44504
6
Наберите фразу "что произойдет, если человек попадет" в Google, и вы увидите, что самым популярным ее продолжением будет "в черную дыру". Размышления об этом космическом явлении явно не дают людям спать по ночам!
Вы определенно слышали о них и знаете, что это темная и могущественная загадка глубокого космоса. А поконкретнее?
Черная дыра - что это вообще такое?
Черные дыры - это места в космосе, где гравитация настолько сильна из-за огромного количества вещества, сжатого в них по сравнению с их размером, что ничто не может избежать ее воздействия (притяжения). Ни планеты, ни звезды, ни даже электромагнитное излучение, такое как свет.
Поскольку из этого сильного гравитационного поля не может вырваться даже свет, черные дыры нельзя увидеть - они невидимы и кажутся черными на фоне космоса.
Единственный способ, которым ученые узнают об их существовании, - это использование специальных телескопов для наблюдения за поведением звезд и окружающего их газа, а также за тем, как их поведение меняется по мере изменения их расстояния от черной дыры.
Поскольку из этого сильного гравитационного поля не может вырваться даже свет, черные дыры нельзя увидеть - они невидимы и кажутся черными на фоне космоса.
Единственный способ, которым ученые узнают об их существовании, - это использование специальных телескопов для наблюдения за поведением звезд и окружающего их газа, а также за тем, как их поведение меняется по мере изменения их расстояния от черной дыры.
×
Существуют ли разные типы черных дыр?
Действительно, существует несколько типов черных дыр - размер самых маленьких сравним с размером атома, однако их масса сопоставима с массой огромной горы.
Для сравнения: капля воды содержит 2 000 000 000 000 000 000 000 (два секстиллиона) атомов кислорода и вдвое больше водорода. Представьте себе такое же количество больших гор, сжатых до размера капли воды… выйдет очень плотно!
Существуют также "звездные" черные дыры, или черные дыры звездной массы. Они намного больше и образуются, когда центр очень крупных звезд умирает и схлопывается сам по себе.
Самые большие черные дыры называют "сверхмассивными", и это крутое название они определенно заслужили. Сверхмассивные черные дыры имеют массу, равную 10⁵—10¹¹ масс Солнца, и обнаружены в центре многих галактик, включая Млечный Путь.
Возможно, вы знакомы с формой нашей галактики Млечный Путь; она напоминает спираль, вращающуюся вокруг центрального ядра, - и этому есть причина.
Наша галактика, как и любая другая галактика, вращается вокруг сверхмассивной черной дыры, причем спираль кажется более плотной в центре из-за более высокого гравитационного притяжения, которое эти звезды испытывают по сравнению со звездами на большем расстоянии.
Для сравнения: капля воды содержит 2 000 000 000 000 000 000 000 (два секстиллиона) атомов кислорода и вдвое больше водорода. Представьте себе такое же количество больших гор, сжатых до размера капли воды… выйдет очень плотно!
Существуют также "звездные" черные дыры, или черные дыры звездной массы. Они намного больше и образуются, когда центр очень крупных звезд умирает и схлопывается сам по себе.
Самые большие черные дыры называют "сверхмассивными", и это крутое название они определенно заслужили. Сверхмассивные черные дыры имеют массу, равную 10⁵—10¹¹ масс Солнца, и обнаружены в центре многих галактик, включая Млечный Путь.
Возможно, вы знакомы с формой нашей галактики Млечный Путь; она напоминает спираль, вращающуюся вокруг центрального ядра, - и этому есть причина.
Наша галактика, как и любая другая галактика, вращается вокруг сверхмассивной черной дыры, причем спираль кажется более плотной в центре из-за более высокого гравитационного притяжения, которое эти звезды испытывают по сравнению со звездами на большем расстоянии.
Так что же произойдет, если человек попадет в черную дыру?
Ох, держитесь за свои космические шлемы, потому что ответ может показаться вам странным!
Вы знаете, что черные дыры обладают исключительно сильным гравитационным притяжением. Альберт Эйнштейн определил, что гравитация, если она достаточно сильна, может искривлять пространство и время в том виде, в каком мы их знаем, и заставлять пространственно-временной континуум деформироваться.
Следовательно, если объект достаточно плотный (представьте себе все горы на свете в одной капле воды!), он может буквально изгибаться сам по себе и зарывать дыру прямо в ткань пространства. Чем глубже вы войдете в "нору", тем больше она будет искривлена и искалечена, пока вы не достигнете сингулярности.
Это точка, в которой искривление пространства и времени становится бесконечным; пространство и время как концепции становятся бессмысленными, и законы физики, которые полагаются на постоянство пространства и времени, больше не применяются.
Так что, если кто-то попадет в черную дыру, реальность как бы... расколется.
Вы знаете, что черные дыры обладают исключительно сильным гравитационным притяжением. Альберт Эйнштейн определил, что гравитация, если она достаточно сильна, может искривлять пространство и время в том виде, в каком мы их знаем, и заставлять пространственно-временной континуум деформироваться.
Следовательно, если объект достаточно плотный (представьте себе все горы на свете в одной капле воды!), он может буквально изгибаться сам по себе и зарывать дыру прямо в ткань пространства. Чем глубже вы войдете в "нору", тем больше она будет искривлена и искалечена, пока вы не достигнете сингулярности.
Это точка, в которой искривление пространства и времени становится бесконечным; пространство и время как концепции становятся бессмысленными, и законы физики, которые полагаются на постоянство пространства и времени, больше не применяются.
Так что, если кто-то попадет в черную дыру, реальность как бы... расколется.
Теории Хокинга и Эйнштейна
Есть несколько теоретических возможностей, и то, что произойдет, также зависит от вашей точки зрения - вы тот, кто падает в черную дыру, или вы зритель?
Обе точки зрения будут разными, но обе верны с научной точки зрения и происходят одновременно. Допустим, вы попали в дыру - все начинается с "горизонта событий". Это внешняя поверхность черной дыры, сферическая граница, на которой достигается баланс между силой гравитационного поля и усилиями света, пытающегося покинуть черную дыру. Если пересечь горизонт событий, вырваться будет уже невозможно.
Здесь есть две возможности: вы падаете за горизонт событий совершенно невредимым, или вы попадете в выжженную тень космического пепла из-за излучения Хокинга. Тепловое излучение испускается черными дырами на горизонте событий из-за квантовых эффектов и названо в честь известного физика Стивена Хокинга, который правильно предсказал его существование.
Согласно общей теории относительности Эйнштейна, все произойдет по первому сценарию - вы плавно проплывете мимо горизонта событий в черную дыру, не получив даже удара или ожога. Это потому, что технически вы находитесь в свободном падении, а в свободном падении вы не чувствуете гравитации - и проживаете остаток своей естественной жизни довольно мирно - до тех пор, пока у вас не закончится жизнеобеспечение, то есть вы не приблизитесь к сингулярности. Так как по мере приближения к сингулярности гравитация становится заметно сильнее, а падаете вы ногами вперед, ноги будут подвергаться более сильной гравитационной силе, чем голова, и будут растягивать вас до тех пор, пока молекулы вашего организма просто не разорвутся на части.
Не очень приятный финал, но у ученых есть блестящий термин для этого эффекта - "спагеттификация".
Кто-то, наблюдающий за вами, никогда не сможет увидеть, как вы пересекаете горизонт событий, потому что, как только вы пройдете его, свет, который вы отражаете, больше не сможет ускользнуть от него. Однако в теории они увидят, что вы все медленнее и медленнее падаете к горизонту событий и становитесь красным (чем ближе вы приближаетесь, тем сильнее отклоняется свет в сторону инфракрасного конца электромагнитного спектра, и тем труднее ему вырваться из гравитации черной дыры).
Но технически это не имеет значения - что вы должны сделать, чтобы не нарушались законы квантовой физики, так это остаться за пределами черной дыры. Ведь эти законы гласят, что информация не может быть потеряна - даже если это означает, что вы сгорели дотла!
Обе точки зрения будут разными, но обе верны с научной точки зрения и происходят одновременно. Допустим, вы попали в дыру - все начинается с "горизонта событий". Это внешняя поверхность черной дыры, сферическая граница, на которой достигается баланс между силой гравитационного поля и усилиями света, пытающегося покинуть черную дыру. Если пересечь горизонт событий, вырваться будет уже невозможно.
Здесь есть две возможности: вы падаете за горизонт событий совершенно невредимым, или вы попадете в выжженную тень космического пепла из-за излучения Хокинга. Тепловое излучение испускается черными дырами на горизонте событий из-за квантовых эффектов и названо в честь известного физика Стивена Хокинга, который правильно предсказал его существование.
Согласно общей теории относительности Эйнштейна, все произойдет по первому сценарию - вы плавно проплывете мимо горизонта событий в черную дыру, не получив даже удара или ожога. Это потому, что технически вы находитесь в свободном падении, а в свободном падении вы не чувствуете гравитации - и проживаете остаток своей естественной жизни довольно мирно - до тех пор, пока у вас не закончится жизнеобеспечение, то есть вы не приблизитесь к сингулярности. Так как по мере приближения к сингулярности гравитация становится заметно сильнее, а падаете вы ногами вперед, ноги будут подвергаться более сильной гравитационной силе, чем голова, и будут растягивать вас до тех пор, пока молекулы вашего организма просто не разорвутся на части.
Не очень приятный финал, но у ученых есть блестящий термин для этого эффекта - "спагеттификация".
Кто-то, наблюдающий за вами, никогда не сможет увидеть, как вы пересекаете горизонт событий, потому что, как только вы пройдете его, свет, который вы отражаете, больше не сможет ускользнуть от него. Однако в теории они увидят, что вы все медленнее и медленнее падаете к горизонту событий и становитесь красным (чем ближе вы приближаетесь, тем сильнее отклоняется свет в сторону инфракрасного конца электромагнитного спектра, и тем труднее ему вырваться из гравитации черной дыры).
Но технически это не имеет значения - что вы должны сделать, чтобы не нарушались законы квантовой физики, так это остаться за пределами черной дыры. Ведь эти законы гласят, что информация не может быть потеряна - даже если это означает, что вы сгорели дотла!
Какая же реальность верна?
Правда в том, что ученые годами изучают природу черных дыр и никак не могут решить, какая из описанных реальностей верна, поскольку такой выбор нарушит один из научных законов, которые мы принимаем как факт.
Физики называют эту загадку "информационным парадоксом черной дыры".
И последний вопрос. Может ли черная дыра внезапно появиться рядом с Землей и поглотить ее? Тут можно успокоиться. Черные дыры не кружат по космосу, сея повсюду хаос и поглощая космическое вещество. Землю нельзя затянуть в черную дыру, поскольку рядом с нашей солнечной системой черной дыры нет - достаточно близко, чтобы это произошло.
А может Солнце исчезнуть и образовать черную дыру? Нет, никогда. Просто потому, что Солнце - недостаточно большая звезда для этого. И даже если бы такое произошло, гравитация образовавшейся черной дыры была бы такой же, как у нашего Солнца, а Земля, как и любая другая планета в нашей солнечной системе, продолжала бы вращаться вокруг нее точно так же, как и сейчас.
Физики называют эту загадку "информационным парадоксом черной дыры".
И последний вопрос. Может ли черная дыра внезапно появиться рядом с Землей и поглотить ее? Тут можно успокоиться. Черные дыры не кружат по космосу, сея повсюду хаос и поглощая космическое вещество. Землю нельзя затянуть в черную дыру, поскольку рядом с нашей солнечной системой черной дыры нет - достаточно близко, чтобы это произошло.
А может Солнце исчезнуть и образовать черную дыру? Нет, никогда. Просто потому, что Солнце - недостаточно большая звезда для этого. И даже если бы такое произошло, гравитация образовавшейся черной дыры была бы такой же, как у нашего Солнца, а Земля, как и любая другая планета в нашей солнечной системе, продолжала бы вращаться вокруг нее точно так же, как и сейчас.
Источник: — переведено специально для fishki.net
Ссылки по теме:
- Как выглядит мир глазами животных
- Что это за штука? 40 загадочных предметов и их назначение
- 20 малоизвестных, но немаловажных фактов о нашем мире
- Как выглядит самый крупный вулкан Солнечной системы
- 25 занимательных фактов из серии "Сегодня я узнал, что..."
Новости партнёров
реклама
К сингулярности от горизонта событий объект будет падать бесконечно
Сейчас мне уже 40 и я только в синих дырах пропадаю....
Всё равно, что открыть миру электричество, глядя только на молнии, без практических подходов. С такими первооткрывательскими возможностями до сих пор со шпагами сейчас бы ходили и ездили на лошадях.
Странно что из "интерстеллара" не оказалось в посте фотки. На фильмом очень серьезно работали с научной точки зрения. При чем выиграли в этом и кинематографисты, и ученые консультанты. Ща нагуглю...
Консультантом фильма был Кип Торн – американский физик и астроном, один из главных мировых экспертов по общей теории относительности и друг Стивена Хокинга, лауреат Нобелевской премии по физике 2017 года за экспериментальную регистрацию гравитационных волн. Он предложил Кристоферу Нолану следовать двум правилам. Первое – в фильме должны соблюдаться все хорошо изученные законы физики. Второе – все фантастические предположения и допущения должны основываться на актуальных физических теориях. Благодаря этому, в кинокартине практически отсутствуют грубые научные ошибки.
Для создания пространственно-временного туннеля и черной дыры Кип Торн работал вместе с Полом Дж. Франклином и его командой в Double Negative. Они получали от ученого теоретические материалы, по которым были созданы новые компьютерные программы, точно моделирующие эти явления. Обработка некоторых кадров занимала до 100 часов. В результате этого труда Торн написал две научных работы: одну в области астрофизики, а другую в области компьютерной графики. Также ученый открыл для себя новые особенности поведения света вблизи горизонта событий черной дыры. Вот так наука помогает искусству, а искусство – науке.
PS. Статья очень интересная. Для ознакомления:
https://www.mirf.ru/kino/interstellar-nauchny-film/https://www.mirf.ru/kino/interstellar-nauchny-film/