Vaaleat mustat aukot. Mustan aukon vaara. Linnunradan galaksin keskellä on valtava musta aukko.

Eräänä päivänä Stephen Hawking yllytti tiedeyhteisöä julistamalla, että mustia aukkoja ei ole olemassa. Pikemminkin ne eivät ole ollenkaan sitä, mitä aiemmin ajateltiin.

Tutkijan (jota kuvataan teoksessa "Information Preservation and Weather Predictions for Black Holes") mukaan mustat aukot voivat olla olemassa ilman ns. "tapahtumahorisonttia", jonka yli mikään ei pääse pakoon. Hawking uskoo, että mustat aukot pitävät valoa ja tietoa vain hetken ja sitten "sylkevät" takaisin avaruuteen, kuitenkin melko vääristyneessä muodossa.

Till tiedeyhteisö sulattaa uutta teoriaa, päätimme muistuttaa lukijaamme siitä, mitä tähän asti on pidetty "mustana aukon tosiasiana". Joten tähän asti uskottiin, että:

Mustat aukot saivat nimensä, koska ne imevät valoa, joka koskettaa sen rajoja eivätkä heijasta sitä.

Mustalla aukolla, joka muodostuu sillä hetkellä, kun tarpeeksi puristettu ainemassa muuttaa tilaa ja aikaa, on tietty pinta, jota kutsutaan "tapahtumahorisonttiksi", joka merkitsee pistettä, josta ei ole paluuta.

Kellot käyvät hitaammin lähellä meren pintaa kuin merenpinnalla avaruusasema, ja vielä hitaammin mustien aukkojen lähellä. Sillä on jotain tekemistä painovoiman kanssa.

Lähin musta aukko on noin 1600 valovuoden päässä.

Galaksimme on täynnä mustia aukkoja, mutta lähin, joka teoreettisesti pystyy tuhoamaan vaatimattoman planeettamme, on kaukana omastamme. aurinkokunta.

Linnunradan galaksin keskellä on valtava musta aukko.

Se sijaitsee 30 tuhannen valovuoden etäisyydellä Maasta, ja sen koko on yli 30 miljoonaa kertaa aurinkomme koko.

Mustat aukot haihtuvat lopulta

Uskotaan, että mustasta aukosta ei pääse pakoon mikään. Ainoa poikkeus tästä säännöstä on säteily. Joidenkin tutkijoiden mukaan mustat aukot lähettävät säteilyä ja menettävät massaa. Tämän prosessin seurauksena musta aukko voi kadota kokonaan.

Mustat aukot on muotoiltu palloiksi, eivät suppiloiksi.

Useimmissa oppikirjoissa näet mustia aukkoja, jotka näyttävät suppiloilta. Tämä johtuu siitä, että ne on kuvattu painovoiman kaivon näkökulmasta. Todellisuudessa ne ovat enemmän kuin pallo.

Mustan aukon lähellä kaikki on vääristynyt

Mustat aukot pystyvät vääntämään tilaa, ja koska ne pyörivät, vääristymä pahenee niiden pyöriessä.

Musta aukko voi tappaa kamalalla tavalla

Vaikka näyttää itsestään selvältä, että musta aukko on yhteensopimaton elämän kanssa, useimmat ihmiset ajattelevat, että heidät vain murskattaisiin siellä. Ei välttämättä. Todennäköisimmin venyttyisit kuoliaaksi, koska kehosi osa, joka ensimmäisenä saavutti "tapahtumahorisontin", vaikuttaisi merkittävästi. suuri vaikutus painovoima.

Mustat aukot eivät aina ole mustia

Vaikka ne tunnetaan mustuudestaan, kuten aiemmin sanoimme, ne säteilevät itse asiassa sähkömagneettisia aaltoja.

Mustat aukot eivät voi vain tuhota

Tietysti useimmissa tapauksissa on. On kuitenkin olemassa lukuisia teorioita, tutkimuksia ja ehdotuksia siitä, että mustia aukkoja voidaan todellakin mukauttaa energia- ja avaruusmatkoiksi.

Mustien aukkojen löytäminen ei kuulu Albert Einsteinille

Albert Einstein elvytti mustien aukkojen teorian vasta vuonna 1916. Kauan ennen sitä, vuonna 1783, John Mitchell-niminen tiedemies kehitti tämän teorian. Tämä tapahtui sen jälkeen, kun hän pohti, voisiko painovoima tulla niin vahvaksi, etteivät edes kevyet hiukkaset pääsisi pakoon sitä.

Mustat aukot kumisevat

Vaikka tyhjiö avaruudessa ei todellakaan välitä ääniaallot, jos kuuntelet erikoissoittimilla, voit kuulla ilmakehän häiriöäänet. Kun musta aukko vetää jotain sisään, sen tapahtumahorisontti kiihdyttää hiukkasia valonnopeuteen asti, ja ne aiheuttavat huminaa.

Mustat aukot voivat synnyttää elämän syntymiselle välttämättömiä alkuaineita

Tutkijat uskovat, että mustat aukot luovat elementtejä, kun ne hajoavat subatomisiksi hiukkasiksi. Nämä hiukkaset pystyvät luomaan heliumia raskaampia alkuaineita, kuten rautaa ja hiiltä, ​​sekä monia muita elämän muodostamiseen tarvittavia elementtejä.

Mustat aukot eivät vain "niele", vaan myös "sylkevät ulos"

Mustat aukot ovat tunnettuja siitä, että ne imevät kaiken lähellä tapahtumahorisonttiaan. Kun jotain putoaa mustaan ​​aukkoon, se puristuu niin hirveällä voimalla, että yksittäiset komponentit puristuvat ja lopulta hajoavat subatomisiksi hiukkasiksi. Jotkut tutkijat ehdottavat, että tämä aine poistetaan sitten niin sanotusta "valkoisesta aukosta".

Mistä tahansa asiasta voi tulla musta aukko

Tekniseltä kannalta katsottuna tähdistä ei voi tulla mustia aukkoja. Jos autosi avaimet pienennetään äärettömään pieneen pisteeseen säilyttäen samalla niiden massa, niiden tiheys saavuttaisi tähtitieteellisen tason ja niiden painovoima kasvaisi uskomattoman paljon.

Fysiikan lait epäonnistuvat mustan aukon keskellä

Teorioiden mukaan mustan aukon sisällä oleva aine puristuu äärettömään tiheyteen, jolloin tila ja aika lakkaavat olemasta. Kun näin tapahtuu, fysiikan lait hajoavat, yksinkertaisesti siksi, että ihmismieli ei pysty kuvittelemaan esinettä, jolla on nolla tilavuus ja ääretön tiheys.

Mustat aukot määräävät tähtien määrän

Joidenkin tutkijoiden mukaan tähtien määrää maailmankaikkeudessa rajoittaa mustien aukkojen määrä. Tämä johtuu siitä, kuinka ne vaikuttavat kaasupilviin ja alkuaineiden muodostumiseen niissä universumin osissa, joissa syntyy uusia tähtiä.

Ei ole olemassa kauneudeltaan lumoavampaa kosmista ilmiötä kuin mustat aukot. Kuten tiedät, esine sai nimensä, koska se pystyy absorboimaan valoa, mutta ei heijasta sitä. Valtavan vetovoiman vuoksi mustat aukot imevät kaiken, mikä on lähellä niitä - planeetat, tähdet, avaruusromut. Tämä ei kuitenkaan ole kaikki, mitä mustista aukoista pitäisi tietää, koska niitä on monia ihmeelliset faktat heistä.

Mustilla aukoilla ei ole paluuta

Pitkään uskottiin, että kaikki, mikä putoaa mustan aukon alueelle, jää siihen, mutta viimeaikaisen tutkimuksen tulos on ollut, että jonkin ajan kuluttua musta aukko "sylkee" kaiken sisällön avaruuteen, mutta eri muodossa kuin alkuperäinen. Tapahtumahorisontti, jota pidettiin paluupisteenä avaruusobjekteja, osoittautui vain väliaikaiseksi suojaksi, mutta tämä prosessi on hyvin hidasta.

Maata uhkaa musta aukko

Aurinkokunta on vain osa ääretöntä galaksia, jossa on valtava määrä mustia aukkoja. Osoittautuu, että kaksi heistä uhkaa myös maapalloa, mutta onneksi ne sijaitsevat kaukana - n. 1600 valovuotta. Ne löydettiin galaksista, joka syntyi kahden galaksin yhdistämisen seurauksena.


Tutkijat näkivät mustia aukkoja vain siksi, että ne olivat lähellä aurinkokuntaa röntgenteleskoopin avulla, joka pystyy kaappaamaan röntgenkuvat näiden avaruusobjektien lähettämiä. Mustat aukot, koska ne ovat vierekkäin ja käytännössä sulautuvat yhdeksi, kutsuttiin yhdellä nimellä - Chandra hindumytologian kuun jumalan kunniaksi. Tutkijat luottavat siihen, että Chandrasta tulee pian sellainen valtavan painovoiman vuoksi.

Mustat aukot voivat kadota ajan myötä

Ennemmin tai myöhemmin kaikki mustan aukon sisältö karkaa ja jäljelle jää vain säteily. Menettää massaa, mustat aukot pienenevät ajan myötä ja katoavat sitten kokonaan. Avaruusobjektin kuolema on hyvin hidasta, ja siksi on epätodennäköistä, että kukaan tutkijoista pystyisi näkemään kuinka musta aukko pienenee ja sitten katoaa. Stephen Hawking väitti, että avaruudessa oleva reikä on erittäin puristettu planeetta, ja ajan myötä se haihtuu, alkaen vääristymän reunoista.

Mustien reikien ei tarvitse näyttää mustilta

Tutkijat väittävät, että koska avaruusobjekti imee valohiukkasia itseensä heijastamatta niitä, mustalla aukolla ei ole väriä, vain sen pinta paljastaa - tapahtumahorisontin. Gravitaatiokentällä se peittää kaiken takanaan olevan avaruuden, mukaan lukien planeetat ja tähdet. Mutta samaan aikaan, koska planeetat ja tähdet imeytyvät mustan aukon pinnalle spiraalissa esineiden valtavan liikkumisnopeuden ja niiden välisen kitkan vuoksi, ilmaantuu hehku, joka voi kirkkaampi kuin tähdet. Tämä on kokoelma kaasuja, tähtipölyä ja muuta ainetta, jonka musta aukko imee. Joskus musta aukko voi myös lähettää sähkömagneettisia aaltoja ja siksi olla näkyvissä.

Mustia aukkoja ei synny tyhjästä, niiden perusta on sammunut tähti.

Tähdet hehkuvat avaruudessa fuusiopolttoaineensa ansiosta. Kun se päättyy, tähti alkaa jäähtyä ja muuttuu vähitellen valkoisesta kääpiöstä mustaksi. Jäähtyneen tähden sisällä paine alkaa laskea. Painovoiman vaikutuksesta kosminen kappale alkaa kutistua. Tämän prosessin seurauksena tähti näyttää räjähtävän, kaikki sen hiukkaset lentävät erilleen avaruudessa, mutta samaan aikaan gravitaatiovoimat jatkavat toimintaansa ja houkuttelevat viereisiä avaruusobjekteja, jotka sitten imeytyvät siihen, mikä lisää tähtivoimaa. musta aukko ja sen koko.

Supermassiivinen musta aukko

Musta aukko, kymmeniä tuhansia kertoja suurempi kuin aurinko, sijaitsee aivan Linnunradan keskustassa. Tiedemiehet kutsuivat sitä Jousimies, ja se sijaitsee kaukana Maasta 26 000 valovuotta. Tämä galaksin alue on erittäin aktiivinen ja imee suurella nopeudella kaiken sen lähellä olevan. Hän "sylkee" myös usein sammuneita tähtiä.


Yllättävää on se, että mustan aukon keskimääräinen tiheys, vaikka sen valtava koko huomioi, voi olla jopa yhtä suuri kuin ilman tiheys. Kun mustan aukon säde, eli sen vangitsemien kohteiden lukumäärä, kasvaa, mustan aukon tiheys pienenee, ja tämä selittyy yksinkertaisilla fysiikan laeilla. Siten avaruuden suurimmat kappaleet voivat itse asiassa olla yhtä kevyitä kuin ilma.

Musta aukko voisi luoda uusia universumeja

Huolimatta siitä, kuinka oudolta se kuulostaakin, varsinkin kun otetaan huomioon se tosiasia, että mustat aukot todella imevät ja tuhoavat kaiken ympärillä, tiedemiehet ajattelevat vakavasti, että nämä avaruusobjektit voivat käynnistää uuden universumin syntymisen. Joten, kuten tiedät, mustat aukot eivät vain ime ainetta, vaan voivat myös vapauttaa sitä tiettyinä aikoina. Mikä tahansa mustasta aukosta ulos tullut hiukkanen voi räjähtää ja tästä tulee uusi alkuräjähdys, ja hänen teoriansa mukaan universumimme ilmestyi sellaiseksi, joten on mahdollista, että aurinkokunta, joka on olemassa tänään ja jossa Maa pyörii, jossa asuu valtava määrä ihmisiä, syntyi kerran massiivisesta mustasta aukosta.

Aika kuluu hyvin hitaasti mustan aukon lähellä.

Kun esine tulee lähelle mustaa aukkoa, riippumatta sen massasta, sen liike alkaa hidastua ja tämä johtuu siitä, että itse mustassa aukossa aika hidastuu ja kaikki tapahtuu hyvin hitaasti. Tämä johtuu mustan aukon valtavasta gravitaatiovoimasta. Samalla se, mitä mustassa aukossa tapahtuu, tapahtuu riittävän nopeasti, koska jos tarkkailija katsoisi mustaa aukkoa sivulta, hänestä näyttäisi siltä, ​​​​että kaikki siinä tapahtuvat prosessit etenevät hitaasti, mutta jos hän joutuisi sen suppilo, gravitaatiovoimat repivät sen välittömästi osiin.

Mustat aukot ovat aina olleet tutkijoiden mielenkiintoisimpia havaintokohteita. Koska ne ovat maailmankaikkeuden suurimpia esineitä, ne ovat samanaikaisesti saavuttamattomissa ja täysin saavuttamattomissa ihmiskunnalle. Menee kauan, ennen kuin saamme tietää prosesseista, jotka tapahtuvat lähellä "pistettä, josta ei ole paluuta". Mikä on musta aukko tieteessä?

Puhutaanpa faktoista, jotka kuitenkin tulivat tutkijoiden tiedoksi pitkän työn tuloksena..

1. Mustat aukot eivät todellakaan ole mustia.

Koska mustat aukot säteilevät sähkömagneettisia aaltoja, ne eivät ehkä näytä mustilta, vaan melko värikkäiltä. Ja se näyttää erittäin vaikuttavalta.

2. Mustat aukot eivät ime ainetta.

Tavallisten kuolevaisten keskuudessa vallitsee stereotyyppi, jonka mukaan musta aukko on valtava pölynimuri, joka vetää ympäröivän tilan itseensä. Älkäämme olko tyhmiä ja yrittäkäämme selvittää, mitä se todella on.

Yleensä (menemättä monimutkaisuuteen kvanttifysiikka ja tähtitieteellinen tutkimus) musta aukko voidaan esittää kosmisena esineenä, jolla on suuresti yliarvioitu gravitaatiokenttä. Esimerkiksi, jos Auringon tilalla olisi samankokoinen musta aukko, niin... mitään ei tapahtuisi ja planeettamme jatkaisi pyörimistä samalla kiertoradalla. Mustat aukot "absorboivat" vain osia tähtien aineesta tähtituulen muodossa, joka on ominaista mille tahansa tähdelle.

3. Mustat aukot voivat synnyttää uusia universumeja

Tietenkin tämä tosiasia kuulostaa joltakin tieteiskirjallisuudesta, varsinkin kun ei ole todisteita muiden universumien olemassaolosta. Siitä huolimatta tiedemiehet tutkivat tällaisia ​​teorioita melko tarkasti.

Jos puhua selkeää kieltä, silloin jos ainakin yksi fysikaalinen vakio maailmassamme muuttuisi pienellä määrällä, menetämme olemassaolon mahdollisuuden. Mustien aukkojen singulaarisuus kumoaa tavanomaiset fysiikan lait ja voi (ainakin teoriassa) synnyttää uuden universumin, joka eroaa tavalla tai toisella meidän maailmankaikkeudesta.

4. Mustat aukot haihtuvat ajan myötä

Kuten aiemmin mainittiin, mustat aukot imevät tähtituulta. Lisäksi ne haihtuvat hitaasti mutta varmasti, eli luovuttavat massansa ympäröivälle tilaan ja katoavat sitten kokonaan. Tämä ilmiö löydettiin vuonna 1974 ja nimettiin Hawkingin säteilyksi Stephen Hawkingin kunniaksi, joka teki tämän löydön maailmalle.

5. Vastauksen kysymykseen "mikä on musta aukko" ennusti Karl Schwarzschild

Kuten tiedät, Albert Einsteiniin liittyvän suhteellisuusteorian kirjoittaja. Mutta tiedemies ei kiinnittänyt riittävästi huomiota taivaankappaleiden tutkimukseen, vaikka hänen teoriansa saattoi ja lisäksi ennustaa mustien aukkojen olemassaolon. Siten Karl Schwarzschildista tuli ensimmäinen tiedemies, joka sovelsi yleistä suhteellisuusteoriaa perustellakseen "pisteen, josta ei ole paluuta", olemassaoloa.

Mielenkiintoista on, että tämä tapahtui vuonna 1915, juuri sen jälkeen, kun Einstein julkaisi yleisen suhteellisuusteoriansa. Silloin termi "Schwarzschildin säde" ilmestyi - karkeasti sanottuna tämä on voiman määrä, jolla on tarpeen puristaa esine, jotta se muuttuu mustaksi aukoksi. Tämä ei kuitenkaan ole helppo tehtävä. Katsotaanpa miksi.

Tosiasia on, että teoriassa mistä tahansa kappaleesta voi tulla musta aukko, mutta siihen kohdistuvan tietyn puristuksen vaikutuksesta. Esimerkiksi maapähkinän hedelmästä voisi tulla musta aukko, jos sillä olisi Maapallon massa ...

Hauska tosiasia: Mustat aukot ovat ainutlaatuisia. avaruuskappaleita joilla on kyky houkutella valoa painovoiman avulla.

6. Mustat aukot vääntävät tilaa ympärilleen.

Kuvittele koko maailmankaikkeuden avaruus vinyylilevyn muodossa. Jos laitat sen päälle kuuman esineen, se muuttaa muotoaan. Sama tapahtuu mustien aukkojen kanssa. Niiden lopullinen massa vetää puoleensa kaiken, mukaan lukien valonsäteet, minkä vuoksi niiden ympärillä oleva tila kaartaa.

7. Mustat aukot rajoittavat tähtien määrää universumissa

.... Loppujen lopuksi, jos tähdet palavat -

Tarkoittaako se, että joku tarvitsee sitä?

V.V. Majakovski

Yleensä täysin muodostuneet tähdet ovat jäähtyneiden kaasujen pilvi. Mustien aukkojen säteily ei anna kaasupilvien jäähtyä ja estää siksi tähtien muodostumista.

8. Mustat aukot ovat edistyneimmät voimalaitokset.

Mustat aukot tuottavat enemmän energiaa kuin aurinko ja muut tähdet. Syy tähän on sen ympärillä oleva asia. Kun aine ylittää tapahtumahorisontin suuri nopeus, se lämpenee mustan aukon kiertoradalla rajaan asti korkea lämpötila. Tätä ilmiötä kutsutaan mustan kappaleen säteilyksi.

Mielenkiintoinen tosiasia: Ydinfuusioprosessissa 0,7 % aineesta muuttuu energiaksi. Mustan aukon lähellä 10% aineesta muuttuu energiaksi!

9. Mitä tapahtuu, jos putoat mustaan ​​aukkoon?

Mustat aukot "venyttävät" niiden vieressä olevia ruumiita. Tämän prosessin seurauksena esineet alkavat muistuttaa spagettia (on jopa erityinen termi - "spagetti" =).

Vaikka tämä tosiasia saattaa tuntua koomiselta, sillä on oma selityksensä. Tämä tapahtuu kiitos fyysinen periaate vetovoimat. Otetaanpa esimerkkinä ihmiskeho. Maassa ollessamme jalat ovat lähempänä Maan keskustaa kuin päämme, joten ne vetoavat voimakkaammin. Mustan aukon pinnalla jalat houkuttelevat mustan aukon keskustaa paljon nopeammin, ja siksi yläosa keho ei yksinkertaisesti pysy niiden perässä. Johtopäätös: spagettia!

10. Teoriassa mistä tahansa esineestä voi tulla musta aukko

Ja jopa aurinko. Ainoa asia, joka estää aurinkoa muuttumasta täysin musta runko on painovoima. Mustan aukon keskellä se on monta kertaa vahvempi kuin Auringon keskustassa. Tässä tapauksessa, jos valaisimemme puristuisi halkaisijaltaan neljään kilometriin, siitä voisi hyvinkin tulla musta aukko (suuren massan vuoksi).

Mutta se on teoriassa. Käytännössä tiedetään, että mustat aukot syntyvät vain supersuurien tähtien romahtamisen seurauksena, jotka ylittävät Auringon massan 25-30 kertaa.

11. Mustat aukot hidastavat aikaa niiden lähellä.

Tämän tosiasian päätees on, että kun lähestymme tapahtumahorisonttia, aika hidastuu. Tätä ilmiötä voidaan havainnollistaa "kaksoisparadoksilla", jota käytetään usein selittämään suhteellisuusteorian säännöksiä.

Pääajatuksena on, että toinen kaksoisveljistä lentää avaruuteen, kun taas toinen jää maan päälle. Kotiin palattuaan kaksois huomaa, että hänen veljensä on ikääntynyt häntä enemmän, koska lähellä valonnopeutta liikkuessa aika alkaa kulua hitaammin.

Kuvan tekijänoikeus Thinkstock

Ehkä luulet, että mustaan ​​aukkoon pudonnut henkilö odottaa välitöntä kuolemaa. Todellisuudessa hänen kohtalonsa voi olla paljon yllättävämpi, kirjeenvaihtaja sanoo.

Mitä sinulle tapahtuu, jos putoat mustaan ​​aukkoon? Ehkä luulet, että sinut murskataan - tai päinvastoin, revitään riekaleiksi? Mutta todellisuudessa kaikki on paljon outoa.

Heti kun putoat mustaan ​​aukkoon, todellisuus jakautuu kahtia. Yhdessä todellisuudessa sinut poltetaan välittömästi, toisessa sukeltat syvälle mustaan ​​aukkoon elävänä ja vahingoittumattomana.

Mustan aukon sisällä meille tutut fysiikan lait eivät päde. Albert Einsteinin mukaan painovoima taivuttaa tilaa. Siten riittävän tiheän kohteen läsnäollessa sen ympärillä oleva tila-aikajatkumo voi muuttua niin paljon, että todellisuudessa itsessään muodostuu reikä.

Massiivinen tähti, joka on käyttänyt kaiken polttoaineensa, voi muuttua täsmälleen sen tyyppiseksi supertiheäksi aineeksi, joka on tarpeen tällaisen kaarevan osan syntymiselle universumista. Oman painonsa alla romahtava tähti raahaa ympärillään olevaa avaruus-aikajatkumoa. Gravitaatiokenttä muuttuu niin voimakkaaksi, ettei edes valo pääse enää karkaamaan siitä. Seurauksena on, että alue, jolla tähti aiemmin sijaitsi, muuttuu täysin mustaksi - tämä on musta aukko.

Kuvan tekijänoikeus Thinkstock Kuvan kuvateksti Kukaan ei todellakaan tiedä, mitä mustan aukon sisällä tapahtuu.

Mustan aukon ulkopintaa kutsutaan tapahtumahorisonttiksi. Tämä on pallomainen raja, jolla saavutetaan tasapaino gravitaatiokentän voimakkuuden ja valon pyrkimysten välillä paeta mustasta aukosta. Jos ylität tapahtumahorisontin, on mahdotonta paeta.

Tapahtumahorisontti säteilee energiaa. Kvanttivaikutuksista johtuen sille syntyy kuumien hiukkasten virtoja, jotka säteilevät universumiin. Tätä ilmiötä kutsutaan Hawkingin säteilyksi - sen kuvaaneen brittiläisen teoreettisen fyysikon Stephen Hawkingin kunniaksi. Huolimatta siitä, että aine ei pääse pakoon tapahtumahorisonttia, musta aukko kuitenkin "haihtuu" - ajan myötä se lopulta menettää massansa ja katoaa.

Kun siirrymme syvemmälle mustaan ​​aukkoon, aika-avaruus jatkaa kaarevuutta ja muuttuu äärettömän kaarevaksi keskeltä. Tämä piste tunnetaan gravitaatiosingulariteettina. Avaruudella ja ajalla ei ole siinä mitään merkitystä, eivätkä kaikki meille tunnetut fysiikan lait, joiden kuvaukseen nämä kaksi käsitettä ovat välttämättömiä, eivät enää päde.

Kukaan ei tiedä, mikä tarkalleen odottaa henkilöä, joka on pudonnut mustan aukon keskelle. Toinen universumi? Unohdus? Taka seinä kirjahylly, kuten amerikkalaisessa scifi-elokuvassa "Interstellar"? Se on mysteeri.

Pohditaan - esimerkkiäsi käyttäen - mitä tapahtuu, jos putoat vahingossa mustaan ​​aukkoon. Tässä kokeessa sinun mukanasi on ulkopuolinen tarkkailija - kutsutaan häntä Annaksi. Joten Anna, turvallisella etäisyydellä, katselee kauhuissaan, kun lähestyt mustan aukon reunaa. Hänen näkökulmastaan ​​tapahtumat kehittyvät hyvin oudolla tavalla.

Kun tulet lähemmäksi tapahtumahorisonttia, Anna näkee sinun venyvän pituudelta ja kapealta leveydeltä, aivan kuin hän katsoisi sinua jättimäisen suurennuslasin läpi. Lisäksi mitä lähemmäs tapahtumahorisonttia lennät, sitä enemmän Anna kokee nopeudesi laskevan.

Kuvan tekijänoikeus Thinkstock Kuvan kuvateksti Mustan aukon keskellä avaruus on äärettömän kaareva.

Et voi huutaa Annalle (koska ääni ei välity tyhjiössä), mutta voit yrittää antaa hänelle merkin morsekoodilla iPhonesi taskulampun avulla. Signaalisi saavuttavat sen kuitenkin kasvavin väliajoin, ja taskulampun lähettämän valon taajuus siirtyy kohti spektrin punaista (pitkä aallonpituus) -osaa. Tältä se näyttää: "Tilaa, järjestyksessä, järjestyksessä, järjestyksessä...".

Kun saavut tapahtumahorisonttiin, jäät Annan näkökulmasta paikoilleen, ikään kuin joku olisi keskeyttänyt toiston. Pysyt liikkumattomana, venytettynä tapahtumahorisontin pinnalle, ja jatkuvasti kasvava lämpö alkaa vallata sinut.

Annan näkökulmasta sinut tappaa hitaasti avaruuden venyminen, ajan pysähtyminen ja Hawkingin säteilyn lämpö. Ennen kuin ylität tapahtumahorisontin ja syvälle mustan aukon syvyyksiin, sinulle jää tuhkaa.

Mutta älä kiirehdi tilaamaan muistotilaisuutta - unohdamme Anna hetkeksi ja katsomme tätä kauheaa kohtausta omasta näkökulmastasi. Ja sinun näkökulmastasi tulee tapahtumaan jotain vielä outoa, eli ei mitään erikoista.

Lennät suoraan yhteen maailmankaikkeuden synkimmistä pisteistä kokematta pienintäkään tärinää - puhumattakaan tilan venymisestä, ajan laajentumisesta tai säteilyn kuumuudesta. Tämä johtuu siitä, että olet vapaassa pudotuksessa etkä siksi tunne omaa painoasi - tätä Einstein kutsui elämänsä "parhaaksi ideaksi".

Tapahtumahorisontti ei todellakaan ole tiiliseinä avaruudessa, vaan ilmiö, jonka ehdollistaa katsojan näkökulma. Tarkkailija, joka jää mustan aukon ulkopuolelle, ei voi nähdä sisään tapahtumahorisontin läpi, mutta se on hänen ongelmansa, ei sinun. Sinun näkökulmastasi katsottuna ei ole horisonttia.

Jos mustan aukkomme mitat olisivat pienemmät, joutuisit todella ongelmaan - painovoima vaikuttaisi kehoosi epätasaisesti ja sinut vedetään pastaan. Mutta onneksi tämä musta aukko on suuri - miljoonia kertoja Aurinkoa massiivisempi, joten gravitaatiovoima on tarpeeksi heikko ollakseen merkityksetön.

Kuvan tekijänoikeus Thinkstock Kuvan kuvateksti Et voi palata takaisin ja päästä ulos mustasta aukosta, aivan kuten kukaan meistä ei voi matkustaa ajassa taaksepäin.

Riittävän suuren mustan aukon sisällä voit jopa elää loppuelämäsi aivan normaalisti, kunnes kuolet gravitaatiosingulaariteettiin.

Saatat kysyä, kuinka normaalia ihmisen elämä voi olla vastoin tahtoaan, kun hänet vedetään aukkoon aika-avaruuden jatkumossa ilman mahdollisuutta päästä ulos?

Mutta jos ajattelee sitä, me kaikki tiedämme tämän tunteen - vain suhteessa aikaan, emme tilaan. Aika kulkee vain eteenpäin eikä koskaan taaksepäin, ja se todella vetää meitä mukanaan vastoin tahtoamme, jättämättä meille mitään mahdollisuutta palata menneisyyteen.

Tämä ei ole vain analogia. Mustat aukot taivuttavat aika-avaruuden jatkumoa siinä määrin, että tapahtumahorisontin sisällä aika ja avaruus ovat päinvastaisia. Eräässä mielessä tila ei vetä sinua singulaarisuuteen, vaan aika. Et voi palata takaisin ja päästä ulos mustasta aukosta, aivan kuten kukaan meistä ei voi matkustaa menneisyyteen.

Ehkä nyt ihmettelet, mikä Annaa vaivaa. Lennät mustan aukon tyhjään tilaan ja olet kunnossa, ja hän suree kuolemaasi väittäen, että tapahtumahorisontin ulkopuolelta tuleva Hawking-säteily poltti sinut. Onko hän hallusinaatioita?

Itse asiassa Annan lausunto on täysin totta. Hänen näkökulmastaan ​​olet todellakin paistettu tapahtumahorisontissa. Eikä se ole illuusio. Anna voi jopa kerätä tuhkasi ja lähettää ne perheellesi.

Kuvan tekijänoikeus Thinkstock Kuvan kuvateksti Tapahtumahorisontti ei ole tiiliseinä, se on läpäisevä

Tosiasia on, että kvanttifysiikan lakien mukaan Annan näkökulmasta tapahtumahorisonttia ei voi ylittää ja täytyy pysyä mustan aukon ulkopuolella, koska tiedot eivät koskaan häviä peruuttamattomasti. Jokaisen olemassaolostasi vastuussa olevan tiedon on jäätävä tapahtumahorisontin ulkopinnalle - muuten Annan näkökulmasta fysiikan lakeja rikotaan.

Toisaalta fysiikan lait edellyttävät myös, että lennät tapahtumahorisontin läpi elävänä ja vahingoittumattomana kohtaamatta kuumia hiukkasia tai muita epätavallisia ilmiöitä. Muuten yleistä suhteellisuusteoriaa rikotaan.

Joten fysiikan lait haluavat sinun olevan samanaikaisesti sekä mustan aukon ulkopuolella (tuhkakasana) että sen sisällä (turvallisesti ja terveenä). Ja vielä yksi tärkeä seikka: mukaan yleiset periaatteet kvanttimekaniikka, tietoa ei voida kloonata. Sinun on oltava kahdessa paikassa samanaikaisesti, mutta vain yhdessä tapauksessa.

Fyysikot kutsuvat tällaista paradoksaalista ilmiötä termiksi "informaation katoaminen mustaan ​​aukkoon". Onneksi 1990-luvulla tutkijat onnistuivat ratkaisemaan tämän paradoksin.

Amerikkalainen fyysikko Leonard Susskind tajusi, että paradoksia ei todellakaan ole, koska kukaan ei näe kloonaustasi. Anna tarkkailee yhtä näytteestäsi ja sinä toista. Sinä ja Anna ette tapaa enää koskaan, etkä voi verrata havaintoja. Eikä ole kolmatta tarkkailijaa, joka voisi katsella sinua sekä mustan aukon ulkopuolelta että sisältä samanaikaisesti. Näin ollen fysiikan lakeja ei rikota.

Ellet halua tietää, mikä tapauksistasi on todellinen ja mikä ei. Oletko todella elossa vai kuollut?

Kuvan tekijänoikeus Thinkstock Kuvan kuvateksti Lentääkö henkilö vahingoittumattomana tapahtumahorisontin läpi vai törmääkö hän tuliseinään?

Asia on siinä, ettei ole olemassa "todellisuutta". Todellisuus riippuu katsojasta. Siellä on "todella" Annan näkökulmasta ja "todella" sinun näkökulmastasi. Siinä kaikki.

Lähes kaikki. Kesällä 2012 fyysikot Ahmed Almheiri, Donald Marolph, Joe Polchinski ja James Sully, jotka tunnetaan yhdessä heidän sukunimensä englanninkielisellä lyhenteellä AMPS, ehdottivat ajatuskokeilu, joka uhkasi kaataa käsityksemme mustista aukoista.

Tutkijoiden mukaan Süsskindin ehdottaman ristiriidan ratkaisu perustuu siihen, että erimielisyyttä sinun ja Annan välillä tapahtuvan arvioinnissa välittää tapahtumahorisontti. Sillä ei ole väliä, näkikö Anna todella yhden kahdesta yksilöstäsi kuolevan Hawking-säteilyn tulessa, koska tapahtumahorisontti esti häntä näkemästä toista yksilöäsi lentävän syvälle mustaan ​​aukkoon.

Mutta entä jos Annalla olisi tapa saada selville, mitä tapahtui tapahtumahorisontin toisella puolella ylittämättä sitä?

Yleinen suhteellisuusteoria kertoo meille, että tämä on mahdotonta, mutta kvanttimekaniikka hämärtää kovia sääntöjä hieman. Anna olisi voinut kurkistaa tapahtumahorisontin ulkopuolelle Einsteinin kutsumalla "pelottavalla pitkän kantaman toiminnalla".

Puhumme kvanttisidoutumisesta - ilmiöstä, jossa kahden tai useamman avaruuden erottaman hiukkasen kvanttitilat tulevat mystisesti riippuvaisiksi toisistaan. Nämä hiukkaset muodostavat nyt yhtenäisen ja jakamattoman kokonaisuuden, ja tämän kokonaisuuden kuvaamiseen tarvittava tieto ei sisälly tähän tai tuohon partikkeliin, vaan niiden väliseen suhteeseen.

AMPS:n esittämä idea on seuraava. Oletetaan, että Anna poimii hiukkasen lähellä tapahtumahorisonttia - sanotaanpa sitä hiukkaseksi A.

Jos hänen versionsa sinulle tapahtuneesta on totta, eli sinut tappoi Hawkingin säteily mustan aukon ulkopuolella, niin hiukkasen A on oltava yhteydessä toiseen hiukkaseen B, jonka on myös oltava tapahtuman ulkopuolella. horisontti.

Kuvan tekijänoikeus Thinkstock Kuvan kuvateksti Mustat aukot voivat houkutella ainetta läheisistä tähdistä

Jos näkemyksesi tapahtumista vastaa todellisuutta ja olet elossa ja voi hyvin sisällä, silloin hiukkasen A on oltava yhteydessä hiukkaseen C, joka sijaitsee jossain mustan aukon sisällä.

Tämän teorian kauneus on, että jokainen hiukkanen voidaan yhdistää vain yhteen toiseen hiukkaseen. Tämä tarkoittaa, että hiukkanen A on yhteydessä joko hiukkaseen B tai hiukkaseen C, mutta ei molempiin samanaikaisesti.

Joten Anna ottaa hiukkasensa A ja ajaa sen omistamansa takertumisen dekoodauskoneen läpi, joka antaa vastauksen, liittyykö tämä hiukkanen hiukkaseen B vai hiukkaseen C.

Jos vastaus on C, sinun näkökulmasi on vallinnut kvanttimekaniikan lakien vastaisesti. Jos hiukkanen A on yhteydessä hiukkaseen C, joka on mustan aukon syvyyksissä, niin niiden keskinäistä riippuvuutta kuvaava tieto on ikuisesti menetetty Annalle, mikä on ristiriidassa kvanttilain kanssa, jonka mukaan tieto ei koskaan katoa.

Jos vastaus on B, niin Anna on oikeassa, vastoin yleisen suhteellisuusteorian periaatteita. Jos hiukkanen A on sitoutunut hiukkaseen B, olet todella polttanut Hawking-säteilyn. Sen sijaan, että lentäisit tapahtumahorisontin läpi, kuten suhteellisuusteoria vaatii, törmäsit tuliseinään.

Joten palaamme kysymykseen, josta aloitimme - mitä tapahtuu henkilölle, joka joutuu mustan aukon sisään? Lentääkö hän tapahtumahorisontin läpi vahingoittumattomana todellisuuden ansiosta ihmeellisesti riippuu tarkkailijasta tai törmää tuliseen seinään ( mustareikiäpalomuuri, jota ei pidä sekoittaa tietokonetermiinpalomuuri, "palomuuri", ohjelmisto joka suojaa verkossa olevaa tietokonettasi luvattomalta tunkeutumiselta - toim.)?

Kukaan ei tiedä vastausta tähän kysymykseen, joka on yksi teoreettisen fysiikan kiistanalaisimmista kysymyksistä.

Yli 100 vuoden ajan tiedemiehet ovat yrittäneet sovittaa yhteen yleisen suhteellisuusteorian ja kvanttifysiikan periaatteet siinä toivossa, että lopulta jompikumpi voittaa. "Tulimuurin" paradoksin ratkaisun pitäisi vastata kysymykseen, mikä periaatteista vallitsi, ja auttaa fyysikoita luomaan kattava teoria.

Kuvan tekijänoikeus Thinkstock Kuvan kuvateksti Tai ehkä seuraavan kerran lähettää Anna mustaan ​​aukkoon?

Ratkaisu tiedon katoamisen paradoksiin saattaa löytyä Annan tulkintakoneesta. On erittäin vaikeaa määrittää, minkä muun hiukkasen hiukkasen A kanssa on yhteys. Fyysikot Daniel Harlow Princetonin yliopistosta New Jerseystä ja Patrick Hayden, jotka työskentelevät nyt Stanfordin yliopistossa Kaliforniassa Kaliforniassa, ihmettelivät, kuinka kauan se vie.

Vuonna 2013 he laskivat, että jopa nopein tietokone, joka on mahdollista luoda fysikaalisten lakien mukaisesti, hiukkasten välisen suhteen selvittämiseen kuluisi Annalta äärimmäisen kauan - niin kauan, että siihen mennessä, kun hän saa vastauksen, musta aukko on haihtunut jo kauan sitten.

Jos näin on, on todennäköistä, että Annan ei yksinkertaisesti ole tarkoitus koskaan tietää, kenen näkökulma on totta. Tässä tapauksessa molemmat tarinat pysyvät totta samaan aikaan, todellisuus riippuu tarkkailijasta, eikä mitään fysiikan lakeja rikota.

Lisäksi erittäin monimutkaisten laskelmien (joihin tarkkailijamme ei ilmeisesti pysty) ja aika-avaruuden jatkumon välinen yhteys voi saada fyysikot uusiin teoreettisiin pohdiskeluihin.

Mustat aukot eivät siis ole vain vaarallisia esineitä tähtienvälisten tutkimusmatkojen tiellä, vaan myös teoreettisia laboratorioita, joissa pienimmätkin fysikaalisten lakien vaihtelut kasvavat sellaisiksi, ettei niitä voi enää jättää huomiotta.

Jos jossain piilee todellinen luonto Todellisuudessa sitä on parasta etsiä mustista aukoista. Mutta vaikka meillä ei ole selkeää käsitystä siitä, kuinka turvallinen tapahtumahorisontti on ihmisille, on turvallisempaa seurata hakuja ulkopuolelta. Äärimmäisissä tapauksissa voit lähettää Annan mustaan ​​aukkoon seuraavan kerran - nyt on hänen vuoronsa.

Kaikki tietävät, että avaruudessa on tähtiä, planeettoja, asteroideja ja komeettoja, joita voidaan tarkkailla paljaalla silmällä tai kaukoputken läpi. Tiedetään myös, että on olemassa erityisiä avaruusobjekteja - mustia aukkoja.

Tähti voi muuttua mustaksi aukoksi elämänsä lopussa. Tämän muodonmuutoksen aikana tähti puristuu erittäin voimakkaasti, mutta sen massa säilyy. Tähti muuttuu pieneksi mutta erittäin raskaaksi palloksi. Jos oletamme, että planeettamme Maa muuttuu mustaksi aukoksi, sen halkaisija on tässä tilassa vain 9 millimetriä. Mutta maapallo ei pysty muuttumaan mustaksi aukoksi, koska planeettojen ytimessä tapahtuu täysin erilaisia ​​reaktioita, ei samoja kuin tähdissä.

Niin voimakas puristus ja tähden tiivistyminen tapahtuu, koska tähden keskustassa tapahtuvien lämpöydinreaktioiden vaikutuksesta sen vetovoima kasvaa suuresti ja alkaa vetää puoleensa tähden pintaa sen keskustaan. Vähitellen tähden supistumisnopeus kasvaa ja alkaa lopulta ylittää valon nopeuden. Kun tähti saavuttaa tämän tilan, se lakkaa hehkumasta, koska valon hiukkaset - kvantti - eivät voi voittaa vetovoimaa. Tässä tilassa oleva tähti lakkaa säteilemästä valoa, se pysyy gravitaatiosäteen "sisällä" - rajalla, jonka sisällä kaikki esineet houkuttelevat tähden pintaa. Tähtitieteilijät kutsuvat tätä rajaa tapahtumahorisontiksi. Ja tämän rajan ulkopuolella vetovoima musta aukko vähenee. Koska valohiukkaset eivät voi ylittää tähden painovoimarajaa, musta aukko voidaan havaita vain instrumentein, esimerkiksi jos avaruusalus tai muu kappale - komeetta tai asteroidi - jostain tuntemattomasta syystä alkaa muuttaa lentorataa, niin useimmat todennäköisesti se joutui mustan aukon gravitaatiovoimien vaikutuksen alaisena. Tällaisessa tilanteessa ohjatun avaruusobjektin on kiireellisesti kytkettävä kaikki moottorit päälle ja poistuttava vaarallisen vetovoiman alueelta, ja jos tehoa ei ole tarpeeksi, musta aukko nielaise sen väistämättä.

Jos Aurinko voisi muuttua mustaksi aukoksi, niin aurinkokunnan planeetat olisivat Auringon gravitaatiosäteen sisällä ja se vetäisi ja absorboisi niitä. Meidän onneksi näin ei tapahdu. vain erittäin suuret, massiiviset tähdet voivat muuttua mustaksi aukoksi. Aurinko on liian pieni siihen. Evoluutioprosessissa Auringosta tulee todennäköisesti sukupuuttoon kuollut musta kääpiö. Muita mustia aukkoja, jotka ovat jo avaruudessa planeettaamme ja maanpäällisiä varten avaruusaluksia eivät ole vaarallisia - ne ovat liian kaukana meistä.

Suositussa sarjassa "The Big Bang Theory", jota voit katsella, et opi universumin luomisen salaisuuksia tai avaruuden mustien aukkojen syitä. Päähenkilöt ovat intohimoisia tieteeseen ja työskentelyyn yliopiston fysiikan laitoksella. He joutuvat jatkuvasti erilaisiin naurettaviin tilanteisiin, joita on hauska seurata.