Черная дыра куда она ведет. Что находится в «туннеле» чёрной дыры, куда он ведёт? Рождение и смерть

Е1.RU продолжает проект, в котором мы вместе с учёными УрФУ развенчиваем разные научные и околонаучные мифы. В прошлой публикации На этот раз речь пойдёт о космосе – точнее, о тех стереотипах, которые подселяют в наши головы блокбастеры и откровения футурологов. Развенчать их мы попросили сотрудника кафедры астрономии и геодезии Института естественных наук УрФУ Павла Скрипниченко.

– В фантастических фильмах меня больше всего раздражает звук авиационного двигателя, когда летит космический корабль, – признаётся Павел. – Долгое время не мог с этим смириться, потому что звука как такового быть не может, он не распространяется. Если начать разговаривать в космосе, то друг друга вы не услышите, потому что плотность среды меньше, звук распространяется хуже. А вообще он через почву распространяется, через воздушную среду. В космосе звуков нет, звёзды взрываются, но они не бабахают.

Пояс астероидов, сквозь который в кино лавируют космические корабли, – это вещь реальная, между орбитами Марса и Юпитера находятся около 700 тысяч объектов, размером они от 10 метров до полутора тысяч километров. В фильмах показывают, что они расположены близко, но, на самом деле, расстояния между астероидами достаточно велики. Столкновение астероидов – вещь достаточно редкая, но такое случается, то есть в принципе такое возможно. Если вы потеряли управление своим кораблём, то можете куда-нибудь врезаться, но так, чтобы лавировать между ними – нет.

Миф первый: когда-нибудь на Марсе можно будет жить, как на Земле class="_">

– Это не миф. Обустройство какой-то постоянной колонии на Луне или на Марсе – это на уровне современных технологий. Тот же фильм "Марсианин" процентов на 80 технологичен, в основе как таковых ляпов нет, есть какие-то мелкие вещи, на которые можно не обращать внимания, но в целом он правдоподобен.

Герой живёт на Марсе, но не выходит на поверхность без защитного костюма, в остальное время он находится в шлюзе – специальной конструкции, где поддерживается давление, похожее на атмосферное давление на Земле, это вполне реально. Единственное, что человек будет ощущать – это гравитация – его будет меньше притягивать к планете. Он сможет поднять больший вес, он сам будет меньше весить, какую-то физическую работу совершать будет легче, если привыкнуть. Например, если подлететь к какому-то объекту больше вас и толкнуть его, вы отлетите от него – вам придастся скорость в два раза больше.

По словам учёного, в космосе придётся придумать другие правила для спорта - играть, как привыкли, не получится из-за гравитации.

Долгое время считалось, что , но сейчас на внешнеполитической арене что-то не то происходит, и многие госкорпорации отодвигают эти планы подальше. У нас был похожий проект, в Китае, у европейского космического агентства. Есть частные структуры, которые хотят это сделать.

Первые 3-4 экспедиции будут непилотируемые, чтобы поставить там соответствующее оборудование. Там будет соответствующая конструкция, которая создаст условия для жизни – состав воздуха, температура. Единственное, с чем придётся мириться – это гравитация. Придётся поменять правила для спорта, играть по другим правилам. Это большая задача для гуманитариев. Все говорят, что в астрономии нет места гуманитарным предметам. Это не так, например, должна развиваться юриспруденция.

"На Марсе, как в Оймяконе, только дышать на поверхности нельзя", - приводит пример астроном.

На Марс можно прилететь только в определённые моменты времени, когда Марс и Земля наиболее близко расположены друг к другу. Я не буду сейчас говорить о суммах, но я слышал о том, что стоимость проведения Олимпиады в Сочи сопоставима с организацией колонии на Марсе на 80 человек. Научная ценность экспедиции очевидна, вопрос в экономической рентабельности – что там люди будут делать? Как только появится экономическая целесообразность, как, например, в эпоху географических открытий нашли много товаров, это стало выгодно, всё будет возможно.

– Вернуться с Марса будет нужно до того, как Земля снова отодвинется? class="_">

– Современные программы не настроены на то, чтобы возвращать оттуда людей. Представьте, что 7 человек прилетят на планету, возрастом 4,5 миллиарда лет, которая не исследована, не открыта, и вы там живёте. Выходить за пределы шлюза можно будет на специальных транспортных средствах, в специальных скафандрах. Для поверхности Марса нужен не такой скафандр, как для открытого Космоса, можно полегче конструкцию, там всё-таки есть какая-то атмосфера, нет такого сильного излучения от Солнца, там уровень безопасности выше. Воды там много, кислород растворён в поверхности, много металлов, там никто не проводил рудных разработок, то есть все эти ресурсы целы.

– В этом же фильме герой выращивал овощи – там правда можно разбить огород? class="_">

– Очевидно, что грунт на Марсе не идентичен земле, он другой, но если провести определённую обработку, вполне возможно что-то делать, это на самом деле реальность.

– А что касается температуры, человек там выживет? class="_">

– Марс – это холодная металлическая пустыня, но, на самом деле, летом на экваторе там может быть вполне комфортная температура, в районе +20 °С, +25 °С. Но опять же вы не окажетесь на поверхности без специального костюма, который обеспечит термозащиту. В полярных районах температура может доходить до -180 °С, но есть замечательный город Оймякон, где температура падает до -90 °С. Можно сказать, что на Марсе, как в Оймяконе, только дышать на поверхности нельзя. Температура ничего особо не решит.

Герой "Марсианина" устроил на Красной планете огород. Это, в общем-то, реально, говорит учёный.

– В фильмах часто показывают, что если люди покинут космический корабль, то они взорвутся. class="_">

– На самом деле эффект такой есть, но не как в фильме "Вспомнить всё" с Арнольдом Шварценеггером, где на Марсе у героев выпучивались глаза. Из-за того, что нет атмосферного давления, а человек привык к нему, космонавты вынуждены носить скафандры, специальные костюмы, чтобы это давление поддерживать. По причине того, что атмосферного давления в космосе нет, начинаются проблемы с кровоснабжением, сердцем, альвеолами, с дыханием.

Если просто говорить, то есть внутреннее давление, есть внешнее. Если внешнего нет, то плохо. Человек долго находиться в таком состоянии не может. Он, конечно, не взрывается, но это обязательно приведёт к гибели.

– Это произойдёт мгновенно? Что будет чувствовать человек? class="_">

– Это произойдёт не мгновенно, но достаточно быстро – в течение нескольких минут. Замерзать в космосе можно очень долго. Всё дело в том, что, когда температура на улице -30 °С, мы находимся в воздушной среде, и этот воздух имеет соответствующую температуру, воздух снимает тепло с нашего тела. В космосе, где нет атмосферы, температура будет теряться только за счёт излучения тепла, не за счёт обмена со средой, и этот процесс гораздо медленнее. Замёрзнуть в космосе невозможно, умереть можно от каких-то других вещей, например, от того, что давление будет другое.

– Кровь может закипеть в космосе? class="_">

– Да. Но у нас такое типичное представление о кипении, что, когда вода кипит, то она идёт пузырями. На самом деле, когда мы поднимаемся в горы, вода будет кипеть при меньшей температуре из-за давления. Когда давление мы совсем убираем, она начинает превращаться в газ, с кровью в космосе может произойти похожее. В течение нескольких минут человека не станет, но это опять же не такое эффектное зрелище, как в фильме показано.

Миф второй: чёрные дыры – это отверстие в другой мир class="_">

– Одна из самых популярных гипотез, что чёрная дыра является входом куда-то, чтобы оказаться в другой точке пространства и времени, но с точки зрения современной науки рано об этом говорить. Это не то что фантастика, это может вполне оказаться реальным, но пока спорят, пока думают, пока ещё считают, давайте интригу сохраним. Скорее всего, всё окажется почти похожим на то представление, которое у нас есть, но с некоторыми деталями, о которых мы даже не подозреваем.

Миф третий: инопланетяне пытаются выйти с нами на контакт class="_">

– Я абсолютно уверен, что внеземной жизни много во Вселенной. Ближайшее место, где мы откроем реальную форму жизни, это будет один из спутников Юпитера – Европа. Планета, которая покрыта толстым слоем льда, под которым тёплый океан. Есть все условия для того, чтобы сформировалась жизнь, там только нет Солнца. Но и в наших океанах на дне нет солнца, а жизнь там есть. Жизнь формируется везде, где есть условия. Однозначно, что так или иначе жизнь будет развиваться, она не уникальна, – рассказывает учёный.

Надо отойти от представления о том, что на земле всё самое лучшее, что мы одни такие. Раньше мы думали, что солнечная система вращается вокруг земли, потом оказалось, что это не так. Потом думали, что только на Земле есть вода в жидкой форме, сейчас везде открывают эту воду в жидкой форме. Потом мы думали, что органические соединения есть только у нас. Надо отходить от концепции, что – мы самое главное, жизнь не уникальна. И, соответственно следующий шаг – это то, что разум не уникален.

Я уверен, что разумных форм жизни очень много, но летающих тарелок, похищений... это не произойдёт никогда и не происходило раньше. Потому что смысла нет.

Если вы находитесь на таком уровне развития, что без всяких проблем можете перемещаться во вселенной, то вам не надо искать контакта. Очень простой пример. Сейчас американцы активно работают с шимпанзе, придумали им язык. А европейцы экспериментируют с дельфинами – изучают язык, повторяют звуки, поведение, пытаются взаимодействовать, но они не отвечают, хоть ты тресни. Почему не отвечают? Потому что разговаривать не о чем, нам просто не о чем говорить.

Бояться нечего, мы будем воспринимать инопланетян как явление природы, мы тоже будем для них частью природы. Мы обречены на то, чтобы жить среди людей.

Миф четвёртый: если на Землю упадёт огромный метеорит – Земле конец class="_">

– А вот это вполне себе реальная угроза планетарного масштаба. Челябинский метеорит повторится обязательно. Метеориты типа челябинского падают примерно каждые 20-30 лет. Когда он упал, казалось, что они падают каждые 100 лет, а оказалось, что падают чаще. Крупные – значительно реже, но это происходит.

Когда образовалась Солнечная система, планет было около 80, осталось 8, это значит, что все остальные в процессе столкновения стали частью других планет. С точки зрения Солнечной системы, когда один объект падает на другой – это нормальный естественный процесс, с нашей точки зрения, если что-то крупное падает, для нас это катастрофа. Все угрозы делятся на несколько типов: до 100 метров – региональные, глобальные, когда объект больше 1 километра – это большие жертвы, изменение климата, разрушения. В 10 километров – это конец цивилизации. А челябинский метеорит – это так, фейерверк, мемы, шуточки, но ничего такого страшного. Был бы покрупнее – было бы значительно хуже.

Скажу, что конца света не будет, мы знаем, что делать: наблюдать, знаем, как действовать, всё будет хорошо. Но от того, что прилетит огромный метеорит и всех убьёт, такого не будет. Можете успокоиться, конца света не будет. Метеориты падают по всей земле, были задачи узнать места концентрации. Россия – самое крупное государство мира, поэтому и вероятности падения больше. Челябинское событие показало, что нужна координация МЧС, Роскосмоса, учёных, обсерватории и так далее. Окажись он крупнее, пришлось бы принимать серьёзные меры эвакуации и так далее. Но такие программы безопасности создаются очень давно.

Наука@Science_Newworld.

Как часть космической матрешки, наша вселенная может находиться внутри черной дыры, которая сама по себе является частью большой вселенной. Все черные дыры, обнаруженные в нашей вселенной - от микроскопических до сверхмассивных - могут быть дверными проемами в альтернативные реальности.

Одна из последних "Галлюциногенных" теорий гласит, что черная дыра является туннелем между вселенными - нечто вроде червоточины. Черная дыра не коллапсирует в одну точку, как предполагалось, а переходит в "Белую Дыру" на другом конце черной дыры.
В статье, опубликованной в журнале Physics Letters B, физик из университета индианы никодем Поплавский представил новую математическую модель спиралевидного движения материи, падающей в черную дыру. Его уравнения показывают, что такие червоточины являются жизнеспособными альтернативами сингулярностям пространства - времени, которые, как предполагал Альберт Эйнштейн, находятся в центре черных дыр.
Согласно уравнениям общей теории относительности Эйнштейна, сингулярности создаются, когда материя в регионе становится слишком плотной, как в сверхплотном сердце черной дыры.
Теория Эйнштейна предполагает, что сингулярности не занимают пространства, бесконечно плотные и бесконечно горячие - что, в принципе, поддерживается многочисленными косвенными доказательствами, но до сих пор остается трудно понятной для многих ученых.
Таким образом, если Поплавский прав, может и понимать не придется.
В соответствии с новыми уравнениями, материя, которую поглощает и, видимо, уничтожает черная дыра, становится строительным материалом для галактик, звезд и планет в другой реальности.
Могут ли червоточины решить загадку большого взрыва?
Поплавский говорит, что понимание черных дыр как червоточин может объяснить определенные загадки в современной космологии. К примеру, теория большого взрыва утверждает, что вселенная началась с сингулярности. Но ученых не устраивает объяснение того, как такая сингулярность могла образоваться первоначально. Внимание! Только в том случае, если наша вселенная родилась из белой дыры, а не из сингулярности, "это Решает Проблему Сингулярностей Черных дыр и Сингулярности Большого Взрыва".
Червоточины также могут объяснять гамма - всплески, вторые по силе взрывы во вселенной после большого взрыва. Гамма - всплески возникают на периферии известной вселенной. Их связывают со сверхновыми, или смертью звезд, в далеких галактиках, но их точные источники являются загадкой. Поплавский предполагает, что всплески могут быть выбросами вещества из альтернативных вселенных. Материя проникает в нашу вселенную через сверхмассивные черные дыры - червоточины - в сердцах галактик, хотя и непонятно, как это возможно.
"Идея сумасшедшая, но кто знает? ", - говорит ученый.
Есть по меньшей мере один способ проверить теорию поплавского. Некоторые из черных дыр в нашей вселенной вращаются, и если наша вселенная родилась внутри такой же вращающейся черной дыры, значит, она должна унаследовать вращение родительского объекта. В случае если будущие эксперименты покажут, что наша вселенная вращается в предполагаемом направлении, это может быть косвенным доказательством теории червоточин.
Могут ли червоточины производить "Экзотическую Материю"?
Теория червоточин может также объяснить, почему некоторые особенности нашей вселенной отклоняются от того, что предсказывает теория, согласно физикам. Основываясь на стандартной модели физики, после большого взрыва кривизна вселенной должна увеличиваться со временем, поэтому спустя 13, 7 миллиарда лет, то есть сегодня, мы должны сидеть на поверхности замкнутой сферической вселенной.
Однако наблюдения показывают, что вселенная плоская во всех направлениях. Кроме того, данные света от юной вселенной показывают, что температура после большого взрыва была примерно одинакова везде. Это означает, что самые дальние объекты, которые мы видим на противоположном конце вселенной, были достаточно близки друг к другу и находились в равновесии, как молекулы газа в герметичной камере.
И опять же, наблюдения не соответствуют предсказаниям, поскольку противоположные объекты в известной вселенной настолько далеки друг от друга, что время, которое понадобится на путешествие между ними на скорости света, превышает возраст вселенной.
Чтобы объяснить расхождения, астрономы разработали инфляционную теорию.
Инфляция говорит о том, что вскоре после того как была создана вселенная, она наблюдала быстрый рывок роста, в течение которого само пространство расширялось со скоростью, превышающей световую. Вселенная растянулась от размеров атома до астрономических пропорций за долю секунды.
Вселенная потому кажется плоской, поскольку мы находимся на сфере, которая чрезвычайно большая с нашей точки зрения; так и земля кажется плоской для того, кто стоит в поле.
Инфляция также объясняет, как объекты, которые находятся далеко друг от друга, когда-то могли находиться достаточно близко, чтобы взаимодействовать. Но если даже предположить, что инфляция реальна, астрономы изо всех сил пытаются объяснить, чем она была вызвана. И здесь - то на выручку приходит новая теория червоточин.
Согласно Поплавскому, некоторые инфляционные теории говорят, что событие было вызвано "Экзотической Материей", теоретической субстанцией, которая отличается от нормальной материи отчасти потому, что отталкивается, а не притягивается под действием силы гравитации. На основе этих уравнений Поплавский пришел к выводу, что такая экзотическая материя могла возникнуть, когда некоторые из первых массивных звезд коллапсировали и превратились в червоточины.
"Возможно, Имело Место Некоторое Взаимодействие Экзотической Материи, Которая Образовала Червоточины, и Экзотической Материи, Которая Вызвала Инфляцию", - говорит он.
Уравнения червоточин - "Хорошее Решение".
Новая модель не стала первой, предположившей, что другие вселенные существуют внутри черных дыр. Дэмиен иссон, физик - теоретик из аризонского университета, ранее уже предполагал такое.
"Что нового? То, что решение червоточин в ото является переходом от внешней части черной дыры к внутренности новой вселенной", - говорит иссон, не принимавший участия в исследовании Поплавского. - "Мы Просто Предполагали, что Такое Решение Могло Быть, но Поплавский его Нашел".
Тем не менее, идея кажется иссону очень спорной.
"Возможно ли это? Да. Ли такой сценарий вероятен? Даже не знаю. Но это однозначно интересно".
Будущая работа в сфере квантовой гравитации - исследовании гравитации на субатомном уровне - уточнит уравнения и потенциально подтвердит или опровергнет теорию Поплавского.
В теории червоточин нет ничего удивительного.
В целом, теория червоточин интересная, но не прорывная, не проливает свет на происхождение вселенной, считает Андреас Альбрехт, физик из калифорнийского университета в Дэвисе, который также не принимал участия в исследовании.
Утверждая то, что наша вселенная была создана из куска материи от родительской вселенной, теория просто сдвигает событие возникновения всего сущего в альтернативную реальность. Другими словами, она не объясняет, как возникла родительская вселенная или почему наша обладает именно такими свойствами - более того, свойства должны наследоваться, а значит родительская вселенная будет такой же.
"Есть Несколько Актуальных Проблем, Которые мы Пытаемся Решить, и Непонятно, к Чему все это Приведет", - говорит он, отмечая исследование Поплавского.
Тем не менее, Альбрехт не находит идею червоточин, связывающих вселенные, более странной, чем идею сингулярностей в черных дырах, и он не собирается отказываться от новой теории только потому, что она выглядит слегка двинутой.
"Все, чем Занимаются Люди в Этой Сфере, Довольно Странно", - говорит он. - "Вы не Имеете Права Утверждать, что Победит Менее Странная Идея, Потому что Этого не Произойдет, ни при Каких Обстоятельствах".

Куда же ведут черные дыры? Например, в альтернативную реальность. На полном серьезе астрофизики с мировым именем предполагают, что эти, возможно, самые загадочные на сегодняшний день космические объекты, могут оказаться порталами, открывающими путь к изнанке нашей Вселенной.

Разного рода чудесные свойства черным дырам приписывались чуть ли не с первого дня, как стало известно об их существовании. Но в силу малоизученности, все гипотезы оставались не более чем фантазиями. Последние теоретические выкладки настолько авторитетны, что не считаться с ними уже нельзя.

Британский ученый Стивен Хокинг давно прослыл человеком, которому удалось узнать о черных дырах больше, чем кому бы то ни было на Земле. В его новой статье в одном из ведущих научных журналов, Хокинг с коллегами рассказывает о до сих пор неизвестных свойствах этих объектов. Которые, помимо всего прочего, позволяют сделать поистине революционное предположение: "Если черная дыра будет необходимого размера и будет вращаться, то, возможно, в ней окажется проход в другую Вселенную. Хокинг говорит об этом с присущим ему юмором: "Оказались в черной дыре? Не отчаивайтесь, ".

О каких же революционных свойствах идет речь? Здесь нужно сразу оговориться, что все заключения - это сложная теория. Попробуем заглянуть в мир черных дыр на грани допустимого упрощения, пока нас самих не затянуло в дебри астрофизики. Итак, раньше черные дыры были простыми и понятными. Традиционная модель гласит - у нее только два свойства: масса и скорость вращения. Как только объект попадает в дыру, о нем исчезает вся память. Остается лишь сама черная дыра. Больше ничего.

Ученые сравнили такую информацию с волосами. Так вот, у черных дыр этих волос не было. А без них, то есть без остатков информации, черные дыры с одинаковой массой и скоростью вращения будут совершенно одинаковыми. Такие две одинаковые лысины. Такая теория, мягко говоря, противоречила физическим законам нашей Вселенной, где ничто не исчезает бесследно. Сейчас научная мысль склоняется к тому, что все значительно запутаннее. Волосы есть. И как раз в них можно запутаться.

Если информация - это волосы, то Хокинг и его коллеги признали, что часть их все-таки пробивается из лысины черной дыры наружу. Происходит это в виде частиц, именуемых фотонами. Они присутствуют во Вселенной в огромном количестве, просто их энергия близка к нулю. Поэтому заметить их при помощи современных приборов практически невозможно. Хокинг и его коллеги предположили, что эти фотоны как раз и переносят информацию о свойствах материи, "съеденной" черной дырой. Их назвали "мягкими волосами" и, в теории, по ним можно отличать дыры между собой.

"И что же мы имеем? - говорит Сергей Богачев, ведущий научный сотрудник Физического института имени Лебедева РАН. — Хорошенькое дело, волосатые черные дыры, наверное, лучше чем лысые? Но если это портал, то куда? В какую именно альтернативную Вселенную может попасть человек, угодивший в черную дыру?" Оказывается, у современной науки есть множество вариантов ответа на данный вопрос. Но ни один из них не является окончательным. Одни догадки и предположения. Но и они потрясают воображение.

Так называемая теория фейерверка выдвигает смелый тезис о том, что "большой взрыв", породивший нашу Вселенную, был не один. Их было множество, как во время салюта. И каждый из них создал свою Вселенную. Согласно теории бран, все наше родное четырехмерное пространство поделено на участки условными стенами — бранами. Это как такие прокладки в пустоте. И каждая из них и есть Вселенная. Ну а когда браны сталкиваются между собой, как раз и происходит "большой взрыв".

Еще есть теория Эверетта. По ней все мы живем в мире вероятностей, и каждое нашей действие расщепляет пространство-время, создавая копию Вселенной. То есть, в одной действие было совершено, а в другой нет. Таким образом, и появляется бесконечное число Вселенных. "Испытать все эти теории на своей шкуре у нас, ныне живущих, шансов практически ноль. Черные дыры находятся слишком далеко от нас", — говорит астрофизик Сергей Замоздра.

Две ближайшие из числа, что называется, проверенных, расположились в созвездии Лебедя в 6-8 тысячах световых лет. Есть еще один вариант несколько поближе — маленькая черная дыра в созвездии "Единорога". Но ее существование подтверждается только теоретически. Возможно, это еще и не черная дыра, а другой космический объект.

Вообще даже сами проверенные черные дыры могут иметь разную природу и сильно отличаться по свойствам. Например, черные дыры звездных масс образуются как конечный этап жизни некоторых звезд. Масса такой черной дыры варьируется от двух с половиной до пяти с половиной масс нашего солнца. Еще есть сверхмассивные дыры-гиганты, они образуют ядра галактик. Но самые страшные явления, если так можно сказать в данном контексте, это первичные черные дыры. В настоящее время носят статус гипотезы. Предположительно, они образовались в момент начального расширения галактики.

Также есть теория о квантовых черных дырах — это микроскопические объекты, которые могут возникнуть в результате ядерных реакций. Для математического описания таких объектов необходима квантовая теория гравитации, которой пока не придумали. Ну и, глядя на все это разнообразие, поневоле задаешься вопросом: "Что произойдет, если подобный монстр вдруг появится вблизи нашей солнечной системы?" Задаются, кстати, этим вопросом и серьезные ученые. И вот что у них получается.

Результатом встречи с небольшой черной дырой будет сейсмическая волна. Столкновение приведет к относительно небольшому землетрясению магнитудой около 4 баллов. Если Земля окажется рядом с более крупной дырой, то наша планета будет постепенно вытягиваться. То есть, ближняя к космическому объекту сторона нашей планеты будет притягиваться сильнее, чем дальняя — и Земля вытянется, как спагетти.

Жители Земли вполне могут и не заметить, как все вокруг растягивается все больше и больше, пока не превратится в поток субатомных частиц. А вот если наша Земля приблизится к черной дыре с квазаром, то есть миллионы Солнц окружат нашу планету со всех сторон, планета просто сгорит за доли секунды. "Космическая тема всегда приковывала к себе внимание не только ученых, но и художников. Фантасты с особым интересом рассуждают на тему далеких галактик или инопланетного разума. Нередко предположения людей искусства, необремененные научным подходом, непостижимым образом попадают в самое яблочко. Возможно, и насчет черных дыр одна из таких невероятных теорий окажется правдой", — отмечает Сергей Замоздра.

Наиболее часто в научной фантастике черные дыры предстают в качестве жуткого, устрашающего объекта. Так в романе "Гиперион" американского писателя Дэна Симмонса это космическое явление оказывается у самого центра Земли и поглощает все живое. Но помимо тотальной аннигиляции черным дырам приписываются и другие чудесные свойства. Излюбленная тема — телепортация и целые путешествия в другие галактики.

У известного фантаста Станислава Лема черные дыры используются людьми для манипуляции временем. В последнем романе Лема "Фиаско" космонавты дожидаются членов звездной команды вблизи дыры для того, чтобы время для них текло быстрее. Свою коллекцию мифов о черных дырах дарит и кинематограф. Один из ярких примеров фильм режиссера Кристофера Нолана - "Интерстеллар". В одном из ключевых эпизодов один из главных героев, покидая космический корабль, падает в черную дыру, а затем выбирается из нее.

Бесспорно, одна часть кинокартины основана на научных предположениях, другая - чистая фантастика. Пока фантастика. Кстати, тот же Хокинг также не склонен ограничивать условностями полет своей фантазии, а в его случае, еще и научной мысли. Ему же, например, принадлежит и идея практического применения черных дыр. По его расчетам, микроскопическая дыра массой с небольшую гору вырабатывает излучение мощностью около десяти миллионов мегаватт. Этого должно хватить на питание всех электроприборов Земли. Единственным местом для размещения такой мобильной электростанции может быть только земная орбита. Правда, если дыра сместится непосредственно к самой планете, электричество уже не понадобится, по крайней мере, в этой вселенной — дыра может просто поглотить Землю. Но понятно, что пока до этого еще очень далеко. И предел мечтаний хотя бы получить изображение черной дыры. Пока и это нам не под силу. Но, правда, физики из Массачусетского технологического института придумали, как сделать такой снимок.

Ученые планируют собрать данные с радиотелескопов, расположенных по всей планете, и "склеить" их в единое изображение. Штука в том, что с помощью обычных телескопов посмотреть на черную дыру невозможно. Даже ближайшая дыра так мала, что рассмотреть ее это, примерно, как увидеть грейпфрут на Луне. Для изучения таких объектов понадобится телескоп размером с Землю.

Общими силами, возможно, получится решить эту задачку. Пока свое согласие на участие в проекте дали шесть обсерваторий. Наблюдения начнутся весной 2017 года. Тогда же, возможно, мы получим новую порцию революционной информации об этих таинственных явлениях. Пока же в нашем представлении о загадочных черных дырах еще полным-полно белых пятен.

3 Январь 2014 22:28

Как часть космической матрешки, наша вселенная может находиться внутри черной дыры, которая сама по себе является частью большой вселенной. Все черные дыры, обнаруженные в нашей Вселенной — от микроскопических до сверхмассивных — могут быть дверными проемами в альтернативные реальности.

Одна из последних «галлюциногенных» теорий гласит, что черная дыра является туннелем между вселенными — нечто вроде червоточины. Черная дыра не коллапсирует в одну точку, как предполагалось, а переходит в «белую дыру» на другом конце черной дыры.

Куда ведут черные дыры?В статье, опубликованной в журнале Physics Letters B, физик из Университета Индианы Никодем Поплавский представил новую математическую модель спиралевидного движения материи, падающей в черную дыру. Его уравнения показывают, что такие червоточины являются жизнеспособными альтернативами сингулярностям пространства-времени, которые, как предполагал Альберт Эйнштейн, находятся в центре черных дыр.

Согласно уравнениям общей теории относительности Эйнштейна, сингулярности создаются, когда материя в регионе становится слишком плотной, как в сверхплотном сердце черной дыры.

Теория Эйнштейна предполагает, что сингулярности не занимают пространства, бесконечно плотные и бесконечно горячие — что, в принципе, поддерживается многочисленными косвенными доказательствами, но до сих пор остается трудно понятной для многих ученых.

Если Поплавский прав, может и понимать не придется.

В соответствии с новыми уравнениями, материя, которую поглощает и, видимо, уничтожает черная дыра, становится строительным материалом для галактик, звезд и планет в другой реальности.

Могут ли червоточины решить загадку Большого Взрыва?

Поплавский говорит, что понимание черных дыр как червоточин может объяснить определенные загадки в современной космологии. К примеру, теория большого взрыва утверждает, что вселенная началась с сингулярности. Но ученых не устраивает объяснение того, как такая сингулярность могла образоваться первоначально. Если наша вселенная родилась из белой дыры, а не из сингулярности, «это решает проблему сингулярностей черных дыр и сингулярности большого взрыва».

Червоточины также могут объяснять гамма-всплески, вторые по силе взрывы во вселенной после Большого Взрыва. Гамма-всплески возникают на периферии известной вселенной. Их связывают со сверхновыми, или смертью звезд, в далеких галактиках, но их точные источники являются загадкой. Поплавский предполагает, что всплески могут быть выбросами вещества из альтернативных вселенных. Материя проникает в нашу вселенную через сверхмассивные черные дыры — червоточины — в сердцах галактик, хотя и непонятно, как это возможно.

«Идея сумасшедшая, но кто знает?», — говорит ученый.
Есть по меньшей мере один способ проверить теорию Поплавского. Некоторые из черных дыр в нашей вселенной вращаются, и если наша вселенная родилась внутри такой же вращающейся черной дыры, значит, она должна унаследовать вращение родительского объекта. Если будущие эксперименты покажут, что наша вселенная вращается в предполагаемом направлении, это может быть косвенным доказательством теории червоточин.

Могут ли червоточины производить «экзотическую материю»?

Теория червоточин может также объяснить, почему некоторые особенности нашей вселенной отклоняются от того, что предсказывает теория, согласно физикам. Основываясь на Стандартной модели физики, после Большого Взрыва кривизна Вселенной должна увеличиваться со временем, поэтому спустя 13,7 миллиарда лет, то есть сегодня, мы должны сидеть на поверхности замкнутой сферической Вселенной.

Однако наблюдения показывают, что Вселенная плоская во всех направлениях. Кроме того, данные света от юной Вселенной показывают, что температура после большого взрыва была примерно одинакова везде. Это означает, что самые дальние объекты, которые мы видим на противоположном конце вселенной, были достаточно близки друг к другу и находились в равновесии, как молекулы газа в герметичной камере.

И опять же, наблюдения не соответствуют предсказаниям, поскольку противоположные объекты в известной вселенной настолько далеки друг от друга, что время, которое понадобится на путешествие между ними на скорости света, превышает возраст вселенной.

Чтобы объяснить расхождения, астрономы разработали инфляционную теорию.

Инфляция говорит о том, что вскоре после того как была создана Вселенная, она наблюдала быстрый рывок роста, в течение которого само пространство расширялось со скоростью, превышающей световую. Вселенная растянулась от размеров атома до астрономических пропорций за долю секунды.

Вселенная потому кажется плоской, поскольку мы находимся на сфере, которая чрезвычайно большая с нашей точки зрения; так и Земля кажется плоской для того, кто стоит в поле.

Инфляция также объясняет, как объекты, которые находятся далеко друг от друга, когда-то могли находиться достаточно близко, чтобы взаимодействовать. Но если даже предположить, что инфляция реальна, астрономы изо всех сил пытаются объяснить, чем она была вызвана. И здесь-то на выручку приходит новая теория червоточин.

Согласно Поплавскому, некоторые инфляционные теории говорят, что событие было вызвано «экзотической материей», теоретической субстанцией, которая отличается от нормальной материи отчасти потому, что отталкивается, а не притягивается под действием силы гравитации. На основе этих уравнений Поплавский пришел к выводу, что такая экзотическая материя могла возникнуть, когда некоторые из первых массивных звезд коллапсировали и превратились в червоточины.

«Возможно, имело место некоторое взаимодействие экзотической материи, которая образовала червоточины, и экзотической материи, которая вызвала инфляцию», — говорит он.

Уравнения червоточин — «хорошее решение»

Новая модель не стала первой, предположившей, что другие вселенные существуют внутри черных дыр. Дэмиен Иссон, физик-теоретик из Аризонского университета, ранее уже предполагал такое.

«Что нового? То, что решение червоточин в ОТО является переходом от внешней части черной дыры к внутренности новой вселенной», — говорит Иссон, не принимавший участия в исследовании Поплавского. — «Мы просто предполагали, что такое решение могло быть, но Поплавский его нашел».
Тем не менее, идея кажется Иссону очень спорной.

«Возможно ли это? Да. Вероятен ли такой сценарий? Даже не знаю. Но это однозначно интересно».
Будущая работа в сфере квантовой гравитации — исследовании гравитации на субатомном уровне — уточнит уравнения и потенциально подтвердит или опровергнет теорию Поплавского.

В теории червоточин нет ничего удивительного

В целом, теория червоточин интересная, но не прорывная, не проливает свет на происхождение вселенной, считает Андреас Альбрехт, физик из Калифорнийского университета в Дэвисе, который также не принимал участия в исследовании.

Утверждая то, что наша вселенная была создана из куска материи от родительской вселенной, теория просто сдвигает событие возникновения всего сущего в альтернативную реальность. Другими словами, она не объясняет, как возникла родительская вселенная или почему наша обладает именно такими свойствами — более того, свойства должны наследоваться, а значит родительская вселенная будет такой же.

«Есть несколько актуальных проблем, которые мы пытаемся решить, и непонятно, к чему все это приведет», — говорит он, отмечая исследование Поплавского.
Тем не менее, Альбрехт не находит идею червоточин, связывающих вселенные, «страньше», чем идею сингулярностей в черных дырах, и он не собирается отказываться от новой теории только потому, что она выглядит слегка двинутой.

«Все, чем занимаются люди в этой сфере, довольно странно», — говорит он. — «Вы не имеете права утверждать, что победит менее странная идея, потому что этого не произойдет, ни при каких обстоятельствах».

Знаменитый британский физик Стивен Хокинг пересмотрел свои прежние теории и дал правдоподобное объяснение природе черных дыр.

Неизвестно, смотрел ли Хокинг недавний блокбастер Кристофера Нолана Интерстеллар, и если смотрел, то что он думает о возможности попавшего в черную дыру отца оправлять своей дочери сообщения через пространство и время.

Однако, новая теория Хокинга о черных дырах также затрагивает способность черных дыр необычным образом обращаться с информацией, которая в них… проваливается.

В январе 2016 года Хокинг в очередной раз попал в заголовки ведущих СМИ планеты. Тогда он заявил, что нашел возможное решение парадокса черных дыр, т.е. смог объяснить, как черные дыры могут одновременно стирать информацию и сохранять ее.

Работа Хокинга была опубликована на сайте ArXiv.org, что позволило другим физикам ознакомиться с ней и высказать критические замечания. И вот шесть месяцев спустя, не встретив серьезного сопротивления мировой научной элиты, теория Хокинга была опубликована в авторитетном журнале Physical Review Letters.

Мы попробовало проследить за ходом мысли Хокинга и разобраться, почему его новая теория считается событием в мире физики.

Вечная память?

Нынешние представления о черных дырах сформированы на базе общей теории относительности Эйнштейна.

Согласно устоявшимся представлениям, все, что пересекает горизонт событий на краю черной дыры, бесследно исчезает.

Даже свет не может избежать такой участи. Собственно, поэтому черные дыры и получили свое название. Ведь они поглощают свет, и мы их не способны увидеть.

Однако, в 1970-х британский физик Стивен Хокинг предположил, что есть нечто, способное “убежать” от черной дыры благодаря законам квантовой механики. Это нечто – радиация.

Если постараться пересказать эту теорию Хокинга простым языком, то получается примерно следующее. Когда черная дыра “заглатывает” одну половину пары частица-античастица, то другая половина возвращается обратно в космос в виде радиационной частицы, унося с собой небольшую частицу энергии черной дыры.

Вода камень точит, как говорится

Поэтому и даже ничтожный отток энергии рано или поздно может привести к исчезновению черной дыры. И ее единственным следом останется электромагнитная радиация, которую излучала эта дыра. Это явление получило названия “излучение Хокинга”.

Проблема заключается в том, что согласно подсчетам Хокинга, радиация не может содержать никакой ценной информации о том, что “заглатывала” черная дыра за время своего существования. Иными словами, вся информация теряется навсегда.

А это утверждение вступает в противоречие с представлениями современной физики о том, что время всегда можно повернуть вспять.

По крайней мере, в теории все процессы во Вселенной должны выглядеть одинаково вне зависимости от того, движется ли время вперед или назад.

На первый взгляд, это звучит странно. Но если сравнить этот принцип с принципом работы современного компьютера, то все становится предельно ясно, поясняет астрофизик Деннис Овербай.

“Вселенная представляет собой нечто наподобие суперкомпьютера, – говорит он. – И предполагается, что она способна вести учет всего, что происходило в ее пределах”.

В качестве примера он приводит логи камер дорожного наблюдения. В них содержатся записи о том, что одна из проехавших машин была зеленым пикапом, а другая – красным Porsche. И эта информация сохраняется спустя длительное время после того, как обе машины разъехались.

Точно так же и Вселенная помнит о том, что одна из частиц состояла из материи, а вторая – из антиматерии. “Частицы могут быть разрушены, но информация о них – об их основных физических атрибутах – должна существовать всегда”, – поясняет Овербай.

Черные дыры вступают в противоречие с этой основополагающей теорией квантовой механики, ведь принято считать, что они начисто уничтожают любую информацию.

Это противоречие является проблемой не только для астрофизики, но и для физики в целом.

И вот теперь, Хокинг утверждает, что нашел решение проблемы.

Волосы памяти

Вокруг черной дыры может существовать некое гало – свечение из мягких “волос”, которые способны хранить информацию, предполагает Хокинг.

На самом деле, “волосы” – это метафора. Она описывает квантовые возбуждения, которые несут данные обо всем, что проходило через черную дыру. И эти возбуждения существуют даже после того, как исчезает сама черная дыра.

По словам Овербая, эти возбуждения проще всего описать как некий космический аналог дорожек на поверхности виниловых пластинок. На этих “дорожках” записана информация о том, что проходило сквозь горизонт событий, а затем исчезало.

Выдвинув эту гипотезу в январе 2016 года, Хокинг признал ошибочность своих прежних расчетов, основываясь на которых, в свое время предполагал, что черные дыры поглощают информацию навсегда.

Новая гипотеза Хокинга о “волосах” за полгода с момента первой публикации так и не приобрела серьезных критиков. Исследователи отмечают, что это изящное объяснение информационного парадокса выглядит вполне правдоподобно.

Хотя и не до конца исчерпывающе.

“Сама по себе гипотеза не дает полноценного решения проблемы сохранения информации черными дырами, – поясняет Гари Горовиц, физик из Калифорнийского университета. – Расчеты также должны быть сделаны для гравитационных полей, а не только для электромагнитных”.

Горовиц также не уверен, что этих “волос” достаточно для хранения всей информации о том, что падает в черную дыру.

Однако, Горовиц считает, что сам ход мысли Хокинга может привести к открытию новых видов хранения информации во Вселенной. И таким образом, проблема информационного парадокса черных дыр в конце концов будет решена, предполагает он.

Другая Вселенная

“Черные дыры не являются вечной тюрьмой, как ранее думали, - говорил Хокинг, представляя свою теорию в январе. - Если вам кажется, что вы попали в черную дыру, не сдавайтесь. Есть выход”.

В этой цитате есть доля шутки, однако в целом она наводит на главную мысль, которую Хокинг припрятал в своей работе.

Если уничтожение информации возможно в принципе, рассуждает Хокинг, то можно предположить, что возможно стереть информацию о прошлом.

Таким образом, если бы черные дыры могли и вправду без следа уничтожать любую попадающую в них информацию, это означало бы, что, опять таки, чисто теоретически, могут удалять частички прошлого.

А ведь именно прошлое говорит нам о том, кто мы есть. “Без прошлого мы потеряем свою индивидуальность”, – констатирует Хокинг.

Поэтому следствием допущения о “волосах” черных дыр является гипотеза об альтернативной Вселенной. Либо же их множестве.

Хокинг считает, что все, что падает в черную дыру, оказывается в другом пространстве. При этом, Хокинг убежден, что черные дыры представляют собой билет в один конец. Вернуться в нашу Вселенную через черную дыру не получится.

Проще говоря, по теории Хокинга, показанные в Интерстелларе события не могли бы произойти. Угодив в черную дыру, главный герой не смог бы отправлять послания дочке в прошлое.

“Я с азартом отношусь к космическим полетам, но лететь в черную дыру не собираюсь”, – шутит Хокинг насчет безжалостности черных дыр.