Visata kažką sunaikina skirtingais būdais. Jei bandysite sulaikyti kvėpavimą erdvėje, jūsų plaučiai sprogs; Jei įkvėpsite kiekvieną oro molekulę, prarasite sąmonę. Kai kuriose vietose jūs atšilsite, praradę paskutinę kūno šilumą; kitiems bus taip karšta, kad jūsų kūno atomai virsta plazma. Tačiau iš visų būdų, kaip Visata atsikrato daiktų, smagiausia yra nusiųsti ją į juodąją skylę.
- „Salik.biz“
Kas yra ne tik „Event Horizon“?
Pagal mūsų sunkio teoriją - bendrąją Einšteino reliatyvumo teoriją - juodosios skylės savybes lemia trys dalykai. Būtent:
- Masė, arba bendras medžiagos kiekis ir lygiavertis energijos kiekis (pagal formulę E = mc2), kurios eina į juodosios skylės susidarymą ir augimą iki dabartinės būsenos.
- Įkrova arba bendrasis elektros krūvis, esantis juodojoje skylėje iš visų teigiamai ir neigiamai įkrautų objektų, kurie pateko į juodąją skylę per visą jos gyvavimo istoriją.
- Kampinis impulsas (momentas) arba sukimasis - tai viso sukimosi, kurį juodoji skylė turi savo prigimties, suma.
Realybėje visos juodosios skylės, kurios fiziškai egzistuoja mūsų visatoje, turi turėti dideles mases, nemažą kampinio impulso kiekį ir nereikšmingus krūvius. Dėl to padėtis nepaprastai sudėtinga.
Kai paprastai įsivaizduojame juodąją skylę, įsivaizduojame paprastą jos versiją, kurią apibūdina tik jos masė. Jis turi įvykio horizontą, supantį vieną tašką, ir plotą, supantį tą tašką, už kurio šviesa negali patekti. Ši sritis yra visiškai sferinė ir turi ribas, skiriančias zonas, iš kurių gali patekti šviesa ir iš kurių ji negali: įvykio horizontas. Įvykio horizontas yra tam tikru atstumu (Schwarzschild spinduliu) nuo išskirtinumo visomis kryptimis vienu metu.
Reklaminis vaizdo įrašas:
Tai yra supaprastinta realios juodosios skylės versija, tačiau puiki vieta pradėti galvoti apie fiziką, vykstančią dviejose skirtingose vietose: už įvykio horizonto ir įvykio horizonto viduje.
Už įvykio horizonto sunkio jėgos elgiasi taip, kaip įprasta. Erdvė pasislenka esant masei, dėl kurios kiekvienas visatos objektas įsibėgėja link centrinio išskirtinumo. Jei ramiai būtumėte dideliu atstumu nuo juodosios skylės ir leistumėte daiktui į ją patekti, ką jūs pamatytumėte?
Darant prielaidą, kad sugebėjote nejudėti, pamatysite krintantį objektą lėtai įsibėgėjantį link jūsų juodosios skylės. Tai paspartės įvykio horizonto link, po to nutiks kažkas keisto. Jums atrodys, kad jis sulėtėja, išnyksta ir tampa raudonesnis. Bet jis visiškai neišnyks. Tai tik priartės prie jo: jis taps nuobodu, raudonas ir sunkiau aptinkamas. Visada galite pamatyti, jei pažvelgiate pakankamai atidžiai.
Dabar įsivaizduokime tą patį scenarijų, bet šį kartą įsivaizduokime, kad tu esi tas pats objektas, patenkantis į juodąją skylę. Patirtis bus visiškai kitokia.
Renginio horizontas padidės daug greičiau, nei tikėjotės, nes sustiprės erdvės kreivumas. Erdvė yra tokia išlenkta aplink įvykio horizontą, kad pamatysite daugybę visatos, esančios iš išorės, vaizdų, tarsi ji būtų atspindėta ir apversta.
Ir perėję įvykio horizontą, jūs ne tik vis tiek galėsite pamatyti išorinę visatą, bet ir dalį visatos įvykio horizonte. Paskutinėmis akimirkomis erdvė atrodys visiškai lygi.
Kas yra juodojoje skylėje?
Viso to fizika yra sudėtinga, tačiau skaičiavimus gana paprastus ir elegantiškiausius darbus atliko Andrew Hamiltonas iš Kolorado universiteto, remdamasis 2000 m. Pabaigos ir 2010 m. Remdamasis šiais skaičiavimais, Hamiltonas taip pat sukūrė daugybę įspūdingų vaizdų, ką pamatysite patenkančią į juodąją skylę.
Išnagrinėję šiuos rezultatus, galime padaryti daugybę išvadų, iš kurių daugelis yra nelogiškos. Norėdami pabandyti juos įprasminti, turite pakeisti tai, kaip vaizduojate erdvę. Paprastai mes galvojame apie tai kaip nejudrų audinį ir manome, kad stebėtojas kažkur „nusileidžia“. Tačiau įvykio horizonte visada esate kelyje. Erdvė juda nuolat - tarsi pakreipimas - nuolat judindama viską link išskirtinumo.
Ir viskas juda taip greitai, kad net jei su begaline jėga įsibėgėsite tiesiai iš išskirtinumo, vis tiek nukrisite centro link. Objektai, esantys už įvykio horizonto, vis tiek teiks jums šviesą iš visų krypčių, tačiau iš įvykio horizonto galėsite pamatyti tik dalelę objektų.
Liniją, apibrėžiančią ribą tarp to, ką gali pamatyti bet kuris stebėtojas, matematiškai apibūdina kardioidas, kur komponentas, kurio didžiausias spindulys liečia įvykio horizontą, o komponentas, kurio mažiausias spindulys yra ties išskirtinumu. Tai reiškia, kad išskirtinumas, net kaip taškas, nebūtinai sujungia viską, kas į jį patenka, su visa kita. Jei jūs ir aš patenkame į įvykio horizontą iš skirtingų krypčių tuo pačiu metu, mes niekada nematysime vienas kito šviesos po įvykio horizonto kirtimo.
To priežastis yra nuolat judantis pačios Visatos audinys. Įvykio horizonto erdvė juda greičiau nei šviesa, todėl niekas negali ištrūkti iš juodosios skylės. Štai kodėl pataikę į juodąją skylę galite pamatyti keistus dalykus, pavyzdžiui, kelis to paties objekto vaizdus.
Tai galite suprasti uždavę klausimą: kur yra išskirtinumas?
Iš juodosios skylės įvykių horizonto, kad ir kuria kryptimi judėtumėte, jūs susidursite su pačiu išskirtinumu. Todėl, keista, išskirtinumas atsiranda visomis kryptimis. Jei jūsų kojos nukreiptos į pagreičio kryptį, pamatysite jas ne tik priešais save, bet ir virš jūsų. Visa tai nesunku apskaičiuoti, nors ir labai nelogiška. Ir tai tik supaprastintam atvejui: nesisukanti juodoji skylė.
Dabar pereikime prie fiziškai įdomaus atvejo: kai juodoji skylė sukasi. Juodosios skylės yra skolingos medžiagų sistemoms, tokioms kaip žvaigždės, kurios visada sukasi tam tikru lygiu. Mūsų visatoje (ir apskritai reliatyvumas) kampinis impulsas yra absoliutus uždaras bet kurios uždaros sistemos dydis; nėra galimybės jo atsikratyti. Kai materijos sankaupos suyra mažesniu nei įvykio horizonto spinduliu, kampinis impulsas yra įstrigęs jos viduje, kaip ir masė.
Čia pateiktas sprendimas bus daug sudėtingesnis. Einšteinas pateikė bendrąjį reliatyvumą 1915 m., O Karlas Schwarzschildis po kelių mėnesių, 1916 m. Pradžioje, sukūrė nesisukančios juodosios skylės sprendimą. Bet kitas šios problemos modeliavimo realistiškesnis žingsnis - ten, kur juodoji skylė turi kampinį momentą, o ne tik masę - buvo žengtas tik 1963 m., Kai Roy Kerras 1963 m. Rado tikslų sprendimą.
Yra keli esminiai ir svarbūs skirtumai tarp naivesnio ir paprastesnio Schwarzschildo sprendimo ir nuo realistiškesnio ir sudėtingesnio Kerro sprendimo. Tarp jų:
- Vietoj vieno sprendimo, kur yra įvykio horizontas, besisukančioje juodojoje skylėje yra du matematiniai sprendimai: vidinis ir išorinis įvykių horizontas.
- Už išorinio įvykio horizonto yra vieta, vadinama ergosfera, kurioje pati erdvė juda sukimosi greičiu, lygiu šviesos greičiui, ir jame esančios dalelės patiria didžiulį pagreitį.
- Yra didžiausias leistinas kampinio impulso ir masės santykis; jei impulsas yra per stiprus, juodoji skylė spinduliuos šią energiją (per gravitacinę spinduliuotę), kol ji nukris iki ribos.
- Ir įdomiausia: išskirtinumas juodosios skylės centre yra nebe taškas, o vienmatis žiedas, kurio spindulį lemia juodosios skylės masė ir kampinis momentas.
Atsižvelgiant į visa tai, kas atsitiks, kai pateksite į juodąją skylę? Taip, tai tas pats, kas atsitiks, jei patenkate į nesisukančią juodąją skylę, išskyrus tai, kad visa erdvė elgiasi ne taip, tarsi kristų centrinio išskirtinumo link. Vietoj to, erdvė taip pat elgiasi taip, tarsi ji judėtų sukimosi kryptimi, tarsi besisukantis piltuvas. Kuo didesnis kampinio impulso ir masės santykis, tuo greičiau jis sukasi.
Tai reiškia, kad pamatę, kad kažkas patenka į juodąją skylę, pamatysite, kad jis tampa ne tik blankesnis ir raudonesnis, bet ir sukimosi kryptimi yra suteptas žiedu ar disku. Jei pateksite į juodąją skylę, būsite susuktas kaip karuselė, traukianti jus centro link. Ir kai pasieksite išskirtinumą, tai bus žiedas; skirtingos jūsų kūno dalys sutiks išskirtinumą - vidiniame Kero juodosios skylės paviršiaus paviršiuje - skirtingomis erdvės koordinatėmis. Pamažu nustosite matyti kitas savo kūno dalis.
Svarbiausias dalykas, kurį jums reikia suprasti iš viso to, yra tas, kad pats erdvės audinys juda, o įvykio horizontas yra apibrėžiamas kaip vieta, kurioje net judėdami šviesos greičiu, kuria pasirinkta kryptimi, neišvengiamai susidursite. su išskirtinumu.
Andrew Hamiltono vizualizacijos yra geriausi ir tiksliausi to, kas nutinka, kai patenki į juodąją skylę, modeliai, ir tokie nelogiški, kad juos reikia žiūrėti vėl ir vėl, kol pradedi ką nors suprasti (tikrai nepradėk). Tai yra beprotiška ir gražu, o jei esate pakankamai drąsus, kad kada nors skristumėte į juodąją skylę ir peržengtumėte įvykio horizontą, tai bus paskutinis dalykas, kurį jūs kada nors matėte.
Ilja Khel