Mustad augud on võib-olla universumi kõige salapärasemad objektid. Need on nii tihedad, et gravitatsioonijõud ei lase mitte millelgi, isegi mitte valgusel, mustast august välja pääseda. Füüsikud on avastanud palju musti auke, alates väikestest kuni ülimassiivseteni, miljoneid või miljardeid päikesemasse. Sündmushorisondi oluline omadus – et valgus ei saa seda ületada – loob ruumis piiri: kui selle ületad, oled hukule määratud sattuma singulaarsusse. Aga mida sa näed, kui kukud musta auku? Kas tuli kustub või jääb? Füüsikud teavad vastust ja see meeldib teile.
Meie oma galaktika keskmes oleme näinud tähti liikumas ümber 4 miljoni Päikese massiga keskpunkti, mis ei kiirga valgust. See objekt, Sagittarius A*, on selge musta augu kandidaat, mida saame selle orbiidil olevaid tähti mõõtes otse kindlaks teha.
Kuid on väga kummalisi asju, mis juhtuvad, kui jõuate musta augu horisondile, ja need muutuvad veelgi veidramaks, kui te seda ületate. On põhjus, miks kui olete selle nähtamatu barjääri ületanud, ei saa te sellest kunagi lahkuda. Ja pole vahet, mis klassi musta auk teid sisse imes, milline kosmoselaev üritab teid sealt välja viia või midagi muud. Üldrelatiivsusteooria on tõsine asi, eriti kui tegemist on mustade aukudega. Põhjus on seotud Einsteini suurima saavutusega: see on seotud sellega, KUIDAS must auk moonutab aegruumi.
Kui olete mustast august väga kaugel, on ruumi kangas vähem kumer. Tegelikult, kui olete mustast august väga kaugel, on selle gravitatsioon eristamatu ühestki teisest massist, olgu selleks neutrontäht, tavaline täht või lihtsalt hajus gaasipilv. Aegruum võib olla kõver, kuid kaugelt saab aru vaid massi olemasolust, teadmata selle massi jaotust. Aga kui oma silmaga vaadata, siis gaasipilve, tähe või neutrontähe asemel on keskel täiesti must kera, mis valgust ei kiirga.
See sfääriline piirkond, mida tuntakse sündmuste horisondina, ei ole midagi füüsilist, vaid pigem teatud suurusega ruumipiirkond, kust valgus ei pääse välja. Võib eeldada, et kaugelt vaadates tundub, et musta augu suurus on see, mis see tegelikult on. Teisisõnu, kui satud mustale augule lähedale, näeb see ruumi taustal välja nagu täiesti must auk, mille piire mööda valgust moonutatakse.
Maa massiga musta augu jaoks oleks see kera pisike: raadiusega suurusjärgus 1 sentimeeter; ja Päikese massiga musta augu puhul on selle sfääri raadius umbes 3 kilomeetrit. Kui skaleerida massi (ja suurust) ülimassiivse musta auguni – nagu meie galaktika keskmes –, saad planeedi orbiidi või hiiglasliku punase tähe, nagu Betelgeuse, suuruse.
Mis juhtub, kui jõuate lähedale ja kukute lõpuks musta auku?
Eemalt vaadates vastab geomeetria, mida näete, teie ootusi ja arvutusi. Kuid kui liigute oma täiuslikult disainitud ja hävimatus kosmoselaevas edasi, hakkate mustale augule lähenedes märkama midagi kummalist. Kui jagada enda ja tähe vaheline kaugus pooleks, paistab tähe nurk kaks korda suuremana. Kui lühendada vahemaad veerandini, on see neli korda suurem. Kuid mustad augud on erinevad.
Erinevalt kõigist teistest objektidest, millega olete harjunud ja mis näivad muutuvat suuremaks, mida lähemale jõuate, kasvab must auk tänu ruumi uskumatule kumerusele palju kiiremini.
Meie Maa vaatenurgast näib galaktika keskmes asuv must auk pisike, mille raadius mõõdetakse mikrokaaresekundites. Kuid võrreldes GR-is arvutatud naiivse raadiusega tundub see ruumi kõveruse tõttu 150% suurem. Kui jõuate sellele lähedale, on selleks ajaks, kui sündmuste horisont on taevas täiskuu suurune, neli korda suurem. Põhjus on muidugi selles, et aegruum muutub mustale augule lähemale jõudes üha kõveramaks.
Ja vastupidi, musta augu vaadeldav ala kasvab järjest suuremaks; selleks ajaks, kui olete sellest mõne Schwarzschildi raadiuses, on must auk kasvanud nii suureks, et varjab peaaegu kogu laeva ettevaate. Tavalised geomeetrilised objektid nii ei käitu.
Kui lähenete sisemisele stabiilsele ringikujulisele orbiidile – mis on 150% sündmuste horisondi raadiusest – märkate, et teie laeva ettevaade muutub täiesti mustaks. Niipea, kui te selle täpselt ületate, hakkab isegi teie selja taga kõik pimedusse vajuma. Jällegi on see seotud sellega, kuidas erinevatest punktidest pärit valgusteed liiguvad läbi selle väga kõvera aegruumi.
Siinkohal, kui te pole sündmuste horisonti ületanud, saate siiski väljuda. Kui rakendate piisavalt kiirendust sündmuste horisondist eemale, võite põgeneda selle gravitatsioonist ja naasta ohutusse aegruumi, mis on eemal mustast august. Teie gravitatsiooniandurid annavad teile teada, kus keskpunkti suunas langev gradient muutub tasaseks, kus on näha tähevalgust.
Kuid kui langete pidevalt sündmuste horisondi poole, näete lõpuks, et tähevalgus kahaneb teie taga pisikeseks täpiks, muutes gravitatsioonilise sinise nihke tõttu värvi siniseks. Viimasel hetkel, kui ületate sündmuste horisondi, muutub see punkt punaseks, valgeks ja seejärel siniseks, kui kosmilise mikrolaine ja raadiolainete taust nihkub nähtavale spektrile.
Ja siis... saabub pimedus. Mitte midagi. Sündmuste horisondi seest ei pääse teie laevani välisuniversumi valgus. Nüüd mäletate oma laeva võimsaid mootoreid ja mõtlete, kuidas saaksite neid sellest lõksust põgenemiseks kasutada. Te mäletate, millises suunas singulaarsus asus, ja proovite määrata gravitatsiooni gradienti selle suunas. Seda eeldusel, et sinu taga või ees pole muud ainet ega valgust.
Mis on üllatav, isegi kui teiega koos palju valgust sündmuste horisondist kaugemale jõuab - näete "poolt" nähtavast universumist -, on teiega pardal ka gravitatsiooniandurid. Ja kui ületate sündmuste horisondi, valgusega või ilma, juhtub midagi kummalist.
Teie andurid ütlevad teile, et gravitatsioonigradient, mis läheb singulaarsuse poole, on kõikjal ja igas suunas. Isegi singulaarsusele vastupidises suunas.
Kuidas on see võimalik?
Ja niimoodi, sest olete sündmuste horisondi taga, otse selles. Iga valguskiir, mida te praegu kiirgate, läheb singulaarsuse suunas; sa oled liiga sügaval mustas augus, et see kuhugi mujale jõuda.
Kui kaua kulub pärast silmapiiri ületamist ülimassiivses mustas augus, et olla selle keskmes? Uskuge või mitte, kuigi sündmuste horisont võib meie võrdlusraamistikus olla valgustunnise läbimõõduga, kulub singulaarsuse saavutamiseks vaid umbes 20 sekundit. Tugevalt kumer ruum on kohutav asi.
Mis kõige hullem, igasugune kiirendus viib teid singulaarsusele veelgi kiiremini lähemale. Selles etapis ei ole võimalik ellujäämisaega pikendada. Singulaarsus eksisteerib igas suunas, kuhu iganes sa vaatad. Vastupanu on asjatu.
31. jaanuar 2018 Gennadi
Kujutage ette, kuidas peaks välja nägema kukkumine Schwarzschildi musta auku. Vabalt gravitatsioonijõudude mõjul langev keha on kaaluta olekus. Kukkuv keha kogeb loodete jõudude toimet, mis venitavad keha radiaalsuunas ja suruvad kokku puutujasuunas. Nende jõudude suurusjärk kasvab ja kipub lõpmatuseni. Mingil õigel hetkel ületab keha sündmuste horisondi. Kehaga koos langeva vaatleja seisukohalt ei erista seda hetke mitte millegagi, kuid nüüd pole enam tagasitulekut. Keha satub kaela (selle raadius on keha asukohapunktis), mis tõmbub kokku nii kiiresti, et sealt ei ole enam võimalik enne lõpliku kokkuvarisemise hetkeni välja lennata (see on singulaarsus), isegi liigub valguse kiirusel.
Vaatleme nüüd keha musta auku langemise protsessi kauge vaatleja vaatenurgast. Olgu näiteks keha helendav ja lisaks saadab teatud sagedusel signaale tagasi. Algul näeb kaugvaatleja, et keha, olles vabalangemise protsessis, kiireneb järk-järgult gravitatsiooni mõjul keskme poole. Keha värvus ei muutu, tuvastatud signaalide sagedus on peaaegu konstantne. Kui keha aga hakkab lähenema sündmuste horisondile, kogevad kehast tulevad footonid üha enam gravitatsioonilist punanihet. Lisaks kulgevad gravitatsioonivälja tõttu kõik füüsikalised protsessid kauge vaatleja vaatenurgast üha aeglasemalt kui gravitatsiooniline ajadilatatsioon: ilma pöörlemiseta radiaalkoordinaadile r fikseeritud kell läheb aeglasemalt kui lõpmatult kauged ajad.
Näib, et keha - äärmiselt lamedal kujul - aeglustub, lähenedes sündmuste horisondile, ja lõpuks praktiliselt peatub. Signaali sagedus langeb järsult. Keha kiiratava valguse lainepikkus kasvab kiiresti, nii et valgus muutub kiiresti raadiolaineteks ja seejärel madalsageduslikeks elektromagnetvõnkudeks, mida pole enam võimalik fikseerida. Vaatleja ei näe kunagi keha ületamas sündmuste horisonti ja selles mõttes kestab musta auku kukkumine lõputult. Siiski on hetk, millest alates ei saa kauge vaatleja enam langevat keha mõjutada. Selle keha järele saadetud valguskiir ei jõua sellele kas üldse kunagi järele või jõuab järele juba horisondi taha. Lisaks jõuab keha ja sündmuste horisondi vaheline kaugus, samuti lapiku (välisvaatleja seisukohalt) keha "paksus" kiiresti Plancki pikkuseni ja (matemaatilisest vaatenurgast). ) väheneb jätkuvalt. Reaalse füüsilise vaatleja jaoks (juhtmõõtmine Plancki veaga) võrdub see asjaoluga, et musta augu mass suureneb langeva keha massi võrra, mis tähendab, et sündmuste horisondi raadius suureneb ja langev keha on piiratud aja jooksul sündmuste horisondi "sees". Gravitatsioonilise kollapsi protsess näeb kauge vaatleja jaoks välja sarnane. Algul kihutab aine tsentri poole, kuid sündmuste horisondi lähedal hakkab see järsult aeglustuma, selle kiirgus läheb raadioulatusse ja selle tulemusena näeb kauge vaatleja, et täht on kustunud. .
Musta augu mõiste on kõigile teada – kooliõpilastest eakateni, seda kasutatakse ulme- ja ilukirjanduses, kollases meedias ja teaduskonverentsidel. Kuid mitte kõik ei tea, mis need augud täpselt on.
Mustade aukude ajaloost
1783 Esimese hüpoteesi sellise nähtuse nagu must auk olemasolu kohta esitas 1783. aastal inglise teadlane John Michell. Oma teoorias ühendas ta kaks Newtoni loomingut – optika ja mehaanika. Michelli idee oli järgmine: kui valgus on pisikeste osakeste voog, siis nagu kõik teised kehad, peaksid ka osakesed kogema gravitatsioonivälja külgetõmmet. Selgub, et mida massiivsem on täht, seda raskem on valgusel oma külgetõmbejõule vastu seista. 13 aastat pärast Michelli esitas prantsuse astronoom ja matemaatik Laplace (tõenäoliselt sõltumatult oma Briti kolleegist) sarnase teooria.
1915. aasta Kõik nende tööd jäid aga kuni 20. sajandi alguseni välja nõudmata. 1915. aastal avaldas Albert Einstein üldise relatiivsusteooria ja näitas, et gravitatsioon on aine poolt põhjustatud aegruumi kõverus ning mõni kuu hiljem kasutas Saksa astronoom ja teoreetiline füüsik Karl Schwarzschild seda konkreetse astronoomilise probleemi lahendamiseks. Ta uuris Päikese ümber kõvera aegruumi struktuuri ja avastas uuesti mustade aukude fenomeni.
(John Wheeler lõi termini "mustad augud")
1967. aastal Ameerika füüsik John Wheeler visandas ruumi, mida saab kortsuda nagu paberitükki lõpmata väikeseks punktiks ja nimetas termini "must auk".
1974. aastal Briti füüsik Stephen Hawking tõestas, et kuigi mustad augud neelavad ainet tagasi, võivad nad kiirata kiirgust ja lõpuks aurustuda. Seda nähtust nimetatakse "Hawkingi kiirguseks".
2013. aasta Viimased uuringud pulsaride ja kvasarite kohta ning kosmilise mikrolaine taustkiirguse avastamine on lõpuks võimaldanud kirjeldada mustade aukude kontseptsiooni. 2013. aastal jõudis gaasipilv G2 mustale augule väga lähedale ja tõenäoliselt neeldub see, unikaalse protsessi jälgimine pakub suurepäraseid võimalusi mustade aukude tunnuste uuteks avastusteks.
(Massiivne objekt Ambur A *, selle mass on 4 miljonit korda suurem kui Päikesel, mis tähendab tähtede parve ja musta augu teket)
2017. aasta. Rühm teadlasi mitme riigi koostööprojektist Event Horizon Telescope, mis ühendas kaheksat Maa mandrite eri punktidest pärit teleskoopi, teostas vaatlusi musta augu kohta, mis on ülimassiivne objekt ja asub galaktikas M87 ehk Neitsi tähtkujus. Objekti mass on 6,5 miljardit (!) Päikese massi, mis on hiiglaslikult kordades suurem kui massiivne objekt Ambur A *, võrdluseks on läbimõõt veidi väiksem kui kaugus Päikesest Pluutoni.
Vaatlused viidi läbi mitmes etapis, alates 2017. aasta kevadest ja 2018. aasta perioodidel. Infohulk arvutati petabaitides, mis tuli seejärel dešifreerida ja saada ehtne pilt ülikaugest objektist. Seetõttu kulus kõigi andmete eelskannimiseks ja üheks tervikuks liitmiseks veel tervelt kaks aastat.
2019 Andmed dekodeeriti edukalt ja toodi nähtavale, saades kõigi aegade esimese musta augu kujutise.
(Esimene pilt mustast august M87 galaktikas Neitsi tähtkujus)
Pildi eraldusvõime võimaldab näha objekti keskel tagasipöördumispunkti varju. Pilt saadi eriti pika baasjoonega interferomeetriliste vaatluste tulemusena. Need on ühe objekti nn sünkroonsed vaatlused mitmest raadioteleskoobist, mis on omavahel võrguga ühendatud ja asuvad maakera eri paigus, suunatud ühes suunas.
Mis on mustad augud tegelikult?
Nähtuse lakooniline seletus kõlab nii.
Must auk on aegruumi piirkond, mille gravitatsiooniline külgetõmme on nii tugev, et ükski objekt, sealhulgas valguskvant, ei saa sealt lahkuda.
Must auk oli kunagi massiivne täht. Kuni termotuumareaktsioonid säilitavad selle soolestikus kõrge rõhu, jääb kõik normaalseks. Kuid aja jooksul energiavarud ammenduvad ja taevakeha hakkab oma gravitatsiooni mõjul kahanema. Selle protsessi viimane etapp on tähe tuuma kokkuvarisemine ja musta augu teke.
- 1. Musta augu joa väljutamine suurel kiirusel
- 2. Aineketas kasvab mustaks auguks
- 3. Must auk
- 4. Musta augu piirkonna üksikasjalik skeem
- 5. Leitud uute vaatluste suurus
Kõige levinum teooria ütleb, et sarnaseid nähtusi on igas galaktikas, sealhulgas meie Linnutee keskmes. Augu tohutu gravitatsioon suudab enda ümber hoida mitut galaktikat, takistades neil üksteisest eemaldumast. "Katvusala" võib olla erinev, kõik sõltub mustaks auguks muutunud tähe massist ja võib olla tuhandeid valgusaastaid.
Schwarzschildi raadius
Musta augu peamine omadus on see, et ükski aine, mis sinna satub, ei saa kunagi tagasi pöörduda. Sama kehtib ka valguse kohta. Oma tuumas on augud kehad, mis neelavad täielikult kogu neile langeva valguse ega kiirga enda oma. Sellised objektid võivad visuaalselt paista absoluutse pimeduse klombidena.
- 1. Aine liigub poole valguse kiirusega
- 2. Footonirõngas
- 3. Sisemine footonrõngas
- 4. Sündmuste horisont mustas augus
Lähtudes Einsteini üldisest relatiivsusteooriast, ei saa keha enam tagasi pöörduda, kui keha läheneb augu keskpunktist kriitilisele kaugusele. Seda kaugust nimetatakse Schwarzschildi raadiuseks. Mis täpselt selles raadiuses toimub, pole täpselt teada, kuid on olemas kõige levinum teooria. Arvatakse, et kogu musta augu aine on koondunud lõpmatult väikesesse punkti ja selle keskel on lõpmatu tihedusega objekt, mida teadlased nimetavad ainsuse häiringuks.
Kuidas see musta auku kukub
(Pildil näeb Ambur A * must auk välja kui ülihea valguskobar)
Mitte nii kaua aega tagasi, 2011. aastal, avastasid teadlased gaasipilve, andes sellele lihtsa nime G2, mis kiirgab ebatavalist valgust. Selline sära võib tekitada hõõrdumist gaasis ja tolmus, mis on põhjustatud musta augu Ambur A * toimest ja mis pöörlevad selle ümber akretsiooniketta kujul. Nii saame me vaatlejateks hämmastavale nähtusele, milleks on gaasipilve neeldumine ülimassiivse musta augu poolt.
Hiljutiste uuringute kohaselt toimub mustale augule lähim lähenemine 2014. aasta märtsis. Saame uuesti luua pildi sellest, kuidas see põnev vaatemäng välja näeb.
- 1. Kui see esimest korda andmetesse ilmub, meenutab gaasipilv tohutut gaasi- ja tolmupalli.
- 2. Nüüd, 2013. aasta juuni seisuga, on pilv mustast august kümnete miljardite kilomeetrite kaugusel. See kukub sellesse kiirusega 2500 km / s.
- 3. Eeldatakse, et pilv möödub mustast august, kuid pilve esi- ja tagaservadele mõjuva külgetõmbe erinevusest põhjustatud tõusulaine pikenevad üha enam.
- 4. Pärast pilve purunemist ühineb suurem osa sellest suure tõenäosusega Sagittarius A* ümber paikneva akretsioonikettaga, tekitades selles lööklaineid. Temperatuur tõuseb mitme miljoni kraadini.
- 5. Osa pilvest kukub otse musta auku. Keegi ei tea täpselt, mis sellest ainest saab, kuid eeldatakse, et kukkumise käigus kiirgab see võimsaid röntgenikiirte voogusid ja keegi teine seda ei näe.
Video: must auk neelab gaasipilve
(Arvutisimulatsioon selle kohta, kui suure osa G2 gaasipilvest hävitab ja tarbib must auk Sagittarius A*)
Mis on musta augu sees
On olemas teooria, mis väidab, et sees olev must auk on praktiliselt tühi ja kogu selle mass on koondunud uskumatult väikesesse punkti, mis asub selle keskmes - singulaarsuses.
Teise pool sajandit eksisteerinud teooria järgi läheb kõik, mis musta auku kukub, teise universumisse, mis asub mustas augus endas. Nüüd pole see teooria peamine.
Ja on veel kolmas, kõige moodsam ja sitkem teooria, mille kohaselt kõik, mis musta auku langeb, lahustub selle pinnal, mis on määratud sündmuste horisondiks, olevate nööride vibratsioonis.
Mis on siis sündmuste horisont? Musta augu sisse on võimatu vaadata isegi ülivõimsa teleskoobiga, sest isegi hiiglaslikku kosmilisse lehtrisse sattunud valgusel pole võimalust tagasi tulla. Kõik see, mida saab kuidagi kaaluda, on selle vahetus läheduses.
Sündmushorisont on pinna tingimuslik joon, mille alt ei pääse miski (ei gaas, tolm, tähed ega valgus). Ja see on väga salapärane punkt, kust universumi mustades aukudes enam tagasi pole.
Mustade aukude teabeparadoks on teadlasi hämmingus aastakümneid. See mõistatus on tekitanud lugematuid vaidlusi selle üle, mis tegelikult juhtub, kui satute musta auku. Et seda paradoksi oleks lihtsam mõista, vaatame hüpoteetilise Lucy näidet. Lenned koos Lucyga musta auku ja viimasel sekundil otsustab ta sinna mitte jõuda. Nad otsustasid jääda kõrvale ja vaadata, mis sinuga järgmiseks juhtub. Lucy näeb, et mustale augule lähenedes hakkab teie keha aeglaselt venima ja jaguneb lõpuks aatomiteks. Ta arvab, et olete surnud, ja tänab saatust, et teid ei kuulanud ega järginud.
Aga oota. Ju see lugu ei lõpe nii. Tegelikult jääte ellu ja jätkate vajumist üha sügavamale musta augu lõpmatusse. See, mis teiega edasi saab, ei ole meie küsimuse mõte. Kõige huvitavam on see, et jääd ellu, kuigi Lucy nägi sind suremas.
Kuidas on see võimalik? See on näide musta augu teabe paradoksist. See pole illusioon ja Lucy pole mõistust kaotanud. See on tõesti võimalik. Vähemalt teoreetiliselt. Must auk on koht, kus meile teadaolevad füüsikaseadused ei kehti. Ühe eelduse kohaselt jaguneb reaalsus teie ja Lucy jaoks musta auku sisenedes kaheks osaks.
spagetistumine
Teise hüpoteesi kohaselt hakkate kohe, kui ületate musta augu sündmuste horisondi, kogema gravitatsiooni mõjul võimsat venitust. Musta augu keskmesse kukkumisel mõjutavad teie keha jõud, mis lõpuks rebivad teid väikesteks tükkideks (pigem isegi osakesteks).
Veelgi enam, kui kukud enne peaga musta auku, on see kehast nii kaugel, et hakkad välja nägema nagu spagetid. Alumine rida on kiirenduse erinevus raskusjõu tõttu kukkumisel, mis mõjutab teie pead ja jalgu. See vahe on nii suur, et venitad välja nagu spagetid või nuudlid. Seetõttu ilmus isegi termin spagettimine.
Valguse, ruumi ja aja moonutamine
Esimene asi, mida keegi märkab enne musta augu sündmuste horisonti jõudmist, on see, kui erinevaks muutuvad valgus, ruum ja aeg. Niipea kui sa sisse jõuad, lakkavad sinu jaoks olemast teadaolevad füüsikaseadused ja jõustuvad hoopis teised jõud.
Musta augu keskmes asuva singulaarsuse tekitatud lõpmatu gravitatsioonitase võib moonutada ruumi, pöörata aega ja muuta valgust tundmatuseni. Seetõttu on teie ettekujutus sellest, mis praegu toimub, täiesti erinev sellest, mis toimus enne sündmuste horisonti sisenemist. Muidugi kestab see täpselt hetkeni, mil oled lõputust pimedusest täielikult haaratud ega suuda enam üldse midagi tajuda.
Ajas reisimine
Suurimad füüsikud, nagu Einstein ja Hawking, väitsid omal ajal, et tulevikku reisimine on võimalik mustade aukude siseseadusi ära kasutades. Nagu varem mainitud, lakkavad musta augu sees toimimast tavapärased füüsikaseadused ning peaosa saavad hoopis teised. Üks asi, mis muudab mustad augud meie maailmast erinevaks, on see, kuidas nendes aeg möödub.
Musta augu sees olev gravitatsioon on nii võimas, et suudab painutada mitte ainult ruumi, vaid ka aega. Seda arvestades võib oletada, et ajalõim avab võimaluse selles rännata. Kui õpime ära kasutama nii silmatorkavat erinevust sündmuste horisondi sees ja väljaspool asuva ruumi vahel, siis suure tõenäosusega võime gravitatsioonilise aja dilatatsiooni tõttu rännata tulevikku, kus sina jääd endiselt nooreks, samas kui su sõbrad juba vanaks jääma.
Muidugi ei tohiks me unustada, et me pole veel välja mõelnud mitte ainult viisi, kuidas läbi mustade aukude rännata, me isegi ei tea, kuidas nendeni jõuda ja mis veelgi olulisem, seda kõike üle elada.
Sinuga ei juhtu midagi
Kui meil on ühel päeval valida, millisest mustast august läbi reisida, siis suure tõenäosusega peaksime valima mõne ülimassiivse musta augu või Kerri musta augu.
Kui suudame kunagi jõuda meie galaktika keskmes asuvasse musta auku, mis on umbes 25 000 valgusaasta kaugusel ja mis on meie Päikesest umbes 4,3 miljonit korda massiivsem, siis võiksime seda teha meie jaoks täiesti ohutul viisil. tervis. läbima seda. Selle idee kontseptsioon seisneb selles, et augu gravitatsioonijõud, mis mõjutavad seda, kes soovib sinna kukkuda, on üsna tähtsusetud, kuna sündmuste horisont asub musta augu keskpunktist palju kaugemal. Nii saate sündmuste horisondi sees ellu jääda ja surra ainult nälja ja vedelikupuuduse tõttu ning võib-olla ka selle tõttu, et satud lõpuks singulaarsusse. Siin saad panustada sellele, mis enne saab, sest täpsemat vastust veel pole.
Veelgi enam, teoreetiliselt on võimalik ellu jääda ja ülejäänud elu elada Kerri mustas augus, mis on täiesti ainulaadne musta augu tüüp, mille teooria pakkus esmakordselt välja 1963. aastal Uus-Meremaa matemaatik ja astrofüüsik Roy Kerr. . Siis pakkus ta välja, et kui surevatest kaksikneutrontähtedest tekivad mustad augud, siis on võimalik sellisesse musta auku täiesti vigastamata pääseda, kuna tsentrifugaaljõud takistab singulaarsuse tekkimist selle keskmes. Singulaarsuse puudumine musta augu keskmes tähendaks omakorda seda, et te ei peaks kartma lõpmatuid gravitatsioonijõude ja võiksite ellu jääda.
Einsteini sõnul ei saa te päris lõpuni aru, mis toimub
Einstein soovitas, et kui saavutate teatud vabalanguse taseme, saate gravitatsioonijõudude mõju (või isegi pigem tajumise) tühistada. See tähendab, et kui vabalangemises olev inimene ei tunne enam oma raskust, ei paista kõik, mis temaga koos musta auku visatakse, kukkuvat. Pigem tundub, et ta tõuseb.
Einstein arendas selle idee välja ja tuletas sellest maailmakuulsa üldrelatiivsusteooria, ehk tema kõige edukama idee. Ja võib-olla on see teie jaoks kõige õnnelikum mõte, kui kukute musta auku. Isegi kui sa langed jumal teab millesse, ei saa sa ikkagi aru, et sa langed, kuni sa langed singulaarsusse. Kui aga sel hetkel keegi suudab sind kõrvalt jälgida, siis ta kindlasti näeb, et sa kukud. Kõik see on seotud tajuga. Kõik, mis teid ümbritseb, langeb teie suhtes (ja selle tulemusena ei saa te aru, et kukute), samas kui kõigi nende jaoks, kes teile järgnevad, see nii ei ole.
valge auk
Teatavasti neelavad mustad augud lõpuks absoluutselt kõike, mis nende sündmuste horisonti satub. Isegi valgus ei pääse traagilise saatuse eest. Vähem teada on see, mis juhtub kõigi nende hukule määratud osakestega edasi. Ühe teooria kohaselt saab kõik, mis ühest otsast musta auku siseneb, teisest otsast välja. Ja see teine ots on nn valge auk.
Muidugi pole veel keegi valgeid auke näinud (ja ausalt öeldes ka musti. Nende olemasolust teame vaid tänu nende võimsale gravitatsioonilisele mõjule), seega ei saa keegi kindlalt väita, kas need ka tegelikult valged on. Kuid põhjus, miks neid nii kutsutakse, on see, et valged augud on täpselt vastupidised mustadele aukudele. Selle asemel, et neelata kõike enda ümber, sülitavad nad välja kõik, mis nende sees on. Ja nagu musta augu puhul, millest sa ei pääse selle sündmuste horisonti sattudes, nii on ka valge auguga. Täpselt vastupidi: te ei pääse sellesse.
Lühidalt: valge auk sülitab alternatiivsesse universumisse kõik, mida must auk tarbis. See teooria on mingil määral pannud füüsikud kaaluma võimalust, et valged augud on meie universumi loomise aluseks, nagu me seda teame. Ja kui te kunagi kukute musta auku ja jääte kuidagi ellu ning suudate teiselt poolt alternatiivse universumi valge augu kaudu väljuda, siis ei saa te kunagi meie universumisse naasta.
Jälgite universumi arengulugu
Nagu varem mainitud, võivad mustad augud tekkida ilma singulaarsuseta nende keskel. Selle asemele tuleb keskusesse nn ussiauk. Kui leiame viisi ussiaugust läbi reisimiseks, oleme suure tõenäosusega tunnistajaks universumi evolutsiooni ajaloole, mida saab jälgida kuni selleni, mis asub ussiaugu teises otsas. See näeb välja nagu keegi mängiks lõpmatus edasikerimises videot universumi ajaloost.
Kahjuks saab see lugu ikkagi halva lõpu. Mida kiiremini pilt liigub, seda kiiremini jõuate oma surmale lähemale. Valgus muutub üha rohkem siniseks ja laetuks, kuni olete selle kiirgusest täielikult elusalt röstitud.
Reis paralleeluniversumisse
Kui ühel päeval satud teadlikult või kogemata musta auku, on esimene asi, mida teha, proovida ringi vaadata. Ehk leiad siit väljapääsu, kes teab. Isegi kui selgub, et universumisse, kust tulite, tagasipöördumine ei õnnestu, ei pruugi paralleeluniversumisse sattumine teie teekonnale nii halb lõpp olla.
Füüsikud väidavad, et kui jõuate musta augu singulaarsuseni, võib see olla teie jaoks omamoodi sild selle ja alternatiivse reaalsuse ehk niinimetatud "paralleeluniversumi" vahel. Selles uues universumis toimuv jääb meie kujutlusvõime mõistatuseks ja väljaks. Mõned teooriad viitavad isegi sellele, et on olemas lõpmatu arv alternatiivseid universumeid, millest igaüks sisaldab võrdsel arvul täiesti erinevaid "sina".
Kas olete kunagi mõelnud valikute peale, mida olete oma elus teinud? Mis juhtuks, kui sa ei saaks seda tööd, vaid seda tööd, tutvuksid selle tüdruku või poisiga, selle asemel, et iga päev arvuti taga istuda? Kas te oleksite saanud rikkamaks või vaesemaks, kui te poleks teinud või teinud seda, mida teilt kunagi paluti? Nii et alternatiivses universumis on teil võimalus seda teada saada.
Sinust saab osa universumist
Hawking soovitas kunagi, et teatud osakesed, mis sisenevad musta auku, läbivad teatud tüüpi filtreerimisprotsessi positiivselt ja negatiivselt laetud osakesteks. Need osakesed imenduvad mustasse auku väga aeglaselt. Sellesse sukeldumisel kaotavad negatiivselt laetud osakesed oma massi. Positiivselt laetud osakestel on piisavalt energiat, et jääda kiirgusena mustast august väljapoole.
Hawkingi sõnul kaotavad mustad augud aeglaselt, kuid kindlalt oma massi ja lähevad kuumaks. Lõpuks nad plahvatavad ja hajutavad oma sisu, mida nimetatakse Hawkingi kiirguseks, tagasi universumisse. See, vähemalt teoreetiliselt, tähendab, et sinust võib saada osa universumist, nagu aatomituhast uuesti sündinud Fööniks.
Boonus: sa lihtsalt... sured
Mõnikord meeldib meile väga ignoreerida sündmuse kõige ilmsemaid ja kohutavamaid tagajärgi, olles pimestatud rõõmsamate kokkusattumuste tõenäosusest.
Nii sadistlik, kui see ka ei kõla, on teie musta auku kukkumise kõige tõenäolisem tulemus see, et isegi enne, kui te mõistate oma kohalolekut selles, ei jää teie sees isegi tolmu. Teil pole isegi aega aru saada, et olete olnud tunnistajaks sellele, millest füüsikud räägivad kui võtmest universumi saladuste mõistmiseks.
Need jäävad teadlastele endiselt mõistatuseks, vaidlustades kaasaegse füüsika postulaadid. Vaevalt me mõistame nende olemasolu põhimõtet ja praktiliselt ei mõista, mis nad tegelikult on ja mida nad teevad. Ja seda on võimatu teada. Vähemalt praeguse tehnoloogia taseme juures, mis inimkonnal on. Meil jääb üle vaid neid jälgida ja teha oletusi, milleks nad võimelised on. Üks populaarsemaid küsimusi mustade aukude kohta on: mida sa ootad, kui satud musta auku? Analüüsime 10 kõige kohutavamat teooriat, mis sellele küsimusele vastavad.
Kloonimine
Mustade aukude teabeparadoks on teadlasi hämmingus aastakümneid. See mõistatus on tekitanud lugematuid vaidlusi selle üle, mis tegelikult juhtub, kui satute musta auku. Et seda paradoksi oleks lihtsam mõista, vaatame hüpoteetilise Lucy näidet. Lendad end koos Lucyga musta auku ja viimasel sekundil otsustab ta sinna mitte jõuda ning vaatab nüüd, kuidas sind sellesse imetakse. Lucy näeb, et mustale augule lähenedes hakkab teie keha aeglaselt venima ja lõpuks jagunema aatomiteks. Lucy arvab, et sa surid ja on saatusele tänulik, et ta sind ei kuulanud ega jälitanud.
Oodake siiski. Ju see lugu ei lõpe nii. Te jääte tegelikult ellu ja jätkate sügavamale musta augu lõpmatusse minemist. See, mis teiega järgmiseks juhtub, ei ole meie küsimuse olemus. Kõige huvitavam on see, et sa jäid ellu, kuigi Lucy nägi sind suremas.
See on musta augu teabe paradoks. See pole illusioon ja Lucy pole mõistust kaotanud. Nii see tegelikult on. Füüsikaseadused ütlevad meile, et võite olla korraga nii surnud väljaspool musta auku kui ka elus selle sees. Mõned teadlased väidavad, et see pole üldse paradoks, kuna lihtsalt ei saa korraga jälgida kahte reaalsust. Teised osutavad selle paradoksi võimalikule lahendusele kloonimisele (teise olemasolu võimalusele teises reaalsuses), kuigi see eirab kvantmehaanika seadusi teabe salvestamise protsessi kohta.
Selle paradoksi lahendamiseks pole kindlat vastust (veel). Võib-olla suudab inimkond tuhandete aastate pärast aru saada, mis tegelikult toimub. Küll aga on juba kindlalt teada, et Lucyt ei tasu enam reisidele kaasa võtta.
spagetistumine
On olemas ettepanek, et niipea, kui jõuate musta augu sündmuste horisonti, hakkate kogema võimsat venitust, mille põhjustab suur loodete jõud väga tugevas ebaühtlases gravitatsiooniväljas. Niipea, kui hakkate musta auku kukkuma, hakkavad teie kehale mõjuma jõud, mis lõpuks rebivad teid väikesteks tükkideks (pigem isegi osakesteks).
Veelgi enam, kui kukud enne peaga musta auku, on see kehast nii kaugel, et hakkad välja nägema nagu spagetid. Alumine rida on raskusjõust tingitud kiirenduse erinevus, mis mõjutab teie pead ja jalgu. See tuleb nii kolossaalne, et venitad välja nagu spagetid või nuudlid, kui tahad. Sellest ka nimi spagettimine.
Valguse, ruumi ja aja moonutamine
Esimene asi, mida keegi märkab enne musta augu sündmuste horisonti jõudmist, on see, kui erinevaks muutuvad valgus, ruum ja aeg. Niipea kui sa sisse jõuad, lakkavad sinu jaoks olemast füüsikaseadused (need, mis on meile teada) ja hakkavad kehtima hoopis teised jõud.
Musta augu keskmes asuva singulaarsuse tekitatud lõpmatu gravitatsioonitase võib moonutada ruumi, pöörata aega ja muuta valgust tundmatuseni. Seetõttu on teie ettekujutus sellest, mis praegu toimub, täiesti erinev sellest, mis toimus enne sündmuste horisonti sisenemist. Muidugi kestab see täpselt hetkeni, mil oled lõputust pimedusest täielikult haaratud ega suuda enam üldse midagi tajuda.
Ajas reisimine
Meie planeedil elanud suurimad füüsikud, nagu Einstein ja Hawking, väitsid omal ajal teooriat, et ajarännak tulevikku on võimalik mustade aukude siseseadusi kasutades. Nagu varem mainitud, lakkavad mustas augus kehtivad tavalised füüsikaseadused ja peaosa saavad hoopis teised. Üks asi, mis muudab mustad augud meie maailmast erinevaks, on see, kuidas aeg neis voolab.
Musta augu sees olev gravitatsioon on nii võimas, et võib aega väänata. Seda arvestades võib oletada, et ajalõim avab võimaluse selles rännata. Seega, kui õpime kasutama selliseid silmatorkavaid erinevusi sündmuste horisondi sees ja väljaspool asuva ruumi vahel, siis üsna tõenäoliselt võime gravitatsioonilise aja dilatatsiooni tõttu minna tulevikku, kus teie jääte endiselt nooreks, samas kui teie sõbrad juba vanaks jääma.
Muidugi ei tohiks me unustada, et me pole veel välja mõelnud mitte ainult viisi, kuidas läbi mustade aukude rännata, me isegi ei tea, kuidas nendeni jõuda ja mis veelgi olulisem, seda kõike üle elada.
Sinuga ei juhtu midagi
Kui meil on ühel päeval valida, millisest mustast august läbi reisida, siis suure tõenäosusega peaksime valima mõne ülimassiivse musta augu või Kerri musta augu.
Kui suudame kunagi jõuda meie galaktika keskmes asuvasse musta auku, mis on umbes 25 000 valgusaasta kaugusel ja mis on meie Päikesest umbes 4,3 miljonit korda massiivsem, siis võiksime seda teha meie jaoks täiesti ohutul viisil. tervis. läbima seda. Selle idee kontseptsioon seisneb selles, et augu gravitatsioonijõud, mis mõjutavad seda, kes soovib sinna kukkuda, on üsna tähtsusetud, kuna sündmuste horisont asub musta augu keskpunktist palju kaugemal. Nii saate sündmuste horisondi sees ellu jääda ja surra ainult nälja ja vedelikupuuduse tõttu ning võib-olla ka selle tõttu, et satud lõpuks singulaarsusse. Siin saad panustada sellele, mis enne saab, sest täpsemat vastust veel pole.
Veelgi enam, teoreetiliselt on võimalik ellu jääda ja ülejäänud elu elada Kerri mustas augus, mis on täiesti ainulaadne musta augu tüüp, mille teooria pakkus esmakordselt välja 1963. aastal Uus-Meremaa matemaatik ja astrofüüsik Roy Kerr. . Siis pakkus ta välja, et kui surevatest kaksikneutrontähtedest tekivad mustad augud, siis on võimalik sellisesse musta auku täiesti vigastamata pääseda, kuna tsentrifugaaljõud takistab singulaarsuse tekkimist selle keskmes. Singulaarsuse puudumine musta augu keskmes tähendaks omakorda seda, et te ei peaks kartma lõpmatuid gravitatsioonijõude ja võiksite ellu jääda.
Einsteini sõnul ei saa te päris lõpuni aru, mis toimub
Einstein soovitas, et kui saavutate teatud vabalanguse taseme, saate gravitatsioonijõudude mõju (või isegi pigem tajumise) tühistada. See tähendab, et kui vabalangemises olev inimene ei tunne enam oma raskust, ei paista kõik, mis temaga koos musta auku visatakse, kukkuvat. Pigem tundub, et ta tõuseb.
Einstein arendas selle idee välja ja tuletas sellest maailmakuulsa üldrelatiivsusteooria, ehk tema kõige edukama idee. Ja võib-olla on see teie jaoks kõige õnnelikum mõte, kui kukute musta auku. Isegi kui sa langed jumal teab millesse, ei saa sa ikkagi aru, et sa langed, kuni sa langed singulaarsusse. Kui aga sel hetkel keegi suudab sind kõrvalt jälgida, siis ta kindlasti näeb, et sa kukud. Kõik see on seotud tajuga. Kõik, mis teid ümbritseb, langeb teie suhtes (ja selle tulemusena ei saa te aru, et kukute), samas kui kõigi nende jaoks, kes teile järgnevad, see nii ei ole.
valge auk
Teatavasti neelavad mustad augud lõpuks absoluutselt kõike, mis nende sündmuste horisonti satub. Isegi valgus ei pääse traagilise saatuse eest. Vähem teada on see, mis juhtub kõigi nende hukule määratud osakestega edasi. Ühe teooria kohaselt saab kõik, mis ühest otsast musta auku siseneb, teisest otsast välja. Ja see teine ots on nn valge auk.
Muidugi pole veel keegi valgeid auke näinud (ja ausalt öeldes ka musti. Nende olemasolust teame vaid tänu nende võimsale gravitatsioonilisele mõjule), seega ei saa keegi kindlalt väita, kas need ka tegelikult valged on. Kuid põhjus, miks neid nii kutsutakse, on see, et valged augud on täpselt vastupidised mustadele aukudele. Selle asemel, et neelata kõike enda ümber, sülitavad nad välja kõik, mis nende sees on. Ja nagu musta augu puhul, millest sa ei pääse selle sündmuste horisonti sattudes, nii on ka valge auguga. Täpselt vastupidi: te ei pääse sellesse.
Lühidalt: valge auk sülitab alternatiivsesse universumisse kõik, mida must auk tarbis. See teooria on mingil määral pannud füüsikud kaaluma võimalust, et valged augud on meie universumi loomise aluseks, nagu me seda teame. Ja kui te kunagi kukute musta auku ja jääte kuidagi ellu ning suudate teiselt poolt alternatiivse universumi valge augu kaudu väljuda, siis ei saa te kunagi meie universumisse naasta.
Jälgite universumi arengulugu
Nagu varem mainitud, võivad mustad augud tekkida ilma singulaarsuseta nende keskel. Selle asemele tuleb keskusesse nn ussiauk. Kui leiame viisi ussiaugust läbi reisimiseks, oleme suure tõenäosusega tunnistajaks universumi evolutsiooni ajaloole, mida saab jälgida kuni selleni, mis asub ussiaugu teises otsas. See näeb välja nagu keegi mängiks lõpmatus edasikerimises videot universumi ajaloost.
Kahjuks saab see lugu ikkagi halva lõpu. Mida kiiremini pilt liigub, seda kiiremini jõuate oma surmale lähemale. Valgus muutub üha rohkem siniseks ja laetuks, kuni olete selle kiirgusest täielikult elusalt röstitud.
Reis paralleeluniversumisse
Kui ühel päeval satud teadlikult või kogemata musta auku, on esimene asi, mida teha, proovida ringi vaadata. Ehk leiad siit väljapääsu, kes teab. Isegi kui selgub, et universumisse, kust tulite, tagasipöördumine ei õnnestu, ei pruugi paralleeluniversumisse sattumine teie teekonnale nii halb lõpp olla.
Füüsikud väidavad, et kui jõuate musta augu singulaarsuseni, võib see olla teie jaoks omamoodi sild selle ja alternatiivse reaalsuse ehk niinimetatud "paralleeluniversumi" vahel. Selles uues universumis toimuv jääb meie kujutlusvõime mõistatuseks ja väljaks. Mõned teooriad viitavad isegi sellele, et on olemas lõpmatu arv alternatiivseid universumeid, millest igaüks sisaldab võrdsel arvul täiesti erinevaid "sina".
Kas olete kunagi mõelnud valikute peale, mida olete oma elus teinud? Mis juhtuks, kui sa ei saaks seda tööd, vaid seda tööd, tutvuksid selle tüdruku või poisiga, selle asemel, et iga päev arvuti taga istuda? Kas te oleksite saanud rikkamaks või vaesemaks, kui te poleks teinud või teinud seda, mida teilt kunagi paluti? Nii et alternatiivses universumis on teil võimalus seda teada saada.
Sinust saab osa universumist
Hawking soovitas kunagi, et teatud osakesed, mis sisenevad musta auku, läbivad teatud tüüpi filtreerimisprotsessi positiivselt ja negatiivselt laetud osakesteks. Need osakesed imenduvad mustasse auku väga aeglaselt. Sellesse sukeldumisel kaotavad negatiivselt laetud osakesed oma massi. Positiivselt laetud osakestel on piisavalt energiat, et jääda kiirgusena mustast august väljapoole.
Hawkingi sõnul kaotavad mustad augud aeglaselt, kuid kindlalt oma massi ja lähevad kuumaks. Lõpuks nad plahvatavad ja hajutavad oma sisu, mida nimetatakse Hawkingi kiirguseks, tagasi universumisse. See, vähemalt teoreetiliselt, tähendab, et sinust võib saada osa universumist, nagu aatomituhast uuesti sündinud Fööniks.
Boonus: sa lihtsalt... sured
Mõnikord meeldib meile väga ignoreerida sündmuse kõige ilmsemaid ja kohutavamaid tagajärgi, olles pimestatud rõõmsamate kokkusattumuste tõenäosusest.
Nii sadistlik, kui see ka ei kõla, on teie musta auku kukkumise kõige tõenäolisem tulemus see, et isegi enne, kui te mõistate oma kohalolekut selles, ei jää teie sees isegi tolmu. Teil pole isegi aega mõista, mida olete näinud, millest füüsikud räägivad kui mõistmise võtmest.
Jaga oma sotsiaalvõrgustikus👇
