Kako črna luknja posrka planet. Kaj se zgodi, če zemljo posrka črna luknja?

Črne luknje so eni najbolj osupljivih in hkrati strašljivih objektov v našem vesolju. Nastanejo v trenutku, ko zvezdam z ogromno maso zmanjka jedrskega goriva. Jedrske reakcije se ustavijo in zvezde se začnejo ohlajati. Telo zvezde se skrči pod vplivom gravitacije in postopoma začne k sebi privlačiti manjše predmete, ki se spremenijo v črno luknjo.

Prve študije

Znanstvene svetilke so začele preučevati črne luknje ne tako dolgo nazaj, kljub dejstvu, da so bili osnovni koncepti njihovega obstoja razviti že v prejšnjem stoletju. Sam koncept "črne luknje" je leta 1967 predstavil J. Wheeler, čeprav je bil sklep, da se ti predmeti neizogibno pojavijo med kolapsom masivnih zvezd, narejen že v 30. letih prejšnjega stoletja. Vse, kar je znotraj črne luknje - asteroidi, svetloba, kometi, ki jih absorbira - se je nekoč preveč približalo mejam tega skrivnostnega predmeta in jih ni uspelo zapustiti.

Meje črnih lukenj

Prva od meja črne luknje se imenuje statična meja. To je meja območja, pri vstopu v katerega tujek ne more več mirovati in se začne vrteti glede na črno luknjo, da bi preprečil, da bi padel vanjo. Druga meja se imenuje obzorje dogodkov. Vse v črni luknji je nekoč preseglo njeno zunanjo mejo in se premaknilo proti točki singularnosti. Po mnenju znanstvenikov tu snov teče v to osrednjo točko, katere gostota se nagiba k neskončnosti. Ljudje ne morejo vedeti, kateri zakoni fizike delujejo v objektih s tako gostoto, zato je nemogoče opisati značilnosti tega kraja. V dobesednem pomenu besede je "črna luknja" (ali morda "vrzel") v človeškem poznavanju sveta okoli nas.

Zgradba črnih lukenj

Horizont dogodkov je neprepustna meja črne luknje. Znotraj te meje je območje, ki ga ne morejo zapustiti niti predmeti, katerih hitrost gibanja je enaka svetlobni hitrosti. Tudi sami kvanti svetlobe ne morejo zapustiti obzorja dogodkov. Ko je enkrat na tej točki, noben predmet ne more pobegniti iz črne luknje. Po definiciji ne moremo ugotoviti, kaj je znotraj črne luknje – navsezadnje je v njenih globinah tako imenovana točka singularnosti, ki nastane zaradi izjemnega stiskanja snovi. Ko objekt enkrat pade v horizont dogodkov, od tistega trenutka naprej ne bo več mogel pobegniti iz njega in postati viden opazovalcem. Po drugi strani pa tisti v črnih luknjah ne morejo videti ničesar, kar se dogaja zunaj.

Velikost obzorja dogodkov, ki obkroža ta skrivnostni kozmični objekt, je vedno premo sorazmerna z maso same luknje. Če se njegova masa podvoji, bo zunanja meja postala dvakrat večja. Če bi znanstvenikom uspelo najti način, kako Zemljo spremeniti v črno luknjo, bi bila velikost obzorja dogodkov le 2 cm v preseku.

Glavne kategorije

Masa povprečne črne luknje je praviloma približno enaka trem sončnim masam ali več. Od dveh vrst črnih lukenj ločimo zvezdne in supermasivne. Njihova masa več sto tisočkrat presega maso Sonca. Zvezde nastanejo po smrti velikih nebesnih teles. Črne luknje z navadno maso se pojavijo po koncu življenjskega cikla velikih zvezd. Obe vrsti črnih lukenj imata kljub različnemu izvoru podobne lastnosti. Supermasivne črne luknje se nahajajo v središčih galaksij. Znanstveniki domnevajo, da so nastale med nastajanjem galaksij zaradi združitve zvezd, ki so tesno druga ob drugi. Vendar so to le ugibanja, ki niso potrjena z dejstvi.

Kaj je v črni luknji: ugibanja

Nekateri matematiki verjamejo, da so znotraj teh skrivnostnih predmetov vesolja tako imenovane črvine - prehodi v druga vesolja. Z drugimi besedami, na točki singularnosti obstaja prostor-časovni tunel. Ta koncept je služil številnim piscem in režiserjem. Vendar pa velika večina astronomov meni, da med vesolji ni predorov. Toda tudi če bi obstajali, ljudje nikakor ne morejo vedeti, kaj je v črni luknji.

Obstaja še en koncept, po katerem je na nasprotnem koncu takega tunela bela luknja, od koder skozi črne luknje iz našega Vesolja v drug svet teče ogromna količina energije. Vendar na tej stopnji razvoja znanosti in tehnologije tovrstna potovanja ne pridejo v poštev.

Povezava s teorijo relativnosti

Črne luknje so ena najbolj neverjetnih napovedi A. Einsteina. Znano je, da je gravitacijska sila, ki se ustvari na površini katerega koli planeta, obratno sorazmerna s kvadratom njegovega polmera in neposredno sorazmerna z njegovo maso. Za to nebesno telo lahko definiramo koncept druge kozmične hitrosti, ki je nujna za premagovanje te gravitacijske sile. Za Zemljo je enaka 11 km/s. Če se masa nebesnega telesa poveča, premer pa se, nasprotno, zmanjša, potem lahko druga kozmična hitrost sčasoma preseže svetlobno hitrost. In ker se po relativnostni teoriji noben predmet ne more premikati hitreje od svetlobne hitrosti, nastane objekt, ki ne dovoli, da bi karkoli ušlo izven njegovih meja.

Leta 1963 so znanstveniki odkrili kvazarje - vesoljske objekte, ki so velikanski viri radijskega sevanja. Nahajajo se zelo daleč od naše galaksije - njihova oddaljenost je milijarde svetlobnih let od Zemlje. Da bi pojasnili izjemno visoko aktivnost kvazarjev, so znanstveniki uvedli hipotezo, da se v njih nahajajo črne luknje. To stališče je zdaj splošno sprejeto v znanstvenih krogih. Raziskave, izvedene v zadnjih 50 letih, niso samo potrdile te hipoteze, ampak so znanstvenike pripeljale tudi do zaključka, da so v središču vsake galaksije črne luknje. V središču naše galaksije je tudi tak objekt, njegova masa je 4 milijone sončnih mas. Ta črna luknja se imenuje Strelec A in ker nam je najbližje, jo astronomi najbolj preučujejo.

Hawkingovo sevanje

Ta vrsta sevanja, ki jo je odkril slavni fizik Stephen Hawking, močno otežuje življenje sodobnih znanstvenikov - zaradi tega odkritja so se v teoriji črnih lukenj pojavile številne težave. V klasični fiziki obstaja koncept vakuuma. Ta beseda označuje popolno praznino in odsotnost materije. Z razvojem kvantne fizike pa se je koncept vakuuma spremenil. Znanstveniki so ugotovili, da je napolnjen s tako imenovanimi virtualnimi delci – pod vplivom močnega polja se lahko spremenijo v prave. Leta 1974 je Hawking odkril, da se takšne transformacije lahko zgodijo v močnem gravitacijskem polju črne luknje – blizu njene zunanje meje, obzorja dogodkov. Takšno rojstvo je parno - pojavita se delec in antidelec. Praviloma je antidelec obsojen na padec v črno luknjo, delec pa odleti. Posledično znanstveniki opazijo nekaj sevanja okoli teh vesoljskih objektov. To se imenuje Hawkingovo sevanje.

Med tem sevanjem snov znotraj črne luknje počasi izhlapeva. Luknja izgubi maso, intenzivnost sevanja pa je obratno sorazmerna s kvadratom njene mase. Intenzivnost Hawkingovega sevanja je po kozmičnih merilih zanemarljiva. Če predpostavimo, da obstaja luknja z maso 10 sonc in nanjo ne pade niti svetloba niti kakršni koli materialni predmeti, potem bo tudi v tem primeru čas njenega razpada pošastno dolg. Življenjska doba takšne luknje bo presegla celoten obstoj našega vesolja za 65 velikosti.

Vprašanje glede shranjevanja informacij

Eden glavnih problemov, ki se je pojavil po odkritju Hawkingovega sevanja, je problem izgube informacij. Povezano je z vprašanjem, ki se na prvi pogled zdi zelo preprosto: kaj se zgodi, ko črna luknja popolnoma izhlapi? Obe teoriji – kvantnofizikalna in klasična – se ukvarjata z opisom stanja sistema. Ob informaciji o začetnem stanju sistema je s pomočjo teorije mogoče opisati, kako se bo ta spremenil.

Hkrati se v procesu evolucije informacije o začetnem stanju ne izgubijo - deluje nekakšen zakon o ohranjanju informacij. Če pa črna luknja popolnoma izhlapi, potem opazovalec izgubi informacije o tistem delu fizičnega sveta, ki je nekoč padel v luknjo. Stephen Hawking je verjel, da se informacije o začetnem stanju sistema nekako obnovijo, ko črna luknja popolnoma izhlapi. Toda težava je v tem, da je po definiciji prenos informacij iz črne luknje nemogoč - nič ne more zapustiti obzorja dogodkov.

Kaj se zgodi, če padeš v črno luknjo?

Menijo, da če bi človek na nek neverjeten način lahko prišel na površje črne luknje, bi ga takoj začela vleči v svojo smer. Na koncu bi se oseba tako raztegnila, da bi postala tok subatomskih delcev, ki se gibljejo proti točki singularnosti. To hipotezo je seveda nemogoče dokazati, saj znanstvenikom verjetno ne bo uspelo ugotoviti, kaj se dogaja v črnih luknjah. Zdaj nekateri fiziki pravijo, da če bi človek padel v črno luknjo, bi imel klon. Prvo od njegovih različic bi takoj uničil tok vročih delcev Hawkingovega sevanja, druga pa bi šla skozi obzorje dogodkov brez možnosti vrnitve nazaj.

To se lahko zgodi vsakomur. Morda letite v vesolje in poskušate najti nov planet, primeren za življenje ljudi. Ali pa greste samo na sprehod in vam nenadoma spodrsne. Ne glede na okoliščine imate morda staro vprašanje, ki muči misli mnogih – kaj se zgodi, če padete v črno luknjo?

Paradoks črne luknje

Morda pričakujete, da vas bodo zdrobili ali raztrgali na drobne koščke. Vendar je resničnost veliko bolj čudna. V trenutku, ko padeš v črno luknjo, se realnost razcepi na dvoje. V eni resničnosti boste takoj sežgani v pepel, v drugi pa se boste začeli potapljati v črno luknjo brez kakršne koli škode.

Kaj je črna luknja?

Črna luknja je kraj, kjer zakoni fizike (kot jih ljudje poznajo) prenehajo delovati. Einstein je učil, da gravitacija ukrivlja prostor, zaradi česar se zvija. Torej, če vzamete dovolj gost objekt, se lahko prostorsko-časovni kontinuum tako izkrivi, da se zvije vase in ustvari luknjo v samem tkivu realnosti.

Kako se rodi črna luknja?

Velika zvezda, ki ji je zmanjkalo energije za delovanje, lahko nudi neverjetno gostoto, potrebno za tako dramatično izkrivljanje dela vesolja. Ko se ta zvezda upogne pod lastno težo in se sesede vase, ji sledi prostor-časovni kontinuum. Gravitacijsko polje postane tako močno, da vanj ne more prodreti niti svetloba, zaradi česar je območje, kjer se to zgodi, popolnoma temno, torej nastane črna luknja.

Obzorje dogodkov

Najbolj oddaljena meja črne luknje je "obzorje dogodkov", to je mesto, kjer gravitacijska sila pade na tolikšno raven, da bo svetloba tik pred tem, da lahko prodre skozi gravitacijsko polje. Prestopite to mejo in izhoda ne bo. Obzorje dogodkov dobesedno žari od energije. Kvantni učinki, ki jih opazimo na robu črne luknje, ustvarjajo tokove vročih delcev, ki se iz črne luknje oddajajo nazaj v vesolje. Ta pojav imenujemo Hawkingovo sevanje, poimenovano po znanstveniku Stephenu Hawkingu, ki je ta učinek napovedal. Če črni luknji daste dovolj časa, bo sevanje sprostilo vso njeno maso nazaj v vesolje, ta pa se bo izčrpala in izginila.

Ukrivljenost in singularnost prostora

Ko se pomikate dlje v črno luknjo, bo prostor postajal vedno bolj ukrivljen, dokler končno ne dosežete središča črne luknje, kjer je prostor neskončno ukrivljen. To se imenuje singularnost. Prostor in čas prenehata obstajati, prav tako fizikalni zakoni, ki za uveljavitev zahtevajo prisotnost teh istih prostora in časa. Nihče ne ve, kaj bo nastalo naslednje. Drugo vesolje? Pozaba? Zadnji del knjižne omare? To je skrivnost.

Vaš spremljevalec

Kaj se torej zgodi, če slučajno padeš v eno od teh kozmičnih aberacij? Vprašajmo vašo vesoljsko sopotnico – ime naj ji bo Anna. Z grozo gleda, kako padeš v črno luknjo, medtem ko je sama na varni razdalji od nje. In z njenega vidika je vse, kar se dogaja, videti zelo čudno.

Annino stališče

Ko se približujete obzorju dogodkov, Anna vidi, kako se vaše telo razteza in izkrivlja – kot da bi vas gledala skozi velikansko povečevalno steklo. Še več, bolj ko se približujete obzorju dogodkov, bolj je dogajanje podobno počasnemu posnetku. Ko dosežete obzorje dogodkov, Anna vidi, da zamrznete na mestu in se ne premaknete niti za milimeter. Ostajate na enem mestu, medtem ko naraščajoča vročina začne vplivati ​​na vas. Po Anni te počasi brišejo raztezanje prostora, ustavljanje časa in vročina Hawkingovega sevanja – dokler ne ostane le pepel.

Vaše stališče

Toda preden se pripravite na pogreb, morate za trenutek pozabiti na Anno in pogledati na vse, kar se dogaja, s svojega zornega kota. In tu se zgodi nekaj še bolj neverjetnega – nič. Dejstvo je, da če pogledate situacijo skozi svoje oči, potem mirno letite mimo obzorja dogodkov in se usmerite v popolno temo, ne da bi pri tem prejeli kakršno koli škodo. Seveda, če bi bila črna luknja manjša, bi bili izkrivljeni kot ves vesolje, toda če je črna luknja dovolj velika, potem lahko te sile zlahka prezrete in lahko živite precej dolgo, dokler ne pridete do singularnost.

Reality Gap

Ampak kaj je narobe? Zakaj te je Anna videla zgorelega, ko si mirno potoval skozi črno luknjo? Se ji je zmešalo in halucinira? Pravzaprav je vse veliko bolj preprosto – gre za zakone fizike. Po eni strani kvantna fizika zahteva, da se informacija nikoli ne izgubi, zato ne morete zapustiti vesolja in pasti v črno luknjo – pod vplivom Hawkingovega sevanja zgorite na mestu. Po drugi strani pa morate potovati skozi obzorje dogodkov, ne da bi bili izpostavljeni sevanju, sicer bi bila kršena Einsteinova splošna teorija relativnosti. Tu nastopi realnostna vrzel.

Črne luknješe vedno ostajajo skrivnost za znanstvenike, ki izpodbijajo postulate sodobne fizike. Komajda razumemo princip njihovega obstoja in praktično ne razumemo, kaj pravzaprav so in kaj počnejo. In nemogoče je vedeti.

Vsaj pri trenutnem nivoju tehnologije, ki ga ima človeštvo. Edina stvar, ki jo lahko naredimo, je, da jih opazujemo in sklepamo, česa so sposobni. Eno najbolj priljubljenih vprašanj o črnih luknjah je naslednje: Kaj se bo zgodilo s tabo, če padeš v črno luknjo? Oglejmo si 10 najbolj srhljivih teorij, ki odgovarjajo na to vprašanje.

Kloniranje

Informacijski paradoks črnih lukenj že desetletja bega znanstvenike. Ta skrivnost je sprožila nešteto razprav o tem, kaj se dejansko zgodi, ko padeš v črno luknjo. Za lažje razumevanje tega paradoksa si poglejmo primer hipotetične Lucy.

Ti in Lucy letita v črno luknjo, ona pa se v zadnji sekundi odloči, da ne bo šla tja in zdaj opazuje, kako te posrka vanjo. Lucy opazi, da se vaše telo, ko se približujete črni luknji, počasi razteza in sčasoma razcepi na atome. Lucy misli, da si umrl in je hvaležna usodi, da te ni poslušala in ni šla za tabo.

Ampak počakaj. Tako se zgodba sploh ne konča. Dejansko ostaneš živ in se še naprej poglabljaš v neskončnost črne luknje. Kaj bo z vami naprej, ni bistvo našega vprašanja. Najbolj zanimivo je, da si preživel, čeprav te je Lucy videla umreti.

To je informacijski paradoks črne luknje. To ni iluzija in Lucy ni izgubila razuma. To je v resnici. Zakoni fizike nam pravijo, da si lahko mrtev zunaj črne luknje in živ, ko je v njej. Nekateri znanstveniki menijo, da to sploh ni paradoks, saj preprosto ne morete opazovati dveh realnosti hkrati.

Drugi opozarjajo na kloniranje (možnost obstoja drugega tebe v drugi realnosti) kot možno rešitev tega paradoksa, čeprav kljubuje zakonom kvantne mehanike glede procesa shranjevanja informacij.

Dokončnega odgovora za rešitev tega paradoksa (še) ni. Morda bo človeštvo čez tisoče let lahko ugotovilo, kaj se v resnici dogaja. Zagotovo pa je že znano, da Lucy ni več vredno jemati s seboj na potovanja.

Špagetiranje

Obstaja domneva, da boste takoj, ko pridete v obzorje dogodkov črne luknje, začeli doživljati močno raztezanje, ki ga povzroča velika plimska sila v zelo močnem nehomogenem gravitacijskem polju. Ko začnete padati v črno luknjo, bodo na vaše telo začele delovati sile, ki vas bodo sčasoma raztrgale na majhne koščke (bolj verjetno celo delce).

Poleg tega, če najprej padete v črno luknjo z glavo, se bo ta tako odmaknila od vašega telesa, da boste začeli izgledati kot špageti. Ključna je razlika v pospešku zaradi gravitacije, ki bo delovala na vašo glavo in noge. To bo tako ogromno, da se boste raztegnili kot špageti ali rezanci, če želite. Od tod tudi ime - špagetifikacija.

Izkrivljanje svetlobe, prostora in časa

Prva stvar, ki jo bo kdo opazil, preden vstopi v obzorje dogodkov črne luknje, je, kako drugačni bodo postali svetloba, prostor in čas. Takoj, ko boste vstopili, bodo fizikalni zakoni (tisti, ki jih poznamo) za vas prenehali obstajati in stopile bodo v veljavo povsem druge sile.

Neskončna raven gravitacije, ki jo proizvaja singularnost v središču črne luknje, lahko ukrivi prostor, obrne čas in spremeni svetlobo do nerazpoznavnosti. Zaradi tega bo vaše dojemanje tega, kar se zdaj dogaja, popolnoma drugačno od tistega, kar se je dogajalo, preden ste vstopili v obzorje dogodkov. Seveda bo to trajalo natanko do trenutka, ko vas bo popolnoma pogoltnila neskončna tema in ne boste mogli več zaznati ničesar.

Potovanje skozi čas

Največji fiziki, ki so živeli na našem planetu, kot sta Einstein in Hawking, so teoretizirali, da bo potovanje skozi čas v prihodnost mogoče z uporabo notranjih zakonov črnih lukenj. Kot smo že omenili, običajni fizikalni zakoni znotraj črne luknje prenehajo veljati in prevzamejo jih povsem drugi. Ena od stvari, po kateri se črne luknje razlikujejo od našega sveta, je način, kako v njih teče čas.

Gravitacija v črni luknji je tako močna, da lahko ukrivi čas. Glede na to lahko domnevamo, da upogibanje časa odpira možnost potovanja v njem.

Če se torej naučimo uporabljati tako dramatične razlike med prostorom znotraj in zunaj obzorja dogodkov, potem je čisto možno, da lahko zaradi gravitacijske časovne dilatacije odidemo v prihodnost, kjer boste vi še vedno mladi, medtem ko bodo vaši prijatelji že postarati.

Seveda pa ne smemo pozabiti, da še nismo iznašli načina za potovanje skozi črne luknje, niti ne vemo, kako priti do njih in, kar je še pomembneje, vse to preživeti.

Nič se ti ne bo zgodilo

Če bomo nekoč imeli izbiro, skozi katero črno luknjo bomo potovali, bo to najverjetneje supermasivna črna luknja ali Kerrova črna luknja.

Če bomo lahko kdaj dosegli črno luknjo, ki se nahaja v središču naše galaksije, ki je oddaljena približno 25.000 svetlobnih let in je približno 4,3 milijona krat večja od našega Sonca, potem bomo to morda lahko naredili varno.

Koncept te zamisli je, da bodo gravitacijske sile luknje na vsakogar, ki želi priti vanjo, zelo majhne zaradi dejstva, da se obzorje dogodkov nahaja veliko dlje od središča črne luknje. Na ta način lahko ostaneš živ znotraj obzorja dogodkov in umreš le zaradi lakote in dehidracije ter morda zato, ker končno končaš v singularnosti. Tukaj lahko stavite, kaj se bo zgodilo prej, saj natančnejšega odgovora še ni.

Poleg tega je teoretično mogoče ostati živ in preživeti preostanek svojega življenja znotraj Kerrove črne luknje, ki je popolnoma edinstvena vrsta črne luknje, katere teorijo je leta 1963 prvi predlagal novozelandski matematik in astrofizik Roy Kerr .

Nato je predlagal, da če črne luknje nastanejo iz umirajočih binarnih nevtronskih zvezd, potem bi bilo mogoče priti v tako črno luknjo popolnoma nepoškodovano, saj bi centrifugalna sila preprečila nastanek singularnosti v njenem središču.

Odsotnost singularnosti v središču črne luknje bi posledično pomenila, da se vam ne bi bilo treba bati neskončnih gravitacijskih sil in bi lahko preživeli.

Po Einsteinu ne boste razumeli, kaj se dogaja, do konca.

Einstein je predlagal, da bi lahko učinek (ali bolje zaznavanje) gravitacijskih sil izničili, če bi dosegli določeno stopnjo prostega pada. To pomeni, da če oseba v prostem padu preneha čutiti lastno težo, se ne bo zdelo, da bo vse, kar bo z njim vrženo v črno luknjo, padlo. Prej se bo zdelo, da bo lebdelo.

Einstein je to idejo razvil in na njeni osnovi izpeljal svetovno znano splošno teorijo relativnosti, morda svojo najuspešnejšo idejo. In morda bo to zate najsrečnejša misel, če padeš v črno luknjo. Tudi če padete v Bog ve kaj, še vedno ne boste mogli razumeti, da padate, dokler ne zadenete singularnosti.

Če pa vas v tem trenutku nekdo lahko opazuje s strani, potem bo zagotovo videl, da padate. Vse je odvisno od percepcije. Karkoli je okoli vas, bo padlo relativno na vas (in posledično ne boste mogli razumeti, da padate), medtem ko za vse, ki vas bodo opazovali, to ne bo tako.

Bela luknja

Znano je, da črne luknje sčasoma absorbirajo absolutno vse, kar pade v njihov horizont dogodkov. Tudi svetloba ne more ubežati tragični usodi. Manj znano je, kaj se potem zgodi z vsemi temi obsojenimi delci. Po eni teoriji vse, kar pade v črno luknjo na enem koncu, pride ven na drugem koncu. In ta drugi konec je tako imenovana bela luknja.

Seveda nihče nikoli ni videl belih lukenj (ali črnih lukenj, odkrito povedano. Za njihov obstoj vemo le zaradi njihovega močnega gravitacijskega vpliva), zato nihče ne more z gotovostjo trditi, ali so dejansko bele. Vendar pa je razlog, da se tako imenujejo, ker so bele luknje pravo nasprotje tega, kar so črne luknje.

Namesto da bi absorbirali vse okoli sebe, nasprotno, izpljunejo vse, kar je v njih. In tako kot v primeru črne luknje, iz katere ne moreš pobegniti, če padeš v njen dogodkovni horizont, je tako tudi z belo luknjo. Ravno nasprotno: ne boste mogli priti vanj.

Na kratko: bela luknja izpljune vse, kar je črna luknja absorbirala v alternativno vesolje. Ta teorija je fizike nekoliko napeljala k razmišljanju o možnosti, da so bele luknje osnova za nastanek našega vesolja, kot ga poznamo. In če kdaj padete v črno luknjo in nekako preživite ter lahko pridete ven na drugo stran skozi belo luknjo v alternativnem vesolju, potem se nikoli ne boste mogli vrniti nazaj v naše vesolje.

Spremljali boste zgodovino razvoja vesolja

Kot smo že omenili, obstaja možnost črnih lukenj brez singularnosti v njihovem središču. Namesto tega bo v središču tako imenovana črvina luknja. Če najdemo način za potovanje skozi črvino, bomo verjetno priča evolucijski zgodovini vesolja, ki ji lahko sledimo vse do tistega, kar je na drugem koncu črvine. Videti bo, kot da bi nekdo začel neskončno previjati videoposnetek z zgodovino vesolja.

Na žalost bo ta zgodba še vedno imela slab konec. Hitreje kot se premika slika, hitreje se boste približali svoji smrti. Svetloba bo postajala vedno bolj modro zamaknjena in naelektrena, dokler vas s svojim sevanjem popolnoma ne ocvre do živega.

Potovanje v vzporedno vesolje

Če nekega dne padete v črno luknjo, zavestno ali po naključju, potem morate najprej poskusiti pogledati okoli sebe. Mogoče lahko najdete izhod na ta način, kdo ve. Tudi če se izkaže, da se ni več mogoče vrniti v vesolje, iz katerega ste prišli, potem končanje v vzporednem vesolju morda ni tako slab konec vaše poti.

Fiziki teoretizirajo, da ko enkrat dosežete singularnost črne luknje, lahko služi kot most med to resničnostjo in alternativno resničnostjo ali tako imenovanim "vzporednim vesoljem". Kaj se dogaja v tem novem vesolju, ostaja skrivnost in polje za našo domišljijo.

Nekatere teorije celo nakazujejo, da obstaja neskončno število alternativnih vesolj, od katerih vsako vsebuje enako število popolnoma različnih "vas".

Ste kdaj razmišljali o odločitvah, ki ste jih sprejeli v življenju? Kaj bi se zgodilo, če bi namesto tega dobila to službo, spoznala tisto dekle ali fanta, namesto da bi vsak dan sedela za računalnikom? Bi bili bogatejši ali revnejši, če ne bi storili ali ne storite nečesa, kar ste nekoč zahtevali? Torej, v alternativnem vesolju boste imeli priložnost izvedeti.

Postali boste del vesolja

Hawking je nekoč teoretiziral, da so nekateri delci, ki padejo v črno luknjo, podvrženi nekakšnemu procesu filtriranja v pozitivno in negativno nabite delce. Te delce črna luknja zelo počasi absorbira. Ko so negativno nabiti delci potopljeni vanjo, izgubijo svojo maso.

Pozitivno nabiti delci imajo dovolj energije, da ostanejo zunaj črne luknje kot sevanje.

Po Hawkingu črne luknje počasi, a zanesljivo izgubljajo svojo maso in postajajo vse bolj vroče. Sčasoma eksplodirajo in razpršijo svojo vsebino, imenovano Hawkingovo sevanje, nazaj v vesolje. To vsaj v teoriji pomeni, da lahko postaneš del vesolja, kot feniks, ponovno rojen iz atomskega pepela.

Bonus: Samo... umrl boš

Včasih res radi ignoriramo najbolj očitne in grozljive posledice tega ali onega dogodka, saj smo zaslepljeni zaradi verjetnosti bolj veselih spletov okoliščin.

Naj se sliši še tako sadistično, je najverjetnejša posledica padca v črno luknjo ta, da preden sploh razumete svojo prisotnost v njej, od vas ne bo ostalo niti pepela. Sploh ne boste imeli časa razumeti, da ste bili priča temu, o čemer fiziki govorijo kot o ključu za razumevanje skrivnosti vesolja.

Skoraj vsak dan se našemu planetu napoveduje več "apokalips" naenkrat - od uničenja prek jedrske vojne do svetovne lakote, nič manjšega globalnega segrevanja (čeprav je do zdaj opaziti nekaj povsem drugega) in tako naprej. Pomembno mesto v teh napovedih sodnega dne zavzema »grožnja iz vesolja«, predvsem zaradi delovanja črnih lukenj.

Po mnenju različnih znanstvenikov in ne samo njih, lahko na nas pade asteroid, Luna, komet, bo v nas trčil drug planet itd. Nekatere od teh napovedi so celo pogojno realistične - navsezadnje se predmeti v vesolju res radi trčijo, so nenehno v gibanju in na naš planet je na primer nekoč res padel asteroid.

Vendar pa je časovni okvir vseh teh katastrof močno pretiran – če bo Zemlja ob kaj trčila, to zagotovo ne bo čez deset let ali celo sto, kot se aktivno napoveduje, ampak vsaj čez nekaj tisoč let ali celo v milijonih ali milijardah. Navsezadnje so razdalje med predmeti v vesolju ogromne, zato mora, da nekaj pade na nas, najprej priti do nas in načrtovati svojo pot, da pride točno do Zemlje, in to je dovolj v mislih Majhna prostornina našega planeta v primerjavi z drugimi, pa tudi okolica številnih drugih planetov in zvezd je izjemno težavna. Asteroid lahko poleti proti Zemlji, lahko pa tudi mimo nas, kot se je pogosto zgodilo.

Poleg fenomenalne napovedi o “padcu” skoraj celotnega kozmosa na naš domači planet ljubitelji apokalipse napovedujejo konec sveta tudi zaradi dejstva, da lahko Zemljo potegne v črno luknjo. Najprej je treba opozoriti: če črna luknja, vsaj teoretično, pride do nas, potem se bo to zgodilo ne prej kot v dva tisoč letih, če ne v milijonih.

Kaj sploh je črna luknja? To je območje prostora in časa, ki ima neverjetno gravitacijsko privlačnost, iz katere, ko jo potegnemo, nič ne more uiti. Čeprav je gravitacija povezana s fiziko, velja, da znotraj te stvari ne veljajo nobeni zakoni.

Če teoretično predpostavimo, da človek pade v luknjo, potem se ne bo raztrgal na majhne koščke ali celo zmečkal, kot bi lahko domnevali. Menijo, da je prostor v tej stvari tako izkrivljen, da lahko obstajata dve resničnosti. V enem boste zgoreli na mestu, v drugem pa boste zdravi prodrli globoko v črno luknjo.

Teoretično bi črna luknja lahko nastala kot posledica katere koli ogromne zvezde. Se pravi, v določenem času se lahko celo naše Sonce spremeni vanj. Vendar se mora za to najprej popolnoma ohladiti, postati bela pritlikavka, nato eksplodirati, oblikovati supernovo – in ostanek te supernove se bo zrušil v črno luknjo. Vendar pa ni dejstvo, da se bo Sonce sploh spremenilo v to luknjo - znanstveniki dvomijo, ali ima naša zvezda sploh dovolj mase, da se ustavi. Morda se bo vse končalo le na beli pritlikavki. A tudi če se ne bo končalo, to ne bo več ogrožalo Zemlje – po najverjetnejših napovedih bo naš planet zgorel, ko se bo Sonce močno segrelo in povečalo, to pa se bo praviloma zgodilo čez nekaj milijard let. . Skladno s tem se bo beli pritlikavec pojavil še kasneje. Tako Sonce kot najbližja teoretična črna luknja človeštvu vsekakor ne grozi.

Bi lahko bližnje črne luknje, ki zdaj obstajajo, predstavljale grožnjo? Z veliko verjetnostjo lahko trdimo, da te grožnje ni. Tudi od zgoraj opisanih asteroidov ima Zemlja večjo možnost smrti.

Dejstvo je, da je črna luknja neverjetno masiven objekt. Večja je od večine zvezd, tudi največjih. Da bi sploh kaj posrkal vase, se mora ta kozmični naravni kolos vsaj približati, a tega ni mogoče storiti neopazno. Poleg tega morate tudi uspeti vplivati ​​na to, kar je treba vsrkati, z vplivom preko gravitacije, da se lahko predmet pritegne in predmeti niso preprosto izbrani, kot je blago v trgovini. Črna luknja zgrabi vse naenkrat vase, seže do tistega, kar je pravzaprav bližje.

Naš sončni sistem še zdaleč ne meji na črno luknjo. Najbližja od teh velikanskih gravitacijskih stvari se nahaja v središču naše Rimske ceste, to je naše Galaksije. Pravzaprav je tako v večini galaksij in, kar je najbolj značilno, vse se vrti okoli črne luknje, tava okrog nje le na določeni razdalji.

Tudi Sonce se vrti okoli te luknje, vendar naša zvezda glede na hitrost 220 kilometrov na sekundo naredi celo en polni obrat v 250 milijonih let. Za primerjavo, Zemlja kot del sončnega sistema je to razdaljo uspela premagati le 25-30-krat v svojem celotnem obstoju. Kot lahko razumete, je to posledica dejstva, da se Sonce nahaja daleč od središča, vendar praktično "na obrobju" naše galaksije, na notranjem robu Orionovega kraka, na obrobju Super grozda Device. Če smo natančnejši in konkretnejši, je po konvencionalni liniji naša zvezda od središča oddaljena približno 25 svetlobnih let.

Tako črna luknja Zemlje še ne bo dosegla prav kmalu. Poleg tega obstaja možnost, da se takšne tvorbe sčasoma, po milijardah let, praviloma raztopijo in razpadejo ter na nek način izhlapijo. Povsem mogoče je, da se bo enako zgodilo z luknjo v Rimski cesti. Res je, potem bo potrebna nova črna luknja, ki bo zagotovila gibanje v galaksiji, in morda se bodo približni parametri zvezd popolnoma spremenili, premaknili v novo orbito in tako naprej, da bi spet prejeli svoje gravitacijsko središče, kar bi se lahko za nekatere od njih spremenilo v katastrofo, vendar znanstveniki niti ne napovedujejo ničesar, kdaj se bo to zgodilo: številke so morda prevelike.

Irina Letinskaya

Avtorske pravice ilustracij Thinkstock

Morda mislite, da bo oseba, ki pade v črno luknjo, takoj umrla. V resnici se lahko njegova usoda izkaže za veliko bolj presenetljivo, pravi dopisnik.

Kaj se bo zgodilo s tabo, če padeš v črno luknjo? Morda mislite, da boste zdrobljeni - ali, nasprotno, raztrgani na koščke? Toda v resnici je vse veliko bolj čudno.

V trenutku, ko padeš v črno luknjo, se realnost razcepi na dvoje. V eni resničnosti boste takoj sežgani, v drugi - se boste živi in ​​nepoškodovani potopili globoko v črno luknjo.

V črni luknji fizikalni zakoni, ki jih poznamo, ne veljajo. Po Albertu Einsteinu gravitacija ukrivlja prostor. Če torej obstaja predmet z zadostno gostoto, se lahko prostorsko-časovni kontinuum okoli njega toliko deformira, da nastane luknja v sami realnosti.

Ogromna zvezda, ki je porabila vse svoje gorivo, se lahko spremeni v točno tisto vrsto supergote snovi, ki je potrebna za nastanek tako ukrivljenega dela vesolja. Zvezda, ki se zruši pod lastno težo, nosi s seboj prostor-časovni kontinuum okoli sebe. Gravitacijsko polje postane tako močno, da mu niti svetloba ne more več uiti. Posledično postane območje, v katerem je bila zvezda prej, popolnoma črno - to je črna luknja.

Zunanjo površino črne luknje imenujemo obzorje dogodkov. To je sferična meja, kjer je doseženo ravnovesje med močjo gravitacijskega polja in napori svetlobe, ki poskuša ubežati črni luknji. Ko enkrat prestopite obzorje dogodkov, bo nemogoče pobegniti.

Horizont dogodkov žari od energije. Zahvaljujoč kvantnim učinkom se na njem pojavijo tokovi vročih delcev, ki se oddajajo v vesolje. Ta pojav se imenuje Hawkingovo sevanje, po britanskem teoretičnem fiziku Stephenu Hawkingu, ki ga je opisal. Kljub dejstvu, da snov ne more pobegniti izven obzorja dogodkov, črna luknja kljub temu "izhlapi" - sčasoma bo končno izgubila svojo maso in izginila.

Ko se pomikamo globlje v črno luknjo, se prostor-čas še naprej upogiba in postane neskončno ukrivljen v središču. Ta točka je znana kot gravitacijska singularnost. Prostor in čas v njem nimata nobenega pomena in vsi znani fizikalni zakoni, za opis katerih sta potrebna ta dva pojma, ne veljajo več.

Nihče ne ve, kaj točno čaka človeka, ujetega v središču črne luknje. Drugo vesolje? Pozaba? Zadnja stena knjižne omare, kot v ameriškem znanstvenofantastičnem filmu Medzvezdje? To je skrivnost.

Ugibajmo - na vašem primeru - o tem, kaj se bo zgodilo, če pomotoma padete v črno luknjo. Pri tem poskusu vas bo spremljala zunanja opazovalka – recimo ji Anna. Tako Anna na varni razdalji zgroženo opazuje, kako se približujete robu črne luknje. Z njenega vidika se bodo dogodki razvijali na zelo čuden način.

Ko se približujete obzorju dogodkov, vas bo Anna videla, kako se raztezate v dolžino in ožate v širino, kot da bi vas gledala skozi velikansko povečevalno steklo. Poleg tega, bližje ko letite obzorju dogodkov, bolj bo Anna čutila, da se vaša hitrost zmanjšuje.

Anni ne boste mogli kričati (ker zvoka ni mogoče prenašati v brezzračnem prostoru), lahko pa ji poskusite signalizirati z Morsejevo abecedo s svetilko na vašem iPhoneu. Vendar pa jo bodo vaši signali dosegli v čedalje večjih intervalih in frekvenca svetlobe, ki jo oddaja svetilka, se bo premaknila proti rdečemu (dolgovalovnemu) delu spektra. Takole bo videti: “Red, red, red ...”.

Ko dosežete obzorje dogodkov, boste z Anninega vidika zamrznili na mestu, kot da bi nekdo začasno ustavil predvajanje. Ostajali boste negibni, raztegnjeni čez gladino obzorja dogodkov in začela vas bo objemati vedno večja vročina.

Z Anninega vidika vas bodo počasi ubijali raztezanje prostora, ustavljanje časa in vročina Hawkingovega sevanja. Preden prečkate obzorje dogodkov in se poglobite v globine črne luknje, vam bo ostal le še pepel.

Toda ne hitite z naročilom pogrebne storitve - za nekaj časa pozabimo na Anno in poglejmo ta grozen prizor z vašega zornega kota. In z vašega vidika se bo zgodilo nekaj še bolj čudnega, torej popolnoma nič posebnega.

Poletite naravnost do ene najbolj zloveščih točk v vesolju, ne da bi doživeli najmanjši tresljaj - da ne omenjamo raztezanja prostora, širjenja časa ali toplote sevanja. To je zato, ker ste v prostem padu in zato ne čutite svoje teže - to je Einstein imenoval "najboljša ideja" svojega življenja.

Dogodkovni horizont namreč ni opečnat zid v prostoru, temveč pojav, ki ga določa zorni kot opazovalca. Opazovalec, ki stoji zunaj črne luknje, ne vidi skozi obzorje dogodkov, vendar je to njegov problem, ne vaš. Z vašega vidika ni obzorja.

Če bi bila velikost naše črne luknje manjša, bi res naleteli na težavo – gravitacija bi na vaše telo delovala neenakomerno in potegnilo bi vas v špagete. Toda na vašo srečo je ta črna luknja velika - je milijonkrat večja od Sonca, zato je gravitacijska sila dovolj šibka, da je zanemarljiva.

Znotraj dovolj velike črne luknje bi morda celo lahko povsem normalno živeli preostanek svojega življenja, dokler ne umrete v gravitacijski singularnosti.

Lahko se vprašate, kako normalno je lahko življenje človeka, če ga proti njegovi volji vleče proti luknji v prostorsko-časovnem kontinuumu brez možnosti, da bi kdaj izstopil?

A če dobro pomislite, ta občutek poznamo vsi – le v povezavi s časom, ne pa tudi s prostorom. Čas teče le naprej in nikoli nazaj in res nas proti naši volji vleče za seboj in nam ne pušča možnosti, da bi se vrnili v preteklost.

To ni samo analogija. Črne luknje upogibajo prostor-časovni kontinuum do te mere, da sta čas in prostor obrnjena znotraj obzorja dogodkov. V nekem smislu te v singularnost ne pritegne prostor, ampak čas. Ne morete se vrniti in priti ven iz črne luknje – tako kot nihče od nas ni sposoben potovati v preteklost.

Morda se zdaj sprašujete, kaj je narobe z Anno. Lebdiš v praznem prostoru črne luknje in s tabo je vse v redu, in žaluje za tvojo smrtjo, češ da te je sežgalo Hawkingovo sevanje izven obzorja dogodkov. Ali halucinira?

Dejansko je Annina izjava popolnoma pravilna. Z njenega zornega kota ste bili resnično ocvrli ob obzorju dogodkov. In to ni iluzija. Anna lahko celo pobere vaš pepel in ga pošlje vaši družini.

Dejstvo je, da po zakonih kvantne fizike z Anninega vidika ne moreš prestopiti obzorja dogodkov in moraš ostati zunaj črne luknje, saj informacije niso nikoli izgubljene za vedno. Vsak košček informacije, ki je odgovoren za vaš obstoj, mora ostati na zunanji površini obzorja dogodkov - sicer bodo z Anninega vidika kršeni zakoni fizike.

Po drugi strani pa tudi zakoni fizike zahtevajo, da obzorje dogodkov preletite živi in ​​nepoškodovani, ne da bi na poti naleteli na vroče delce ali druge nenavadne pojave. V nasprotnem primeru bo splošna teorija relativnosti kršena.

Zakoni fizike torej zahtevajo, da ste zunaj črne luknje (kot kup pepela) in znotraj nje (varni in zdravi). In še ena pomembna točka: po splošnih načelih kvantne mehanike informacij ni mogoče klonirati. Morate biti na dveh mestih hkrati, vendar le v enem primeru.

Fiziki ta paradoksalen pojav imenujejo izraz "izginotje informacij v črni luknji". Na srečo v devetdesetih letih 20. znanstvenikom uspelo razrešiti ta paradoks.

Ameriški fizik Leonard Susskind je ugotovil, da paradoksa pravzaprav ni, saj nihče ne bo videl vašega kloniranja. Anna bo gledala enega od vaših osebkov, vi pa drugega. Z Anno se ne bosta nikoli več srečala in ne bosta mogla primerjati opažanj. In ni tretjega opazovalca, ki bi vas lahko opazoval zunaj in znotraj črne luknje hkrati. Tako fizikalni zakoni niso kršeni.

Razen če želite vedeti, katera vaša kopija je prava in katera ne. Si res živ ali mrtev?

Bistvo je, da "resničnosti" ni. Realnost je odvisna od opazovalca. Obstaja "v resnici" z Anninega vidika in "v resnici" z vašega vidika. To je vse.

Skoraj vse. Poleti 2012 so fiziki Ahmed Almheiri, Donald Marolf, Joe Polchinski in James Sully, skupaj znani kot AMPS, predlagali miselni eksperiment, ki je grozil, da bo spremenil naše razumevanje črnih lukenj.

Po mnenju znanstvenikov rešitev protislovja, ki jo predlaga Susskind, temelji na dejstvu, da nesoglasje v oceni tega, kar se dogaja med vami in Anno, posreduje obzorje dogodkov. Ni pomembno, ali je Anna dejansko videla eno od vaših dveh kopij umreti v požaru Hawkingovega sevanja, saj ji je obzorje dogodkov preprečilo, da bi videla vašo drugo kopijo, kako leti globlje v črno luknjo.

Kaj pa, če obstaja način, da Anna ugotovi, kaj se dogaja na drugi strani obzorja dogodkov, ne da bi ga prečkala?

Splošna relativnost nam pravi, da je to nemogoče, vendar kvantna mehanika nekoliko zamegljuje trda in hitra pravila. Anna je lahko pogledala onkraj obzorja dogodkov z uporabo, kar je Einstein imenoval »strašljivo dogajanje na daljavo«.

Govorimo o kvantni prepletenosti – pojavu, pri katerem kvantna stanja dveh ali več delcev, ločenih s prostorom, skrivnostno postanejo soodvisna. Ti delci zdaj tvorijo eno samo in nedeljivo celoto in informacije, potrebne za opis te celote, niso vsebovane v enem ali drugem delcu, temveč v razmerju med njimi.

Ideja AMPS je naslednja. Recimo, da Anna pobere delec blizu obzorja dogodkov - recimo mu delec A.

Če je njena različica tega, kar se vam je zgodilo, resnična, torej da vas je ubilo Hawkingovo sevanje z zunanje strani črne luknje, potem bi moral biti delec A med seboj povezan z drugim delcem B, ki bi prav tako moral biti na zunanji strani dogodka. obzorje.

Če vaša vizija dogodkov ustreza realnosti in ste znotraj živi in ​​zdravi, potem bi moral biti delec A med seboj povezan z delcem C, ki se nahaja nekje v črni luknji.

Lepota te teorije je, da je vsak delec lahko povezan le z enim drugim delcem. To pomeni, da je delec A povezan bodisi z delcem B bodisi z delcem C, vendar ne z obema hkrati.

Tako Anna vzame svoj delec A in ga požene skozi stroj za dešifriranje zapletov, ki ga ima, ki ji pove, ali je delec povezan z delcem B ali z delcem C.

Če je odgovor C, je vaše stališče zmagalo v nasprotju z zakoni kvantne mehanike. Če je delec A povezan z delcem C, ki se nahaja v globini črne luknje, potem je informacija, ki opisuje njuno soodvisnost, za Anno za vedno izgubljena, kar je v nasprotju s kvantnim zakonom, po katerem se informacija nikoli ne izgubi.

Če je odgovor B, potem ima Anna v nasprotju z načeli splošne teorije relativnosti prav. Če je delec A povezan z delcem B, vas je Hawkingovo sevanje res sežgalo. Namesto da bi poletel skozi obzorje dogodkov, kot zahteva relativnost, si se zaletel v ognjeni zid.

Pa smo spet pri vprašanju, s katerim smo začeli – kaj se zgodi s človekom, ujetim v črno luknjo? Ali bo zaradi realnosti, ki je presenetljivo odvisna od opazovalca, nepoškodovan preletel obzorje dogodkov, ali pa se bo zaletel v ognjeni zid ( črnaluknjepožarni zid, ki ga ne smemo zamenjati z računalniškim izrazompožarni zid, "požarni zid", programska oprema, ki ščiti vaš računalnik v omrežju pred nepooblaščenim vdorom - Ed..)?

Nihče ne pozna odgovora na to vprašanje, eno najbolj kontroverznih vprašanj v teoretični fiziki.

Znanstveniki že več kot 100 let poskušajo uskladiti načela splošne teorije relativnosti in kvantne fizike v upanju, da bo eno ali drugo na koncu prevladalo. Razrešitev paradoksa ognjenega zidu bi morala odgovoriti na vprašanje, katera načela so prevladala, in pomagati fizikom ustvariti celovito teorijo.

Rešitev paradoksa izginotja informacij se morda skriva v Anninem stroju za dešifriranje. Izredno težko je ugotoviti, s katerim drugim delcem je delec A medsebojno povezan. Fizika Daniel Harlow z univerze Princeton v New Jerseyju in Patrick Hayden, zdaj na univerzi Stanford v Kaliforniji, sta se spraševala, koliko časa bo trajalo.

Leta 2013 so izračunali, da bi Anna tudi z najhitrejšim možnim računalnikom po fizikalnih zakonih potrebovala izjemno dolgo časa, da bi dešifrirala razmerja med delci – tako dolgo, da bo takrat, ko bo dobila odgovor, črna luknja izhlapela. dolgo nazaj.

Če je temu tako, je verjetno, da Anni preprosto ni usojeno, da bi kdaj vedela, čigavo stališče ustreza resničnosti. V tem primeru bosta obe zgodbi hkrati ostali resnični, realnost bo ostala odvisna od opazovalca in noben fizikalni zakon ne bo prekršen.

Poleg tega lahko povezava med zelo zapletenimi izračuni (ki jih naš opazovalec očitno ni sposoben) in prostorsko-časovnim kontinuumom fizike pripelje do nekaterih novih teoretičnih razmišljanj.

Črne luknje torej niso le nevarni objekti na poti medzvezdnih ekspedicij, ampak tudi teoretični laboratoriji, v katerih najmanjše spremembe fizikalnih zakonitosti zrastejo do takih velikosti, da jih ni več mogoče zanemariti.

Če se prava narava realnosti nekje skriva, jo je najbolje iskati v črnih luknjah. Toda čeprav nimamo jasnega razumevanja, kako varen je obzorje dogodkov za ljudi, je še vedno varneje opazovati iskanje od zunaj. V skrajnem primeru lahko Anno naslednjič pošljete v črno luknjo - zdaj je na vrsti ona.