Концепция белой дыры чрезвычайно сложна. Поэтому мы постарались объяснить его в небольших разделах. К концу этой статьи вы узнаете гораздо больше об этом интересном явлении.
Смерть с небес: как черная дыра уничтожит Землю
Человечество может быть уничтожено солнцем, инопланетянами, звездами и многими другими сюрпризами, которые приготовила для нас Вселенная. Если климатических пророчеств Греты Тунберг вам уже недостаточно, пощекочите себе нервы предсказаниями американского астронома Фила Платта, чья книга «Смерть с неба. Книга «Наука о конце света» будет опубликована в январе издательством Alpina-Sachbuchverlag. Мы публикуем отрывок о красочном откровении, которое может произойти при появлении черной дыры вблизи Земли.
Астроном-любитель, всегда находящийся начеку, чувствует первые признаки беды. Он надеялся сделать несколько снимков Урана с помощью своего автоматического телескопа, но компьютер упрямо указывал в другом направлении. Когда астроном переключился на ручной режим, он наконец нашел планету в пределах нескольких угловых минут от ее расчетного положения. Озадаченный, он звонит другу, и вскоре выясняется, что и у него та же проблема. Поиск на различных интернет-форумах показывает, что многие астрономы по всему миру имели такой же опыт.
Ситуация ухудшается с каждым днем. Теперь, похоже, что-то странное происходит и на Юпитере. Однако у Сатурна, который сейчас находится по другую сторону от Солнца, похоже, дела идут хорошо. Слухов становится все больше.
Затем ситуация становится очень странной. Обсерватория для наблюдения за Солнцем и проведения гелиосферических исследований, находящаяся на орбите, где силы тяготения Земли и Солнца равны, начинает смещаться. Инженеры озадачены, но вскоре им приходится решать другие проблемы. Теперь Марс не на месте.
Космический зонд НАСА находится на пути к Красной планете: Получится ли это? Однако вскоре это ставится под сомнение, поскольку космический корабль тоже движется. Через несколько дней становится ясно, что зонд исчез… и что зонд — наименьшая из наших проблем.
Астрономы, наблюдающие за Солнцем, обнаружили, что его положение также изменилось. Это невозможно! Что может сдвинуть целую звезду. Но очень быстро они понимают, что проблема не в Солнце, а в Земле. Как и другие планеты, Земля больше не вращается вокруг Солнца, как обычно, а удаляется от своей заданной орбиты.
Распространяется паника. Ученые приходят к очевидному выводу: к Земле приближается некий массивный объект, и его притяжение смещает нас с курса.
Они используют данные о движении других планет, чтобы определить положение этого объекта, но в этой части неба ничего нет.
Как ни странно, именно тот факт, что они ничего не видят, подтверждает их самые мрачные прогнозы: Это черная дыра. После анализа его орбиты стало ясно, что он движется с невероятной скоростью км/с почти прямо к нам. По оценкам астрономов, его чудовищная масса в десять раз превышает массу Солнца — это вполне может означать конец света для нас на Земле. Его гравитационное притяжение сначала слабо заметно, но быстро нарастает.
Через несколько недель после обнаружения первых признаков проблемы, когда черная дыра все еще находится на расстоянии 480 миллионов километров, ее гравитационное притяжение к Земле сравнимо с притяжением Солнца. Земля больше не вращается вокруг звезды, а захвачена двумя звездами — одной живой, другой мертвой. Спустя еще несколько дней влияние черной дыры перевешивает влияние Солнца. Развалившаяся звезда протягивает свои невидимые пальцы, отрывая нас от Солнца и притягивая к себе.
Черная правда
Что это за черные дыры? Психофобная физика, высшая разрушительная сила, каким сверхъестественным образом она искажает наше восприятие реальности, пространства и времени?
Возможно, они просто очаровывают нас своей красотой.
Черные дыры рождаются в адском сердце сверхновой, объявляют о своем появлении сдвоенными лучами, не знающими границ, и пожирают (почти) все на своем пути — они появились в общественном сознании. Им посвящены фильмы, телепередачи, книги, бесчисленные статьи и бесконечные дискуссии. И несмотря на все это удивление и интерес, большинство людей имеют лишь смутное представление о том, что такое черные дыры и какими силами они обладают.
Но не забывайте: они опасны.
Черная дыра может убить вас разными способами. Некоторые из них простые, а некоторые очень замысловатые.
Если вам не нужны неприятности, все эти возможности маловероятны, но если вам нужно массовое уничтожение в больших масштабах, черная дыра — хорошая идея.
Я упал и не могу подняться
Черная дыра — это объект, скорость убегания которого (вторая космическая скорость) равна или больше скорости света. Это означает, что все, что попадает в дыру, не может выйти обратно, поскольку, насколько нам известно, ничто не может двигаться быстрее скорости света.
Итак, первая и самая очевидная опасность от черной дыры — это буквальное падение в нее. Когда это происходит, другого выхода нет. Это поездка в один конец. Вы закончили. Больше нечего обсуждать.
Это не очень-то впечатляющий способ, которым черная дыра может расправиться с вами — никаких лучей смерти, никаких массовых и ужасных разрушений. Просто плюх! И вас уже нет.
Такое отсутствие драматизма несколько скучновато для сюжета. Но это также противоречит здравому смыслу. Если вы находитесь в ракете, которая погружается в черную дыру, разве вы не можете просто развернуть ракету, поставить двигатели на полную мощность и улететь?
Нет, не можете. Чрезвычайно сильные гравитационные силы вблизи черной дыры заставляют нас изменить наше представление о пространстве, времени и движении. Если бы черные дыры были просто еще одним гигантским объектом, все было бы прекрасно. Но черные дыры — это не просто какой-то известный объект!
Одним из больших достижений Альберта Эйнштейна в науке была идея, что пространство — это объект. Оно не пустое; оно подобно ткани, в которой находятся массивные объекты.
Объект с массой обладает гравитационными силами, и эти гравитационные силы искривляют пространство (примером в прошлой главе был шар для боулинга, лежащий на коврике и искривляющий его). Траектория объекта, проходящего через объект большей массы, искривляется из-за этого отклонения пространства под действием гравитационной силы.
ВАЖНОЕ ПРИМЕЧАНИЕ: При объяснении идеи о том, что черные дыры искривляют пространство, неизбежно используется сравнение с плоской поверхностью, искривленной тяжелым предметом, например, слоем под шаром для боулинга. К сожалению, это приводит к заблуждению, что черные дыры — это круги в искривленном, воронкообразном пространстве. Но это не так: реальность трехмерна, а в данной аналогии используются только два измерения (поверхность матраса можно считать двухмерной, но шар для боулинга изгибает ее, придавая ей третье измерение). Черные дыры сферические, а искривленное пространство не похоже на воронку. На самом деле, форму искривленного пространства невероятно трудно описать, потому что мы живем в этих измерениях, и описать ее было бы все равно, что описать красный цвет человеку, который слеп от рождения. Мы можем описывать кривизну математическими формулами, делать о ней предсказания и, возможно, даже использовать ее для понимания других явлений в физике, но представить ее мысленно практически невозможно, если вообще возможно.
Поэтому все последующие описания водопадов, скал и тому подобного являются сравнениями, двухмерными представлениями искаженной трехмерной реальности. Возможно, вам от этого не станет легче, но Вселенная знает, как заставить нас чувствовать себя некомфортно. Если бы это было не так, то об этой книге нечего было бы писать.
Теперь вернемся к обычным смертям и катастрофам в черных дырах.
Но черная дыра не просто создает прогиб пространства; она вырезает бездонную яму, бесконечно глубокую дыру с вертикальными стенками. Как только вы в нее попали, выбраться оттуда вы не сможете ни на какой скорости.
Вы падаете, и ничто не может вас удержать. Скорость убегания на поверхности черной дыры — так называемый горизонт событий — соответствует скорости света.
Если предположить существование белых дыр, то можно представить, что из черной дыры была выброшена материя, оказавшаяся за горизонтом событий, говорят ученые. Произошел обратный процесс, происходящий внутри черной дыры, которая тянет все к себе благодаря невероятно сильным гравитационным силам.
Существуют ли белые дыры?
Белая дыра — это всего лишь теоретическая математическая концепция, которая еще не наблюдалась во Вселенной. Большинство дискуссий о белых дырах вращаются вокруг слов «гипотетический», «неосуществимый» и «нереальный».
Они являются возможным решением для законов общей теории относительности, которые гласят, что во Вселенной должны существовать белые дыры, если существуют вечные черные дыры.
Предполагается, что они обладают такими свойствами, как масса, заряд и импульс, но все, что приближается к белой дыре (даже со скоростью света), никогда не достигнет ее. Теоретически, в нашей Вселенной недостаточно энергии, чтобы привлечь вас.
Они нарушают второй закон термодинамики
Одна из основных причин, по которой белые дыры считаются нереальными, заключается в том, что они уменьшают энтропию, что противоречит закону термодинамики.
Второй закон термодинамики гласит, что общая энтропия Вселенной всегда увеличивается, поэтому изменение энтропии всегда положительно. По этой причине белые дыры не вписываются в существующую модель Вселенной.
Доказательства в отношении белых дыр
Хотя данные и информация о белых дырах остаются неопределенными, считается, что гамма-всплеск под названием GRB 060614, обнаруженный обсерваторией Swift Neil Gehrel Swift в 2006 году, является первым зарегистрированным событием для белой дыры.
В отличие от типичных гамма-всплесков, которые длятся всего несколько секунд, гибридный всплеск GRB 060614 длился замечательные 102 секунды, но не был связан со сверхновой звездой. Это поставило под сомнение прежний научный консенсус относительно черных дыр и других типов небесных тел, которые могут испускать гамма-всплески.
