai skaitytuvai“ nepastebėjo plėšrūno, kuris buvo metimo atstumu. Liūto stiprios užpakalinės kojos stumia ją į išsigandusį grobį. Vėl prasideda amžinos gaudynės.
Nors metų našta, didžioji katė yra puiki sprinterė. Iš pradžių tarpas siaurėja, tačiau dėl staigių judesių liūto galingi raumenys patiria deguonies badą ir pamažu silpsta. Netrukus antilopės natūrali ištvermė nugali: tam tikru momentu katės ir jos grobio santykinis greitis pasikeičia, o tarpas, kuris anksčiau mažėjo, pradeda didėti. Liūtė pajunta, kad jos likimas pasikeitė, Jos Karališkoji Didenybė pripažįsta pralaimėjusi ir grįžta į savo pasalą krūmuose.
Prieš penkiasdešimt tūkstančių metų pavargęs medžiotojas randa įėjimą į urvą, užtvertą akmenimis. Jei nutolsite nuo sunkios kliūties, turėsite saugią poilsio vietą. Skirtingai nei jo protėviai, panašūs į beždžiones, medžiotojas stovi tiesiai. Tačiau šioje pozicijoje jis nesėkmingai stumia riedulį. Pasirinkęs tinkamesnį kampą, jis atitolina kojas. Kai jo kūno padėtis yra beveik horizontali, pagrindinis veikiančios jėgos komponentas pradeda veikti norima kryptimi. Akmuo juda.
Atstumas? Greitis? Ženklo keitimas? Kampas? Jėga? Komponentas? Kokie neįtikėtinai sudėtingi skaičiavimai vyksta medžiotojo smegenyse, jau nekalbant apie katę? Šios techninės sąvokos dažniausiai randamos vidurinės mokyklos fizikos vadovėliuose. Iš kur katė išmoko matuoti ne tik grobio greitį, bet dar svarbiau – santykinį greitį? Ar medžiotojas lankė fizikos pamokas, kad suprastų jėgos sąvoką? Ir taip pat trigonometrija, naudoti sinusus ir kosinusus komponentams apskaičiuoti?
Žinoma, tiesa ta, kad visos sudėtingos gyvybės formos turi instinktyvių idėjų apie fiziką, kurias evoliucija įtraukia į jų nervų sistemas. Be šios iš anksto įdiegtos fizinės „programinės įrangos“ būtų neįmanoma išgyventi. Mutacijos ir natūrali atranka padarė mus visus fizikais, net gyvūnais. Didelis žmogaus smegenų tūris leido šiems instinktams išsivystyti į sąvokas, kurias mes sąmoningai valdome.
Savaime mirksi
Tiesą sakant, mes visi klasika fizikai. Mes „jaučiame“ jėgą, greitį ir pagreitį. Robertas Heinleinas savo mokslinės fantastikos romane „Nepažįstamasis svetimšalių šalyje“ (1961) sukūrė žodį „grok“, kad išreikštų šį giliai intuityvų, beveik fiziologinį šio reiškinio supratimą. Aš siūbuoju jėgą, greitį ir pagreitį. Aš siūbuoju trimatėje erdvėje. Aš grok laiką ir skaičių 5. Akmens ar strėlės trajektorijos pasiduoda grokk. Tačiau mano standartinis įmontuotas grokkeris sugenda, kai bandau jį pritaikyti dešimties dimensijų erdvėlaikiui arba skaičiui 101 000, arba, dar blogiau, elektronų pasauliui ir Heisenbergo neapibrėžtumo principui.
Atėjus XX a., mūsų intuicija patyrė didžiulį nelaimingą atsitikimą; fizika staiga atsidūrė suglumusi dėl visiškai nepažįstamų reiškinių. Mano seneliui iš tėvo pusės jau buvo dešimt metų, kai Albertas Michelsonas ir Edwardas Morley atrado, kad neįmanoma aptikti Žemės orbitinio judėjimo per hipotetinį eterį. Elektronas buvo atrastas, kai mano seneliui buvo dvidešimt; Kai jam sukako trisdešimt, buvo paskelbta Alberto Einšteino specialiojo reliatyvumo teorija, o kai jis peržengė vidutinio amžiaus slenkstį, Heisenbergas atrado neapibrėžtumo principą. Jokiu būdu evoliucinis spaudimas gali paskatinti intuityvų supratimą apie pasaulius, kurie taip radikaliai skiriasi nuo mums pažįstamo. Tačiau kažkas mūsų nervų sistemose, bent jau kai kuriems iš mūsų, pasirodė esąs pasiruošęs fantastiškam perjungimui, leidžiančiam ne tik domėtis neaiškiais reiškiniais, bet ir sukurti matematines abstrakcijas, kartais visiškai priešingas, paaiškinti ir manipuliuoti. šiuos reiškinius.
Greitis pirmiausia sukėlė pakartotinio mirksėjimo poreikį - didžiulis greitis, konkuruojantis su pačia šviesa. Iki XX amžiaus joks gyvūnas nejudėjo greičiau nei šimtą mylių per valandą (160 km/h), ir net pagal šiandienos standartus šviesos greitis yra toks didelis, kad visiems, išskyrus mokslininkus, atrodo, kad jis nejuda, o tiesiog pasirodo iškart, kai jis įjungiamas. Senovės žmonėms nereikėjo programinės įrangos, kad veiktų itin dideliu greičiu, pavyzdžiui, šviesos greičiu.
Greičio problemos pasikeitimas įvyko staiga. Einšteinas nebuvo mutantas; dešimt metų visiškai nežinioje jis stengėsi pakeisti savo senąją Niutono programinę įrangą. Tačiau to meto fizikams turėjo atrodyti, kad tarp jų staiga atsirado naujo tipo žmogus – žmogus, galintis matyti pasaulį ne kaip trimatę, o kaip keturmatę erdvę. erdvėlaikis.
Tada Einšteinas dar dešimt metų kovojo, šį kartą visų fizikų akivaizdoje, kad sujungtų tai, ką jis pavadino specialiąja reliatyvumo teorija, su Niutono gravitacijos teorija. Šių pastangų rezultatas buvo bendroji reliatyvumo teorija, kuri iš esmės pakeitė visas mūsų tradicines idėjas apie geometriją. Erdvė-laikas tapo plastiškas, galintis lenktis ir sulankstyti. Jis reaguoja į medžiagos buvimą panašiai kaip guminis lakštas, besilenkiantis veikiant apkrovai. Anksčiau erdvėlaikis buvo pasyvus, jo geometrinės savybės nepakito. Bendrojoje reliatyvumo teorijoje erdvėlaikis tampa aktyviu žaidėju: jį gali deformuoti masyvūs objektai, tokie kaip planetos ir žvaigždės, tačiau tai neįsivaizduojama be sudėtingos papildomos matematikos.
1900 m., likus penkeriems metams iki Einšteino pasirodymo scenoje, prasidėjo kitas, dar labiau stebinantis paradigmos pokytis, kai buvo atrasta, kad šviesą sudaro dalelės, vadinamos fotonais arba, kartais, šviesos kvantais. Šviesos fotonų teorija buvo tik būsimos revoliucijos pranašas; protiniai pratimai šiame kelyje pasirodė daug abstraktesni nei bet kas anksčiau. Kvantinė mechanika yra daugiau nei naujas gamtos dėsnis. Dėl to pasikeitė klasikinės logikos taisyklės, tai yra įprastos mąstymo taisyklės, kurias samprotaudamas naudoja kiekvienas sveiko proto žmogus. Ji atrodė išprotėjusi. Bet ar beprotiški, ar ne, fizikai sugebėjo perjungti save pagal naują logiką, vadinamą kvantine. 4 skyriuje paaiškinsiu viską, ką reikia žinoti apie kvantinę mechaniką. Pasiruoškite susipainioti. Visiems taip nutinka.
Reliatyvumas ir kvantinė mechanika nuo pat pradžių nemėgo vienas kito. Bandymai juos priverstinai „susituokti“ turėjo pražūtingų pasekmių – kiekvienam fizikų užduotam klausimui matematika sukūrė siaubingą begalybę. Kvantinę mechaniką suderinti su specialiąja reliatyvumo teorija prireikė pusės amžiaus, tačiau galiausiai matematiniai nesuderinamumai buvo išspręsti. Iki šeštojo dešimtmečio pradžios Richardas Feynmanas, Julianas Schwingeris, Shinichiro Tomonaga ir Freemanas Dysonas padėjo pagrindą susivienijimui. ypatingas reliatyvumo teorija ir kvantinė mechanika, vadinama kvantinio lauko teorija. Tačiau bendras reliatyvumo teorija (Einšteino specialiojo reliatyvumo sintezė su Niutono gravitacijos teorija) ir kvantinė mechanika liko nesuderinamos ir akivaizdžiai ne dėl taikos kūrimo pastangų trūkumo. Feynmanas, Stevenas Weinbergas, Bryce'as DeWittas ir Johnas Wheeleris bandė kvantuoti Einšteino lygtis, tačiau viskas baigėsi tik matematiniu absurdu. Galbūt tai nenustebino. Kvantinė mechanika valdė labai lengvų objektų pasaulį. Gravitacija, priešingai, atrodė reikšminga tik labai sunkioms materijos sankaupoms. Atrodė, kad nėra nieko pakankamai lengvo, kad kvantinė mechanika galėtų būti svarbi, ir vis dėlto pakankamai sunkus, kad būtų galima atsižvelgti į gravitaciją. Todėl daugelis fizikų XX amžiaus antroje pusėje laikė, kad tokios vieningos teorijos paieška yra bergždžia pratyba, tinkama tik pamišusiems mokslininkams ir filosofams.
Kas atsitinka, kai objektas patenka į juodąją skylę? Ar jis dingsta be žinios? Maždaug prieš trisdešimt metų vienas žymiausių juodųjų skylių fenomeno tyrinėtojų, dabar žinomas britų fizikas Stephenas Hawkingas, teigė, kad būtent taip ir vyksta. Tačiau pasirodo, kad toks atsakymas kelia grėsmę viskam, ką žinome apie fiziką ir pagrindinius Visatos dėsnius. Šios knygos autorius yra išskirtinis Amerikos fizikas Leonardas Susskindas daug metų ginčijosi su Stephenu Hawkingu dėl juodųjų skylių prigimties, kol galiausiai, 2004 m., pripažino savo klaidą. Puikus ir nepaprastai lengvas skaitoma knyga pasakoja įspūdingą šio dešimtmečius trukusio mokslinio mūšio istoriją, radikaliai pakeitusį fizikų požiūrį į tikrovės prigimtį. Nauja paradigma privedė prie stulbinančios išvados, kad viskas mūsų pasaulyje – ši knyga, tavo namai, tu pats – tėra savotiška holograma, projektuojama iš Visatos pakraščių. Knyga įtraukta į Dynasty Foundation biblioteką. fondas ne pelno programos„Dinastiją“ 2001 m. įkūrė „VimpelCom“ garbės prezidentas Dmitrijus Borisovičius Ziminas. Prioritetinės kryptys Fondo veikla – parama fundamentinis mokslas ir švietimas Rusijoje, mokslo ir švietimo populiarinimas. „Dinastijos fondo biblioteka“ – Fondo projektas, skirtas mokslo ekspertų atrinktoms šiuolaikinėms mokslo populiarinimo knygoms leisti.
1 dalis: besirenkanti audra
1. Pirmas griaustinis
San Franciskas, 1983 m.
Iki tos dienos, kai Jacko Rosenbergo dvaro palėpėje įvyko pirmasis susirėmimas, grėsmingi karo debesys telkėsi daugiau nei 80 metų. Džekas, taip pat žinomas kaip Verneris Erhardas, buvo guru, gudrus palaidūnas ir šiek tiek sukčius. Iki aštuntojo dešimtmečio pradžios jis buvo tiesiog Jackas Rosenbergas, enciklopedijų pardavėjas. Tačiau vieną dieną, važiuodamas per Auksinių vartų tiltą, jis patyrė apreiškimą. Jis išgelbės pasaulį ir dėl to taps nepaprastai turtingas. Viskas, ko jums reikia, yra šaunus vardas Ir naujas požiūris iki taško. Vardas turėtų būti Werneris (pagal Werneris Heisenbergą) Erhardas (vokiečių politiko Ludwigo Erhardo vardu), o naujas požiūris būtų Erhard Training Seminars, EST. Ir jam pavyko jei ne išgelbėti pasaulį, tai bent praturtėti. Tūkstančiai drovių, nepasitikinčių savimi žmonių sumokėjo šimtus dolerių už alinantį siaubą per šešiolika valandų paties Wernerio ar vieno iš daugelio jo mokinių motyvacinius seminarus, per kuriuos (sklido gandai) jiems buvo uždrausta net į tualetą eiti.
Tai buvo daug pigiau ir greičiau nei psichoterapija ir kažkaip pavyko. Žmonės ateidavo drovūs ir netikri, bet po seminarų atrodė stiprūs, pasitikintys ir draugiški – kaip ir Verneris: Nesvarbu, kad kartais jie atrodė kaip robotai maniakai su drebančiomis rankomis. Jie jautėsi geriau. „Treniravimas“ netgi tapo labai juokingo Burto Reynoldso filmo „Pusiau kietas“ tema. Werneris buvo nuolat apsuptas pašėlusių ECT gerbėjų. „Vergų“ galbūt per daug stiprus žodis, pavadinkime juos savanoriais. EST apmokyti virėjai ruošė jam patiekalus, vairuotojai vežiojo jį po miestą, o jo dvaras buvo pilnas įvairių tarnautojų. Bet ironiška, kad pats Werneris taip pat buvo pasiutęs gerbėjas – fizikos gerbėjas.
Nemokamai parsisiųsti e-knyga patogiu formatu, žiūrėkite ir skaitykite:
Atsisiųskite knygą „Juodosios skylės mūšis, mano kova su Stephenu Hawkingu dėl kvantinei mechanikai saugaus pasaulio“, Susskind L. - fileskachat.com, greitai ir nemokamai atsisiųskite.
Parsisiųsti failą Nr. 1 - fb2
Parsisiųsti failą Nr. 2 - rtf
Šią knygą galite įsigyti žemiau geriausia kaina su nuolaida su pristatymu visoje Rusijoje.
Trumpai apie mane: „Skambant fleitai, jis praranda valią, kai išgirsta apie juodąsias skyles ir kitus dalykus kosmose“. Deja, aš negavau išsilavinimo fizikos skyriuje, todėl apie knygą kalbu išskirtinai kaip humanitarinis mokslininkas (paieška faktinių klaidų ir klaidingi supratimai modifikacijos tekste).
Rašyti knygas apie kvantinę mechaniką dabar smagu. Gliuonai, kvarkai, kirmgraužos, karšta kvarkų sriuba, kvantinis tremoras ir kiti terminai žaidžia „atsistokite vaikai, stovėkite ratu“, šoka aplinkui. pagrindinė tema: juodosios skylės. Stephenas Hawkingas, mokslo pasaulio superžvaigždė, juodąsias skyles mato kaip informacijos valgytojus, o ne konteinerius, kuriuose informacija saugoma tol, kol to prireiks. Knygos autorius gina talpumo teoriją-archyvas pagal poreikį, pristatydamas juodoji skylė kažkas panašaus į inkilą (tuo tarpu Hawkingas laikosi smulkintuvo teorijos). Kiek gali būti suarchyvuota informacija, patenkanti į juodąsias skyles? Susskindas rašo, kad net vieno kilogramo plyta dažniausiai yra tuščia erdvė, kurią galima suspausti iki smeigtuko galvutės ar net viruso dydžio. Juodosios skylės yra ne tik itin stipriai suspaustos žvaigždės, bet ir didžiausi informacijos rezervuarai, kur visa informacija tankiai sukrauta, kaip eilėmis sukrauti patrankų sviediniai (išskyrus galbūt mažesnio dydžio trisdešimt keturiomis eilėmis). Būtent apie tai – tankiai supakuotą informaciją ir entropiją – sukasi visa kvantinė gravitacija.
Ilgą laiką fizikai tikėjo, kad juodosios skylės yra amžinos, kaip deimantai, nejudančios ir veikia tik tam, kad gautų informaciją. Tačiau Susskindas cituoja įvairių mokslininkų argumentus, kurie vienas po kito paneigia daugelį įprastų faktų apie juodąsias skyles. Toks mokslininkas kaip Dennisas Sciama padarė išvadą juodosios skylės išgaruoja: elektromagnetinė spinduliuotė nuneša dalį juodosios skylės masės. Bekensteinas spėjo, kad juodosios skylės turi entropiją, o Hawkingas – kad jos turi temperatūrą. Dar viena juodųjų skylių savybė yra ta, kad jos pačios gali judėti. Jei įdėsite juodąją skylę į kitos masės gravitacinį lauką, ji paspartės kaip ir bet kuri kita masyvus objektas. Jis netgi gali patekti į didesnę juodąją skylę. Kas jas net vadino skylėmis? Johnas Wheeleris. Prieš jį šis reiškinys buvo vadinamas tamsiomis (juodosiomis) žvaigždėmis.
Bet kokį skaitytojui nepažįstamą vardą autorius pakomentuos labai tiesiogiai, pavyzdžiui: „Žavioji danė Aage, prieš persikeldama į JAV, buvo Nielso Bohro asistentė Kopenhagoje. Jis mėgo kvantinę mechaniką ir gyveno bei kvėpavo Bohro filosofija. Susskindas pasidalins pastebėjimais apie tai, kurie septyniasdešimties metų fizikai mieliau kontempliavo mergaites su bikiniais, užuot kalbėję apie mokslą, ir kas kaip elgėsi. Pavyzdžiui, apie Feynmaną: „Sutikau liūtą ir jis manęs nenuvylė“ ir „Feynmanas turėjo žiaurų ego, bet jam buvo labai smagu būti šalia“.
Susskindo knygos privalumai yra tai, kad jis leidžia sau nestoti į ceremoniją savo žodžiais, galima taip pasakyti mokslinis vaizdas XVIII amžiaus pasaulis buvo gana nuobodus, neapibrėžtumo principas yra keistas ir drąsus teiginys, ir idealus kristalas, kaip ir idealus BMW, visiškai neturi entropijos. Tačiau jo teksto vaizdingumas ir išraiškingumas yra vertingi yra keletas faktų, nusakančių knygos reikšmę. Pirmasis yra smulkmena, „velykinis kiaušinis“: be kabučių yra labai ryški tiesioginė Hokingo citata „Man buvo primygtinai patarta apsiriboti viena formule: E = mc2. Man buvo pasakyta, kad su kiekviena papildoma lygtimi knygų pardavimas sumažės dešimčia tūkstančių egzempliorių. O antrasis – kiek rimtesnis: perskaičius tekstą neapima jausmas, kad į mūšį su Hokingu stojęs Susskindas su juo tikrai niekada nediskutavo, „kovosi“ tik savo vaizduotėje.
Skyrius po skyriaus Susskindas pasakoja apie tai, kad jo mintys retai nukrypdavo nuo Stepheno Hawkingo asmens, istorija vis labiau atrodo kaip apsėdimas, vedamos paralelės su romanu „Mobis Dikas“, tik skirtingai nei Ahabo apsėdimas, Susskindo apsėdimas nebuvo šimtas. tonų banginio, bet „šimto svarų sveriantis teorinis fizikas kėdėje su varikliu“. Pridedame nuskaitytą dokumentą, patvirtinantį faktą, kad Hawkingas ginčijosi su trečiąja šalimi tema, panašia į Hawkingo/Susskindo „konfrontaciją“ (ir galiausiai Hawkingas pripažino pralaimėjimą). Na, o jei atleisite mokslininkui už jo siautulingą fantaziją, iš knygos galite daug pasisemti įdomi informacija apie juodąsias skyles, stygų teoriją ir kvantinę mechaniką.
„Šiandien neteisinga sakyti, kad juodosios skylės neskleidžia jokios šviesos. Paimkite rūkytą puodą, įkaitinkite iki kelių šimtų laipsnių, ir jis pradės raudonai švytėti. Jei bus karšta, švytėjimas taps oranžinis, tada geltonas ir galiausiai ryškiai melsvai baltas. Įdomu, kad pagal fizikų apibrėžimą Saulė yra juodas kūnas. Kaip keista, jūs sakote: sunku įsivaizduoti kažką toliau nuo juodos nei Saulė. Iš tiesų Saulės paviršius spinduliuoja didžiulė sumašviesa, bet nieko neatspindi. Dėl to fizikui tai yra juodas kūnas.
P.S. Pirmą kartą sužinojau, kad entropija auga iš dainos „Civilinė gynyba“; jei tik būčiau ją perskaičiusi daugiau enciklopedijų, tada būčiau daugiau žinojęs apie „juodą saulės spalvą“ (žr. aukščiau esančią citatą „saulė yra juodas kūnas“).
Horatio, - danguje ir žemėje
Yra daug dalykų, apie kuriuos net nesvajojome
Mokslas.
Atsirado pirmoji užuomina apie kažką panašaus į juodąją skylę pabaigos XVIIIšimtmečius, kai didysis prancūzų fizikas Pierre'as-Simonas de Laplasas ir anglų dvasininkas Johnas Mitchellas išreiškė tą pačią nuostabią mintį. Visi tų laikų fizikai rimtai domėjosi astronomija. Viską, kas buvo žinoma apie dangaus kūnus, lėmė jų skleidžiama arba, kaip Mėnulio ir planetų, atspindima šviesa. Nors Mitchello ir Laplaso laikais nuo Izaoko Niutono mirties buvo praėję pusė amžiaus, jis vis tiek išliko įtakingiausia fizikos figūra. Niutonas manė, kad šviesa susideda iš mažyčių dalelių – kūnelių, kaip jis jas vadino – ir jei taip, kodėl šviesos neturėtų paveikti gravitacija? Laplasas ir Mitchellas svarstė, ar gali egzistuoti tokia masyvi ir tanki žvaigždė, kad šviesa negalėtų įveikti gravitacinės traukos. Ar tokios žvaigždės, jei jos egzistuoja, turėtų būti visiškai tamsios ir todėl nematomos?
Bet kurį masyvų dangaus kūną laikinai pavadinkime žvaigžde, nesvarbu, ar tai planeta, asteroidas ar tikra žvaigždė. Žemė yra tik maža žvaigždė, Mėnulis yra dar mažesnė žvaigždė ir tt Pagal Niutono gravitacijos dėsnį, žvaigždės gravitacinė įtaka yra proporcinga jos masei, todėl visiškai natūralu, kad pabėgimo greitis priklauso ir nuo žvaigždės masė. Tačiau masė yra tik pusė mūšio. Kita pusė yra žvaigždės spindulys. Įsivaizduokite, kad stovite ant žemės paviršiaus ir šiuo metu tam tikra jėga pradeda spausti Žemę, mažindama jos dydį, bet neprarasdama masės. Jei liksite paviršiuje, suspaudimas priartins jus prie kiekvieno Žemės atomo. Artėjant prie masės, jos gravitacijos poveikis sustiprėja. Jūsų svoris – gravitacijos funkcija – padidės, ir, kaip galite spėti, bus vis sunkiau įveikti gravitaciją. Šis pavyzdys iliustruoja pagrindinį fizinį dėsnį: žvaigždės suspaudimas (neprarandant masės) padidina jos pabėgimo greitį.
Dabar tik įsivaizduokite priešinga situacija. Kažkodėl Žemė plečiasi, todėl tolstate nuo masės. Gravitacija paviršiuje susilpnės, vadinasi, bus lengviau nuo jos pabėgti. Mitchell ir Laplasas iškėlė klausimą, ar žvaigždė gali turėti tokią didelę masę ir tokį mažą dydį, kad jos pabėgimo greitis viršytų šviesos greitį.
Kai Mitchellas ir Laplasas pirmą kartą išreiškė šias pranašiškas mintis, šviesos greitis (žymimas raide c) žinomas daugiau nei šimtą metų. Danų astronomas Ole Roemeris 1676 metais nustatė, kad tai milžiniška vertė – 300 000 km (tai yra apie septynis apsisukimus aplink Žemę) per vieną sekundę:
c= 300 000 km/s.
Esant tokiam milžiniškam greičiui, šviesai talpinti reikėtų itin didelės arba itin koncentruotos masės, tačiau nėra jokios akivaizdžios priežasties, kodėl tokios negalėtų egzistuoti. Mitchell pranešime Karališkoji draugija Pirmą kartą minimi objektai, kuriuos Johnas Wheeleris vėliau vadins juodosiomis skylėmis.
Gali nustebinti, kad tarp visų jėgų gravitacija laikoma itin silpna. Nors nutukęs kilnotojas ir šuolininkas į aukštį gali jaustis skirtingai, yra paprastas eksperimentas, parodantis, kokia iš tikrųjų silpna yra gravitacija. Pradėkime nuo nedidelio svorio: tebūnie mažas kamuoliukas putų polistirenas Vienaip ar kitaip suteiksime jam statiškumo elektros krūvis. (Galite tiesiog patrinti jį ant megztinio.) Dabar pakabinkite jį nuo lubų ant siūlo. Kai jis nustos suktis, siūlas kabės vertikaliai. Dabar atneškite kitą panašų įkrautą objektą prie kabančio kamuoliuko. Elektrostatinė jėga nustums kabantį svorį, todėl siūlas pasvirs.
Tą patį efektą galima pasiekti naudojant magnetą, jei pakabinamas svarelis pagamintas iš geležies.
Dabar pašalinkite elektros krūvį arba magnetą ir pabandykite nukreipti kabančią apkrovą, atkeldami į ją labai sunkius daiktus. Jų gravitacija pritrauks apkrovą, tačiau poveikis bus toks silpnas, kad jo nepastebėsite. Gravitacija yra labai silpna, palyginti su elektrinėmis ir magnetinėmis jėgomis.
Bet jei gravitacija tokia silpna, kodėl negalime nušokti į mėnulį? Faktas yra tas, kad didžiulė Žemės masė, 6·10 24 kg, lengvai kompensuoja gravitacijos silpnumą. Tačiau net ir esant tokiai masei, pabėgimo nuo Žemės paviršiaus greitis yra mažesnis nei viena dešimtoji tūkstantoji šviesos greičio. Norėdami padidinti pabėgimo greitį c, tamsioji žvaigždė, kurią išrado Mitchell ir Laplasas, turi būti stulbinančiai masyvi ir stulbinančiai tanki.
Norėdami pajusti dydžių skalę, pažvelkime į skirtingų dangaus kūnų pabėgimo greitį. Norėdami palikti Žemės paviršių, jums reikia pradinis greitis apie 11 km/s, o tai, kaip jau minėta, yra maždaug 40 000 km/val. Pagal žemiškuosius standartus tai labai greita, bet, palyginti su šviesos greičiu, panaši į sraigės judėjimą.
Ant asteroido jūs turėtumėte kur nors daugiau šansų palikti paviršių nei Žemėje. 1,5 km spindulio asteroido pabėgimo greitis yra apie 2 m/s: tereikia šokinėti. Kita vertus, yra daug saulės daugiau nei Žemė, tiek dydžiu, tiek svoriu. Šie du veiksniai veikia priešingomis kryptimis. Dėl didelės masės sunku palikti Saulės paviršių, ir didelis spindulys, priešingai, tai supaprastina. Tačiau masė laimi, o pabėgimo greitis už saulės paviršius maždaug penkiasdešimt kartų daugiau nei Žemėje. Tačiau jis vis tiek yra daug mažesnis už šviesos greitį.
Tačiau Saulė amžinai neišliks dabartinio dydžio. Galų gale žvaigždė baigsis degalais, o ją stumiantis slėgis, palaikomas vidinės šilumos, susilpnės. Kaip ir milžiniška yda, gravitacija pradės spausti žvaigždę iki mažos dalies pradinio dydžio. Maždaug po penkių milijardų metų Saulė išdegs ir subyrės į vadinamąją baltasis nykštukas kurio spindulys maždaug toks pat kaip Žemės. Norint palikti jo paviršių, prireiks 6400 km/s greičio – tai daug, bet vis tiek tik 2% šviesos greičio.
Jei Saulė būtų šiek tiek – pusantro karto – sunkesnė, papildoma masė ją suspaustų tvirčiau nei anksčiau baltasis nykštukas. Elektronai žvaigždėje būtų įspausti į protonus ir sudarytų neįtikėtinai tankų neutronų rutulį. Neutroninė žvaigždė yra tokia tanki, kad vos vienas arbatinis šaukštelis jos medžiagos sveria kelis milijardus tonų. Bet taip pat neutroninė žvaigždė dar ne norimas tamsus; pabėgimo nuo jo paviršiaus greitis jau artimas šviesos greičiui (apie 80 proc. c), bet vis tiek jai neprilygsta.
Jei griūvanti žvaigždė yra dar sunkesnė, tarkime, penkis kartus masyvesnė už Saulę, tai net tankus neutronų rutulys nepajėgs atsispirti gniuždomajai gravitacinei traukai. Dėl galutinio sprogimo į vidų žvaigždė susitrauks išskirtinumas - taškas beveik begalinis tankis Ir naikinamoji jėga. Šio mažyčio branduolio pabėgimo greitis yra daug kartų didesnis nei šviesos greitis. Taip atsiranda tamsi žvaigždė arba, kaip šiandien sakome, juodoji skylė.
Einšteinas buvo taip nepatenkintas juodųjų skylių idėja, kad neigė jų egzistavimo galimybę, teigdamas, kad jos niekada negalės susidaryti. Bet ar Einšteinui tai patinka, ar ne, juodosios skylės yra tikros. Šiandien astronomai nesunkiai tiria jas – ne tik pavienes subyrėjusias žvaigždes, bet ir galaktikų centruose išsidėsčiusius juoduosius milžinus, susidariusius susijungus milijonams ir net milijardams žvaigždžių.
Saulė nėra pakankamai masyvi, kad pati sugriūtų į juodąją skylę, tačiau jei jai padėtų būti suspausta kosminėje ydoje iki 3 km spindulio, ji taptų juodąja skyle. Galite manyti, kad jei tada atlaisvinsite sukibimą, jis vėl išsipūs, tarkime, iki 100 km, bet iš tikrųjų bus per vėlu: Saulės materija pateks į kažkokio laisvo kritimo būseną. Paviršius greitai padengs vienos mylios, vieno metro, vieno centimetro spindulį. Jokie sustojimai neįmanomi tol, kol nesusiformuoja singuliarumas, ir šis žlugimas yra negrįžtamas.
Įsivaizduokite, kad esame arti juodosios skylės, bet ne singuliarumo taške. Ar šviesa, paliekanti šį tašką, galės palikti juodąją skylę? Atsakymas priklauso ir nuo juodosios skylės masės, ir nuo konkrečios vietos, iš kurios pradeda sklisti šviesa. Įsivaizduojama sfera, vadinama horizontas, padalija Visatą į dvi dalis. Šviesa, sklindanti iš horizonto, neišvengiamai bus įsiurbta į juodąją skylę, tačiau šviesa, sklindanti iš horizonto, gali ištrūkti iš juodosios skylės. Jei Saulė vieną dieną taptų juodąja skyle, jos horizonto spindulys būtų apie 3 km.
Horizonto spindulys vadinamas Schwarzschildo spindulys dalis astronomo Karlo Schwarzschildo, kuris pirmasis ištyrė juodųjų skylių matematiką. Schwarzschildo spindulys priklauso nuo juodosios skylės masės; iš tikrųjų jis yra jam tiesiogiai proporcingas. Pavyzdžiui, jei Saulės masę pakeis tūkstantis Saulės masių, šviesos spindulys, sklindantis iš 3 ar 5 km atstumo, pabėgti nebus galimybės, nes horizonto spindulys padidės tūkstantį kartų, iki trijų tūkstančių kilometrų.
Masės ir Schwarzschildo spindulio proporcingumas yra pirmas dalykas, kurį fizikai sužinojo apie juodąsias skyles. Žemė yra maždaug milijoną kartų mažesnė už Saulę, todėl jos Schwarzschildo spindulys yra milijoną kartų mažesnis nei Saulės. Kad pavirstų tamsia žvaigžde, ją tektų suspausti iki spanguolių dydžio. Palyginimui: mūsų galaktikos centre slypi milžiniška juodoji skylė, kurios Schwarzschildo spindulys yra apie 150 000 000 km – maždaug toks pat žemės orbita aplink Saulę. O kituose Visatos kampeliuose yra dar didesnių monstrų.
Potvyniai ir 2000 mylių žmogus
Dėl ko jūros kyla ir atsitraukia taip, tarsi jos kasdien du kartus giliai įkvėptų? Esmė, žinoma, yra Mėnulis, bet kaip ji tai daro ir kodėl du kartus per dieną? Greitai paaiškinsiu, bet pirmiausia pakalbėsiu apie 2000 mylių žmogaus kritimą.
Įsivaizduokite milžiną, 2000 mylių (3200 km) ūgio nuo vainiko iki kojų pirštų galų, krentantį kojomis iš kosmoso į Žemę.
Toli viduje kosminė erdvė gravitacija silpna, tokia silpna, kad jis nieko nejaučia. Tačiau jam artėjant prie Žemės ilgame kūne kyla keistas pojūtis: bet tai ne kritimo, o įtampos jausmas.
Kalbama ne apie milžino greitėjimą link Žemės. Jo diskomforto priežastis yra ta, kad gravitacija erdvėje nėra vienoda. Toli nuo Žemės jo beveik visiškai nėra. Tačiau artėjant, gravitacija didėja. 2000 mylių žmogui tai sukelia bėdų net tada, kai jis yra laisvo kritimo metu. Vargšas yra toks aukštas, kad jo kojos yra įtrauktos daug stipriau nei galva. Dėl to atsiranda nemalonus jausmas, tarsi jo kojos ir galva būtų traukiami priešingomis kryptimis.
Galbūt jis galėjo išvengti pasitempimo įkritęs horizontali padėtis, kad kojos ir galva būtų viename aukštyje. Tačiau kai milžinas tai išbandys, jis susidurs su dar vienu nepatogumu: įtampos jausmą pakeičia toks pat suspaudimo jausmas. Jis jaučia, kad galva prispausta prie kojų.
Norėdami suprasti, kodėl taip nutinka, trumpam įsivaizduokime, kad Žemė yra plokščia. Vertikalios linijos su rodyklėmis nurodo gravitacinių jėgų kryptį, natūraliai traukiant tiesiai žemyn.
Be to, gravitacinės traukos jėga yra lygiai tokia pati. 2000 mylių žmogui tokiomis sąlygomis nekiltų problemų, nesvarbu, ar jis kristų vertikaliai, ar horizontaliai – bent jau tol, kol pasieks žemę.
Tačiau Žemė nėra plokščia. Keičiasi ir jo gravitacijos stiprumas, ir kryptis. Užuot traukę viena kryptimi, gravitacija traukia tiesiai link planetos centro, kaip parodyta čia:
Tai sukuria naujų problemų milžinui krentant horizontaliai. Jėgos, veikiančios jo galvą ir kojas, nebus vienodos, nes gravitacija, traukianti jas link Žemės centro, prispaus galvą prie kojų, sukeldama keistą spaudimo pojūtį.
Grįžkime prie vandenyno potvynių klausimo. Du kartus per dieną kylančio ir griūvančio jūros priežastis yra ta pati, kuri sukelia diskomfortą 2000 mylių žmogui: gravitacijos nehomogeniškumas. Tik į šiuo atveju Tai Mėnulio gravitacija, o ne antžeminė gravitacija. Mėnulio gravitacija stipriausiai veikia vandenynus toje Žemės pusėje, kuri yra atsukta į Mėnulį, o silpniausia – Mėnulį. priešinga pusė. Gali atrodyti, kad Mėnulis artimiausioje pusėje turėtų sukurti vieną vandenyno kuprą, tačiau tai klaida. Dėl tos pačios priežasties, kaip ir galva aukštas vyras yra atitrauktas nuo kojų, vanduo iš dviejų Žemės pusių – arti ir toli – išsiveržia virš jos paviršiaus. Vienas iš būdų tai suprasti yra atsižvelgti į tai, kad artimoje pusėje Mėnulis atitraukia vandenį nuo Žemės, o tolimojoje pusėje – Žemę nuo vandens. Rezultatas yra dvi kupros priešingose Žemės pusėse, nukreiptos į Mėnulį ir nuo jo. Nors Žemė po šiais kalneliais daro vieną apsisukimą, kiekvienas jos paviršiaus taškas patiria du potvynius.
Deformuojančios jėgos, kurias sukelia gravitacinės traukos dydžio ir krypties pokyčiai, vadinamos potvynio jėgos, nesvarbu, ar juos sukėlė Mėnulis, Žemė, Saulė ar bet koks kitas masyvus dangaus kūnas. Ar normalaus ūgio žmogus gali jausti potvynio jėgas, pavyzdžiui, šokinėdamas nuo nardymo lentos į vandenį? Ne, bet tik todėl, kad esame tokie maži, kad Žemės gravitacinis laukas kūno viduje praktiškai nesikeičia.
Nusileidimas į požemį
Nusileido miškingu taku į bedugnės tamsą.
- Dante. Dieviškoji komedija
Žmogui, patenkančiam į saulės masės juodąją skylę, potvynio jėgos nebebus tokios silpnos. Didžiulė masė, suspausta į mažytį juodosios skylės tūrį, daro gravitaciją šalia horizonto ne tik labai stiprią, bet ir nepaprastai nevienalytę. Dar ilgai prieš artėjant prie Schwarzschildo spindulio, daugiau nei 100 000 km atstumu nuo juodosios skylės potvynio jėgos sukels didelį diskomfortą. Kaip ir 2000 mylių žmogus, būsite per didelis greitam žmogui gravitacinis laukas juodoji skylė. Kai priartėjai prie horizonto, esi deformuotas – beveik kaip dantų pasta, išspaustas iš vamzdelio.
Yra du būdai, kaip kovoti su potvynio jėgomis juodosios skylės horizonte: sumažinti save arba padidinti juodąją skylę. Bakterija nepastebėtų potvynių jėgų saulės masės juodosios skylės horizonte, bet jūs nepajustumėte potvynių jėgų milijono saulės masės juodosios skylės horizonte. Tai gali atrodyti keista, nes masyvesnės juodosios skylės gravitacija yra stipresnė. Tačiau šis sprendimas ignoruoja svarbų faktą: didelės juodosios skylės horizontas yra toks didelis, kad atrodys beveik plokščias. Netoli horizonto gravitacinis laukas bus labai stiprus, bet beveik vienodas.
Jei šiek tiek žinote apie Niutono gravitacijos teoriją, galite apskaičiuoti potvynio jėgas tamsios žvaigždės horizonte. Ir tada paaiškėja, kad kuo jis didesnis ir masyvesnis, tuo mažiau potvynio jėgų horizonte. Todėl peržengti labai didelės juodosios skylės horizontą būtų nepaprastas įvykis. Bet galų gale net ir didžiausios juodosios skylės negali išvengti potvynio jėgų. Jo dydis tik atitolins neišvengiamą. Galų gale neišvengiamas kritimas į singuliarumą bus toks pat baisus, kaip ir bet koks kankinimas, kurį sugalvojo Dante arba panaudojo Torquemada per Ispanijos inkvizicijos teismus. (Ateina į galvą stovas.) Netgi mažiausia bakterija bus suplėšyta išilgai vertikalios ašies ir suplota išilgai horizontalės. Mažos molekulės gyvens ilgiau nei bakterijos, o atomai – šiek tiek ilgiau. Tačiau anksčiau ar vėliau singuliarumas nugalės net atskiro protono atžvilgiu. Nežinau, ar Dantė teisus, teigdamas, kad joks nusidėjėlis neišvengs pragaro kančių, bet esu visiškai tikras, kad niekas negali atlaikyti siaubingų potvynių jėgų, esančių šalia juodosios skylės išskirtinumo.
Tačiau, nepaisant viso singuliarumo savybių svetimumo ir brutalumo, jame nėra giliausių juodosios skylės paslapčių. Žinome, kas nutinka bet kuriam objektui, kuris sugeba įkristi į juodąją skylę – jo likimas nepavydėtinas. Tačiau nesvarbu, ar mums patinka singuliarumas, ar ne, paradokso prasme jis nepriartėja prie horizonto. Šiuolaikinėje fizikoje beveik niekas nesukėlė daugiau painiavos, kaip klausimas, kas nutinka materijai, kai ji patenka į horizontą? Bet koks jūsų atsakymas greičiausiai bus neteisingas.
Mitchellas ir Laplasas gyveno ilgai prieš Einšteino gimimą ir negalėjo žinoti apie du atradimus, kuriuos jis padarė 1905 m. Pirmoji iš jų buvo specialioji reliatyvumo teorija, pagrįsta principu: nieko - nei šviesa, nei kas nors kitas niekada negali viršyti šviesos greičio. Mitchellas ir Laplasas suprato, kad šviesa negali ištrūkti iš tamsios žvaigždės, tačiau jie neįsivaizdavo, kad tai neįmanoma.
Antrasis Einšteino atradimas, atliktas 1905 m., buvo ta šviesa tikrai susideda iš dalelių. Netrukus po to, kai Mitchellas ir Laplasas pateikė savo idėjas apie tamsiąsias žvaigždes, Niutonas korpuskulinė teorijašviesa buvo gėdinga. Sukaupta įrodymų, kad šviesa susideda iš bangų, pavyzdžiui, garso bangų arba tų, kurios sklinda jūros paviršiumi. Iki 1865 m. James Clerk Maxwell parodė, kad šviesa susideda iš virpesių elektriniai ir magnetiniai laukai, kurios sklinda erdvėje šviesos greičiu, o korpuskulinė teorija visiškai nustojo rodyti gyvybės ženklų. Atrodo, kad niekas apie tai net nepagalvojo elektromagnetines bangas gali pritraukti ir gravitacija, todėl tamsios žvaigždės buvo pamirštos.
Pamiršta, kol 1917 m. astronomas Karlas Schwarzschildas išsprendė Einšteino naujosios bendrosios reliatyvumo teorijos lygtis ir iš naujo atrado tamsias žvaigždes.
Lygiavertiškumo principas
Kaip ir dauguma Einšteino darbų, bendroji reliatyvumo teorija buvo sudėtinga ir sudėtinga, tačiau ji buvo pagrįsta itin paprastais stebėjimais. Tiesą sakant, jie tokie elementarūs, kad buvo prieinami visiems, bet niekas jų nepadarė.
Einšteino stilius buvo padaryti toli siekiančias išvadas iš paprasčiausių minčių eksperimentų. (Asmeniškai aš žaviuosi šiuo mąstymo būdu labiau nei bet kuriuo kitu.) Bendrosios reliatyvumo teorijos atveju minties eksperimentas įtraukė stebėtoją lifte. Vadovėliuose dažnai modernizuojami eksperimentai, liftą pakeičiant raketa, tačiau Einšteino laikais liftai buvo jaudinantys. nauja technologija. Jis pirmasis įsivaizdavo liftą, laisvai plūduriuojantį kosmose, toli nuo jokių gravituojančių objektų. Kiekvienas, esantis tokiame lifte, patirs visišką nesvarumą, o sviediniai praskris pro šalį idealiai tiesiomis trajektorijomis. pastovus greitis. Tas pats nutiks ir su šviesos spinduliais, bet, žinoma, šviesos greičiu.
Tada Einšteinas įsivaizdavo, kas nutiktų, jei jis imtų spartinti liftą aukštyn, tarkime, kabeliu, pritvirtintu prie kokio nors tolimo inkaro, arba raketomis, sumontuotomis po dugnu. Keleiviai pradės spausti prie grindų, o sviedinių trajektorijos pradės lenktis žemyn, sudarydamos parabolines orbitas. Viskas bus lygiai taip pat, kaip ir gravitacijos įtakoje. Visi apie tai žinojo nuo Galilėjaus laikų, tačiau Einšteinas turėjo paversti šį paprastą faktą galingu nauju. fizinis principas. Lygiavertiškumo principas teigia, kad nėra jokio skirtumo tarp gravitacijos ir pagreičio poveikio. Joks eksperimentas, atliktas lifto viduje, neatskirs, ar liftas ilsisi gravitaciniame lauke, ar įsibėgėja kosmose.
Tai savaime nenuostabu, bet taip buvo svarbiausios pasekmės. Tuo metu, kai Einšteinas suformulavo lygiavertiškumo principą, labai mažai buvo žinoma, kaip gravitacija veikia kitus reiškinius, tokius kaip elektros srautas, magnetų elgesys ar šviesos sklidimas. Pagal Einšteino požiūrį, turėtume pradėti nuo supratimo, kaip visus šiuos reiškinius veikia pagreitis. Šiuo atveju dažniausiai nebūdavo nauja fizika. Viskas, ką Einšteinas padarė, buvo įsivaizduoti, kaip žinomi reiškiniai atrodys kaip greitėjančiame lifte. Ir tada lygiavertiškumo principas jam pasakė, koks bus gravitacijos poveikis.
Pirmasis pavyzdys nagrinėjo šviesos elgesį gravitaciniame lauke. Įsivaizduokite šviesos pluoštą, judantį horizontaliai iš kairės į dešinę per liftą. Jei liftas judėtų laisvai, toliau nuo bet kokių gravituojančių masių, šviesa keliautų visiškai tiesia horizontalia linija.
Bet dabar tarkime, kad liftas įsibėgėja aukštyn. Šviesa pradeda judėti iš kairės lifto pusės horizontalia kryptimi, tačiau kadangi liftas įsibėgėja, kai jis atvyks į kitą pusę, šviesa jau judės žemyn. Vienu požiūriu liftas įsibėgėja aukštyn, o kitu – keleiviams atrodo, kad šviesa įsibėgėja žemyn.
Tiesą sakant, šviesos spindulys yra išlenktas taip pat, kaip ir labai greitos dalelės trajektorija. Šis rezultatas niekaip nepriklauso nuo to, ar šviesa susideda iš bangų, ar iš dalelių; tai tiesiog pagreičio į viršų efektas. Tačiau, Einšteinas samprotavo, jei dėl pagreičio šviesos pluošto kelias krypsta, gravitacija turėtų daryti tą patį. Tiesą sakant, galime pasakyti, kad gravitacija pritraukia šviesą ir priverčia ją kristi. Tai visiškai sutampa su Mitchello ir Laplaso spėjimais.
Tačiau yra ir kita medalio pusė: jei pagreitis gali imituoti gravitacijos poveikį, jis gali jį sunaikinti. Įsivaizduokite tą patį liftą nebe be galo toli kosmose, o dangoraižio viršuje. Jei jis stovi, keleiviai patiria visus gravitacijos padarinius, įskaitant šviesos spindulių, einančių per liftą, lenkimą. Bet tada nutrūksta kabelis ir liftas pradeda greitėti link žemės. Atrodo, kad per trumpą laisvo kritimo laiką gravitacija lifto viduje visiškai išnyko. Keleiviai plūduriuoja aplink saloną, prarasdami pojūtį aukštyn ir žemyn. Dalelės ir šviesos pluoštai juda visiškai tiesiomis linijomis. Tai atvirkštinė pusė lygiavertiškumo principas.
Kanalizacija, aklinos ir juodosios skylės
Kiekvienas, kuris bando apibūdinti šiuolaikinė fizika be matematines formules, žino, kokios naudingos gali būti analogijos. Pavyzdžiui, labai patogu galvoti apie atomą kaip apie miniatiūrinę planetų sistemą, o įprastos Niutono mechanikos naudojimas tamsioms žvaigždėms apibūdinti padeda tiems, kurie nėra pasiruošę nerti. aukštoji matematika bendroji reliatyvumo teorija. Tačiau analogijos turi savo apribojimų, o tamsi žvaigždė kaip juodosios skylės analogas nustoja veikti, jei pakankamai giliai eini. Yra ir kita, geresnė analogija. Apie tai sužinojau iš vieno juodųjų skylių kvantinės mechanikos pradininkų Billo Unruho. Galbūt man tai ypač patinka, nes mano pirmoji profesija yra santechnikas.
Įsivaizduokite begalinį negilų ežerą. Jis yra tik kelių pėdų gylio, bet tęsiasi neribotą laiką. horizontali plokštuma. Akli buožgalviai gyvena visame ežere, nematydami šviesos, tačiau puikiai išnaudoja garsą, kad surastų daiktus ir bendrautų. Yra viena nepažeidžiama taisyklė: niekas negali judėti vandenyje greičiau nei garso greitis. Daugeliui užduočių šis greičio apribojimas nėra reikšmingas, nes buožgalviai juda daug lėčiau.
Tačiau ežere yra pavojus. Daugelis buožgalvių atranda, kad pabėgti per vėlu, ir niekas niekada negrįžo pasakyti, kas jiems nutiko. Ežero centre yra drenažo anga. Per jį patenka vanduo požeminis urvas, kur jis atsitrenkia į mirtinai aštrius akmenis.
Pažvelgus į ežerą iš viršaus matyti, kad vanduo juda link kanalizacijos. Toli gražu vandens greitis yra neaptinkamai mažas, bet kuo arčiau, tuo jis tampa didesnis. Tarkime, kad kanalizacija taip greitai pašalina vandenį, kad tam tikru atstumu jo greitis pasiekia garso greitį. Net arčiau išleidimo angos srautas tampa viršgarsinis. Tai tikrai labai pavojingas kanalizacija.
Vandenyje plaukiantys buožgalviai, pažįstami tik su savo skysta terpė buveinės, niekada nežinome, kaip greitai jos iš tikrųjų juda; viską aplink juos tuo pačiu greičiu traukia žemyn vanduo. Didelis pavojus yra tai, kad jie gali patekti į kanalizaciją ir žūti ant aštrių akmenų. Iš tikrųjų, kai tik vienas iš jų kerta spindulį, kuriuo srovės greitis viršija garsą, jis yra pasmerktas. Peržengęs šį negrįžimo tašką, jis negalės įveikti srovės ar net išsiųsti įspėjimo kitiems, kurie vis dar yra saugi zona(joks akustinis signalas negali sklisti greičiau nei garsas vandenyje). „Unruh“ įvardija tokią atliekų skylę ir jos tašką, iš kurio nėra sugrįžimo aklina skylė - kurčias tylos prasme, nes iš jo negali sklisti joks garsas.
Vienas iš labiausiai įdomių savybių Negrįžtama taškas yra tai, kad neatsargus stebėtojas, einantis pro jį, iš pradžių nepastebės nieko neįprasto. Nėra jokių įspėjamųjų ženklų ar sirenų, jokių kliūčių, kurios jį sustabdytų, nieko, kas įspėtų apie gresiantį pavojų. Vieną akimirką atrodo, kad viskas yra nuostabu, o kitą akimirką – irgi. Perėjimas taško, iš kurio nėra sugrįžimo, yra neįvykis.
O dabar laisvai dreifuojantis buožgalvis, vardu Alisa, plaukia link kanalizacijos ir dainuoja savo draugui Bobui, kuris lieka tolumoje. Kaip ir visi jos aklieji giminaičiai, Alisa turi gana prastą repertuarą. Vienintelė nata, kurią ji gali dainuoti, yra vidurinė oktava C, kurios dažnis yra 262 virpesiai per sekundę, arba technine kalba, 262 hercų (Hz). Kol Alisa yra toli nuo kanalizacijos, jos judėjimas beveik nepastebimas. Bobas klausosi Alisos balso ir išgirsta pirmosios oktavos „C“. Bet kai Alisa įsibėgėja, garsas tampa žemesnis, bent jau Bobo suvokimu; „do“ pakeičiama į „si“, tada į „a“. Tai sukelia vadinamasis Doplerio poslinkis, kurį galima pastebėti, kai greitasis traukinys pravažiuoja su švilpuku. Kai artėja traukinys, švilpuko garsas jums atrodo aukštesnis nei kabinoje esančiam vairuotojui. Kai švilpukas praeina pro jus ir pradeda tolti, garsas sumažėja. Kiekviena paskesnė vibracija yra priversta keliauti šiek tiek toliau nei ankstesnė, o jūsų ausį pasiekia su nedideliu vėlavimu. Laikas tarp eilės garso vibracijos didėja ir girdite žemesnį dažnį. Be to, jei traukinys padidins greitį toldamas nuo jūsų, juntamas dažnis taps vis mažesnis.
Tas pats atsitinka su Alisos muzikine nata, kai ji artėja prie negrįžimo taško. Bobas pirmiausia išgirsta 262 Hz dažnį. Tada jis nukrenta iki 200 Hz, tada iki 100 Hz, iki 50 Hz ir tt Garsas, skleidžiamas labai arti taško, iš kurio negrįžta, užtruks labai ilgai; vandens judėjimas beveik visiškai slopina išorinį garso greitį, sulėtindamas jį beveik iki galo. Netrukus garsas tampa toks žemas, kad be specialios įrangos Bobas jo nebegirdi.
Bobas gali turėti speciali įranga, leidžianti sufokusuoti garso bangas ir vaizduoti Alisą, kai ji artėja prie negrįžtamo taško. Bet nuosekliai garso bangos iki Bobo užtrunka vis ilgiau, todėl viskas apie Alisą atrodo lėta. Jos balsas tampa žemesnis; jos letenų judesiai sulėtėja beveik iki visiško sustojimo. Pati paskutinė sūpynės, kurią mato Bobas, tęsiasi iki begalybės. Tiesą sakant, Bobas mano, kad Alisai prireiks amžinai, kol pasieks tašką, iš kurio nėra sugrįžimo.
Tuo tarpu Alisa nepastebi nieko neįprasto. Ji ramiai dreifuoja už negrįžimo taško, nejausdama sulėtėjimo ar pagreičio. Pavojų ji suvokia tik vėliau, jau krisdama ant mirtinų uolų. Čia matome vieną pagrindinių juodųjų skylių bruožų: skirtingi stebėtojai paradoksaliai tuos pačius įvykius suvokia visiškai skirtingai. Bobui, sprendžiant iš sklindančių garsų, atrodo, kad Alisai prireiks amžinai, kol pasieks tašką, iš kurio nėra sugrįžimo, tačiau Alisai tai gali įvykti akimirksniu.
Tikriausiai jau atspėjote, kad negrįžimo taškas yra juodosios skylės horizonto analogas. Pakeiskite garsą šviesa (priminimas, niekas negali judėti greičiau už šviesą), ir gausite labai tikslią Schwarzschildo juodosios skylės savybių iliustraciją. Kaip ir išleidimo anga, viskas, kas peržengė horizontą, nebegali pabėgti atgal ar net likti ramybėje. Pavojus juodojoje skylėje yra ne aštrios uolos, o singuliarumas, esantis centre. Visa horizonte esanti materija traukiama link singuliarumo, kur ji bus suspausta iki begalinio slėgio ir tankio.
Apsiginklavę aklosios skylės analogija, galite patys išsiaiškinti daugelį paradoksalių juodųjų skylių savybių. Pavyzdžiui, Bobas nebėra buožgalvis, o astronautas kosminė stotis, adresu saugus atstumas aplink juodąją skylę. Alisa, krintanti link horizonto, nedainuoja – kosmose nėra oro, kuris galėtų nešti jos balsą, – o signalus duoda mėlynu žibintuvėliu. Krisdamas Bobas mato šviesos dažnio pasikeitimą nuo mėlynos iki raudonos iki infraraudonųjų spindulių, mikrobangų spinduliuotė ir galiausiai tampa žemo dažnio radijo bangomis. Pati Alisa atrodo vis labiau mieguista, sulėtina greitį beveik iki visiško sustojimo. Bobas niekada nepamatys jos kertant horizontą; jo požiūriu, Alisai prireiks be galo daug laiko, kad pasiektų tašką, iš kurio negrįžtama. Tačiau Alisa, savo atskaitos rėme, ramiai patenka į horizontą ir pradeda jausti kažką keisto tik artėjant prie išskirtinumo.
Schwarzschildo juodosios skylės horizontas yra Schwarzschildo spinduliu. Nors Alisa yra pasmerkta peržengusi jį, ji, kaip ir buožgalviai, dar turi šiek tiek laiko, kol miršta singuliarumu. Bet kiek tiksliai? Tai priklauso nuo juodosios skylės dydžio, tai yra masės. Kuo didesnė masė, tuo didesnis Schwarzschild spindulys ir tuo daugiau laiko Alisa turi. Saulės masės juodojoje skylėje ji turėtų tik dešimt mikrosekundžių. Juodojoje skylėje, kuri yra galaktikos centre ir gali turėti milijardą kartų didesnę masę, Alisa turėtų milijardą mikrosekundžių arba maždaug pusvalandį. Galima įsivaizduoti dar didesnę juodąją skylę, kurioje Alisa galėtų nugyventi visą savo gyvenimą ir galbūt net kelios jos palikuonių kartos turėtų laiko pasenti ir mirti, kol juos sunaikins išskirtinumas.
Žinoma, Bobo pastebėjimais, Alisa niekada nepasieks horizonto. Taigi kas teisus? Pasieks horizontą ar ne? Kas iš tikrųjų vyksta? IR tikrai ar tai? Juk fizika yra stebėjimo ir eksperimentinis mokslas, todėl pirmenybė gali būti teikiama patikimiems Bobo pastebėjimams, net jei jie akivaizdžiai prieštarauja Alisos įvykių aprašymui. (Grįšime prie Alisos ir Bobo, kai aptarsime nuostabų kvantines savybes juodosios skylės, atrado Jokūbas Bekensteinas ir Stephenas Hawkingas.)
Drenažo analogija tinka daugeliui tikslų, tačiau, kaip ir visos analogijos, ji turi savo ribas. Pavyzdžiui, kai objektas krinta per horizontą, jo masė pridedama prie juodosios skylės masės. Didinti masę reiškia plėsti akiratį. Tai tikrai gali būti modeliuojama analogiškai su atliekų išleidimo anga, tarkime, įrengiant siurblį srautui valdyti. Kiekvieną kartą, kai kas nors patenka į kanalizaciją, siurblys turi šiek tiek padidinti galią, pagreitindamas srautą ir šiek tiek pastumdamas negrįžimo tašką. Tačiau toks modelis greitai praranda savo paprastumą.
Dar viena juodųjų skylių savybė yra ta, kad jos pačios gali judėti. Jei juodąją skylę įdėsite į kitos masės gravitacinį lauką, ji įsibėgės kaip ir bet kuris kitas masyvus objektas. Jis netgi gali patekti į didesnę juodąją skylę. Jei bandysite visas šias tikrų juodųjų skylių savybes užfiksuoti kanalizacijos analogijoje, ji taps sudėtingesnė nei matematika, kurios išvengiama. Tačiau nepaisant šių apribojimų, kriauklė yra labai naudinga koncepcija norint suprasti pagrindines juodųjų skylių savybes, neįsisavinant bendrosios reliatyvumo teorijos lygčių.
Kelios formulės tiems, kurie juos myli
Rašiau šią knygą ne matematiniams skaitytojams, bet tiems, kurie mėgsta šiek tiek matematikos, pateikiame keletą formulių ir ką jos reiškia. Jei jums tai neįdomu, tiesiog pereikite prie kito skyriaus. Tai ne egzaminas.
Pagal Niutono gravitacijos dėsnį, kiekvienas Visatos objektas traukia visus kitus objektus ir gravitacijos jėgą. yra proporcinga jų masių sandaugai ir atvirkščiai proporcinga atstumo tarp jų kvadratui:
Tai viena garsiausių fizikos lygčių, beveik tokia pat plačiai žinoma kaip E= mc 2 (ši garsioji lygtis susijusi su energija E su mase m ir šviesos greitis c).
Kairėje pusėje yra jėgos F, veikiantis tarp dviejų masių, tokių kaip Mėnulis ir Žemė arba Žemė ir Saulė. SU dešinėje pusėje didelė masė M ir mažesnis svoris m. Pavyzdžiui, Žemės masė yra 6·10 24 kg, o Mėnulio – 7·10 22 kg. Nurodomas atstumas tarp masių D. Atstumas nuo Žemės iki Mėnulio yra apie 4·10 8 m.
Paskutinis lygties žymėjimas, G, yra skaitmeninė konstanta, vadinama Niutono gravitacine konstanta. Šios vertės negalima išvesti vien matematiškai. Norint sužinoti jo vertę, būtina išmatuoti traukos jėgą tarp dviejų žinomos masės, esantis kai kuriuose žinomas atstumas. Tai padarius, galima apskaičiuoti jėgą, veikiančią tarp bet kurių dviejų masių bet kokiu atstumu. Ironiška, bet Niutonas niekada nesužinojo savo konstantos vertės. Faktas yra tas, kad gravitacija yra tokia silpna ir dydis G, atitinkamai yra toks mažas, kad jo nebuvo įmanoma išmatuoti iki tol pabaigos XIXšimtmečius. Iki to laiko anglų fizikas Henry Cavendish sukūrė išradingą būdą išmatuoti itin mažas jėgas. Cavendishas atrado, kad jėga, veikianti tarp kilogramų masių poros, atskirtos vienu metru, buvo maždaug 6,7 10–11 niutonų. (Niutonas yra jėgos vienetas metrinė sistema Si. Tai yra maždaug dešimtoji vieno kilogramo svorio.) Taigi, gravitacijos konstantos reikšmė C sistemoje yra:
G= 6,7×10 –11.
Studijuodamas savo teorijos pasekmes, Niutonas padarė vieną dalyką: svarbus atradimas apie specialiąsias atvirkštinio kvadrato dėsnio savybes. Kai matuojate savo svorį, dalis gravitacinė jėga, traukimą link Žemės sukelia masė tiesiai po kojomis, kita dalis – dėl masės giliai Žemės viduje, o dalis – masių indėlis priešingoje Žemės pusėje už 12,5 tūkst. Tačiau dėl matematinio stebuklo galima manyti, kad visa masė yra sutelkta viename taške tiesiai geometrinis centras planetos.
Šis patogus faktas leido Niutonui apskaičiuoti didelio objekto pabėgimo greitį, pakeičiant jo išplėstą masę mažu masyviu tašku. Ir štai rezultatas:
Pastaba vertimas ), ir prie jo pateikiama tokia pastaba: „The American Heritage Dictionary of the Anglų kalba(4-asis leidimas) apibrėžia sviedinį kaip „iššautą, išmestą ar kitaip pajudantį objektą, pvz., kulką, kuris negali pats prasiskverbti“. Ar sviedinys (sviedinys) gali būti atskira dalelė Sveta? Pasak Mitchello ir Laplaso, atsakymas yra teigiamas.
Pabėgimo greitis taip pat vadinamas antruoju kosminiu greičiu. Pirmuoju pabėgimo greičiu laikomas toks, kurio pakanka patekti į apskritą orbitą šalia Žemės paviršiaus. - Pastaba vertimas
Pabėgimo greičio idėja yra idealizacija, kurioje neatsižvelgiama į tokius efektus kaip, pavyzdžiui, oro pasipriešinimas, dėl kurio objektui reikia daug didesnio greičio.
Saulės masė yra apie 210 30 kg. Tai maždaug milijoną kartų daugiau masėsŽemė. Saulės spindulys yra apie 70 000 km, tai yra apie šimtą Žemėje.
Profesorius George'as Ellisas man priminė subtilumą, susijusį su kintamu srautu. Šiuo atveju negrįžimo taškas tiksliai nesutampa su tašku, kuriame vandens greitis sutampa su garso greičiu. Juodųjų skylių atveju yra panašus subtilus skirtumas tarp matomas horizontas išvaizda ir tiesa.
