Чёрная дыра
Материал из Lurkmore
 | В эту статью нужно добавить как можно больше сверхмассивных чёрных дыр. Также сюда можно добавить интересные факты, картинки и прочие кошерные вещи. |
 | ACHTUNG! Опасно для моска! Министерство здравоохранения Луркмора предупреждает: вдумчивое чтение нижеследующего текста способно нанести непоправимый ущерб рассудку. Вас предупреждали. |
| « |
У черных дыр нет волос | » |
| — Джон Уилер | ||
Чёрная дыра — физический объект, результат теоретических изысканий. Ничто не может вырваться из чёрной дыры из-за ее гравитации, даже свет, даже небо, даже Аллах! Как страшно жить! Открыт английским священником Джоном Мичеллом «на кончике пера» еще в 1783 году, но тогда всем было реально не до этого. Позднее, уже в XX веке, к этой теме вернулся Шварцшильд, и теперь она уже пришлась по нраву, сначала физикам, а потом и прочим любителям научной экзотики. Впрочем, достоверных доказательств их существования, увы, до сих пор нет.
Во избежание кучи правок со внесением Анонимусами пруфлинков сразу отметим: несмотря на множество ссылок в поисковиках на находки астрономов, всё это — лишь объекты со схожим поведением. Возможно, их и следует называть «чёрными дырами», но лишь когда физики придумают более адекватную теорию для их описания, потому что на данный момент сабж — это скорее предельный случай ОТО, нежели реально возможная модель.
Содержание |
[править] Как оно работает
С точки зрения классических теорий, при некоторой гравитации, в некотором линейном размере пространства, вторая космическая скорость (то есть та скорость, что требуется для отрыва от объекта в прекрасное далёко) на радиусе Шварцшильда превышает скорость света, а значит, даже свет не сможет уйти наружу, не то что какое-либо тело. Этот радиус как раз и соответствует равенству второй космической скорости и скорости света, посему является условной внешней границей дыры. Условная поверхность сферы, изнутри которой уже не выбраться, называется горизонтом событий.
В рамках же общей теории относительности и модели Шварцшильда, для любого физического тела существует гравитационный радиус, такой, что если это тело в него скукожить, то тензор энергии-импульса породит сферу с бесконечной кривизной. Это очевидно. Разумеется, что тело из этой сферы уже выбраться не сможет, как и всё то, чему не повезло туда влететь. Как правило, вещество до такого состояния доводят коллапс умирающих звёзд и столкновения частиц со сверхвысокими энергиями. Но об этом ниже.
Расовые пиндосы имеют следующее [4] популярное объяснение принципа работы ЧД. Суть его сводится к тому, что пространство попросту «утекает» в дырку, причём на горизонте скорость утекания пространства равна скорости света, а за горизонтом и того больше. Поэтому тело, скорость которого не превосходит скорости света (то есть любое), не сможет преодолеть втекающий поток пространства и неизбежно будет засосано внутрь.
А вот струнщикам сабж показался недостаточно кошерным, поэтому они, подшаманив над формулами, запилили свою [5] чёрную дыру с блэкджеком и шлюхами. Физики старой закалки ехидно смеются и тыкают пальцами… или тайно завидуют, что до них не дошло это раньше.
[править] Как оно образуется
[править] В природе
При издыхании массивной, порядка более 3.5 солнечных масс звезды, когда иссякает энергия термоядерного синтеза, а масса остаётся, звезда скукоживается в такую чёрную дыру. Считается, что Солнце не осилит — масса маловата. Гравитационное сжатие звезды уравновешивается газовым довлением, а также давлением света, излучаемого ее внутренними слоями[1]. После прекращения горения водорода ядро звезды остывает, что приводит к его сжатию и разогреву, что позволяет включить реакции трансмутации гелия в бериллий, бериллия в углерод[2] и так далее до железа. После прекращения энергетически выгодных реакций ядро звезды вновь остывает и, теряя устойчивость, коллапсирует под давлением внешних и внутренних слоёв газа. Если масса звезды меньше 1.4 масс Солнца, то звезда переходит в состояние, в первом приближении похожее на металлическое, а давление вышележащих слоёв уравновешивается давлением вырожденного электронного газа — звезда становится белым карликом; внешние же слои газа рассеиваются. Ежели масса звезды больше предела Чандрасекара, то электронный газ физически становится не способным удержать звезду от сжатия, и она коллапсирует до другой точки равновесия, превращаясь в нейтронную звезду, фактически представляющую собой одно сплошное гигантское «жидкое» атомное ядро, которое в поперечнике размером с Тулу, а весит как Солнце. Но перед этим как ебанёт! Вообще, в подобных условиях образуются много разных штук, вроде пульсаров и сверхновых, но они не разрекламированы быдлокультурой и не столь эпичны, поэтому и говорить о них здесь не будем.
При массах, больших 3.5 масс Солнца, под остатками сверхновой коллапс продолжается и дальше, пока на некотором радиусе (тот самый радиус Шварцшильда) кривизна пространства не становится бесконечной. Происходит классическое деление на ноль большой звёздной массы на совершенно никакой объём — и звезда превращается в чёрную дыру. При этом захватывается с собой всё, что попало рядом, и продолжает захватываться и далее всё доступное. Собственно, по этому захвату их и обнаружили — падающее в бездонный гравитационный колодец вещество, разогнанное почти до световых скоростей, испускает вопли oh shi! в гамма- и рентген- диапазонах[6].
Есть мнение, что в центрах многих (или даже всех) галактик есть сверхмассивные черные дыры, с массами от сотен тысяч до миллиардов солнечных. И в нашей тоже. Так что молись, битард, ибо Пиздец намного ближе, чем ты думаешь! Не веришь? Допустим, к нам приближается M31. А ещё M87 может плюнуть в нас релятивистской струёй. Ну и не стоит забывать, что за галактический год (200—250 млн земных лет) Солнце может повстречать очень много представителей сабжа, и не только их.
[править] В лаборатории
Альтернативный способ получения чёрной дыры — накачать заметную, но вполне так разумного размера энергию, но зато в крайне малый объем, например, при столкновении атомных частиц. Специально для экспериментальной проверки подобной методики был построен и сейчас вовсю доставляет столкновения этих самых частиц Большой Адронный Коллайдер. 95% ужасов, накручиваемых хомячками вокруг БАК, также растут из идеи «вот создадут на нём дыру — И ВСЕМ ПИЗДЕЦ!!!11». Что, естественно, хуита. Во-первых, чёрная дыра размером с атом водорода (а это очень и очень дохуя массы — 2.16·10-15кг) будет поглощать Землю астрономическое количество времени. Во-вторых, планктону невдомёк, что атмосфера планеты регулярно обстреливается космическими лучами с энергиями куда более охуительными, чем может выдать этот ваш Кол-Ай-Дыр — и ничего, все живы-здоровы. Ну а в-третьих, маленькие чёрные дыры довольно быстро выкипают — теряют массу из-за излучения Хокинга. Правда, некоторые ученые считают, что все элементарные частицы — миниатюрные черные дыры. Эксперимент на коллайдере должен это доказать или опровергнуть.
Чисто теоретически, еще присутствуют такие понятия, как «белая дыра» и «серая дыра». Есть теория, что всё вещество, попадающее в черную дыру в нашей вселенной, вываливается пачками в другую (например параллельную) или опять в нашу, и тот объект, который все это там вываливает — и является белой дырой (собсно, название «чёрная дыра» дано сабжу потому, что по теории, даже свет не может оттуда выбраться, и его не видно, а «белой дырой» может называться объект, из которого свет выпадает, то есть свет появляется кагбэ из ниоткуда). Эдакий пищеварительный тракт, всё, как у людей, те же рот и жопа. Однако у нас во Вселенной белых дыр ещё видеть не видывали, но это может быть из-за всего что угодно. Возможно, потому, что белые дыры нарушают принцип причинности. Или потому, что строение нашей вселенной позволяет только проёбывать все в черную дыру. Серая дыра — это фактически нейтронная звезда, которая вот-вот собирается поделить себя на ноль, поэтому и наблюдается астрономами как сабж, хотя таковым де-факто и не является.
[править] Ну и что?
Ну и всё. Попавший в чёрную дыру обратного хода уже не имеет. В системе отсчёта, связанной с самим телом, время падения будет конечно. Впрочем, с точки зрения внешнего наблюдателя, ему наоборот гарантирована вечная жизнь, парадокс времени из той же ОТО обеспечивает бесконечное время наблюдаемого ухода объекта под радиус Шварцшильда (если этот радиус не растёт со временем). Хотя, конечно, всё это — мелочи. Средняя шварцшильдовская чёрная дыра порвёт этого героя задолго до достижения горизонта событий. Для полноты картины следует сказать, что радиус ЧД прямо пропорционален массе, а так как объём пропорционален кубу радиуса, то с ростом массы средняя её плотность будет быстро падать. У сверхмассивных чёрных дыр с массой в сотни миллионов солнечных масс средняя плотность может быть даже меньше плотности воздуха. Или по-другому: радиус ЧД пропорционален массе, которая сосредоточена в центре, а напряжённость гравитационного поля снижается как квадрат расстояния. Итого: чем больше масса сабжа, тем меньше гравитационное поле на её границе. Поэтому при пересечении границы чёрной дыры достаточно большой массы, анонимус не заметит ничего необычного, хотя на самом деле пиздец уже не за горами, и назад таки дороги нет, ага. Со временем такой анонимус будет невозбранно и неизбежно затянут в сингулярность и поделён на ноль. Причём никакие хитрые манёвры не спасут — время достижения центра в собственной системе отсчёта вполне себе конечно.
Важно отметить следующее: все вышесказанные рассуждения верны для модели Шварцшильда со сферическим распределением массы, то есть для черной дыры, которая не вращается. Но так как большинство космических объектов (звёзд, скоплений, галактик) всё-таки вертится, то по закону сохранения момента импульса умирающая звезда будет хуячить обороты, как бешеная. Вполне возможно, что её разорвёт на куски ещё на фазе сжатия, если, скажем, частота вращения превысит 40 Гц. Но если ей повезёт, то получится ещё хуже. Дело в том, что если невращающаяся ЧД формально похожа на колодец, то вращающаяся — уже на червоточину, и теоретическая физика не отрицает возможности существования безопасных траекторий внутри оной. Однако сама возможность таких путешествий заставляет физиков всего мира срать кирпичами, а фантастов, соответственно, клепать свои бредни о машинах времени и параллельных вселенных, от которых учёные пуще прежнего рвут волосы на жопе.
Также, благодаря незыблемым законам термодинамики, чёрные дыры имеют свойство «испаряться» сами по себе, особенно мелкие, квантовые (вообще, чем меньше масса, тем сильнее). Высокие перепады сил гравитации (aka приливные силы) обеспечивают вероятность создания в малой окрестности пар частица-античастица, одна из которых проваливается в дыру, а другая улетает наружу, тем самым унося с собой часть массы дыры. Постепенно такая утечка массы и испаряет дыру. И то, согласно квантовой теории гравитации, до планковской дыры с планковской массой и радиусом [7]. Потому что полное исчезновение горизонта ведёт к нарушению принципа причинности, так как не понятно, в каком вообще времени должно оказаться тело, когда вернётся из дыры, если рассматривать его в собственной системе отсчёта. Впрочем, стоит заметить, что по состоянию на начало 2010 года теории, которая бы объединяла квантовую механику и гравитацию, нет (и не предвидится), поэтому, в общем, хрен знает, что там на самом деле происходит.
Кроме того, существует проблема, связанная с потерей информации. Если вкинуть внутрь ЧД томики Пейсателя (где им и место), книжки разорвет на кванты и засосет. Со временем, за счет излучения Хокинга, масса уменьшится к первоначальной. И если ленточки из шредера склеить можно, то вот из излучения ничего не соберешь. Получается, что ЧД такой себе добротный биореактор, в котором происходит необратимый процесс переработки информации в хуету. Проблема в том, что если такое происходит на самом деле, то квантовая механика обречена на забвение.
Ну и чтобы окончательно добить тебя, юный читатель, знай: на самом деле чёрные дыры являются одними из самых простых объектов в теорфизике. Для полного описания чёрной дыры необходимо всего лишь 3 числа: масса, заряд и момент импульса. Это, разумеется, не означает, что неебически сложной метрикой, пульсациями, схлопываниями сингулярности и прочими радостями можно пренебречь. Но для стороннего наблюдателя все представители сабжа, у которых одинаковы эти три параметра, будут абсолютно идентичны, о чём, кстати, и говорит эпиграф.
[править] Разоблачение мифов
Прежде, чем переходить к откровенной хуите, рассмотрим наиболее часто встречающиеся среди масс заблуждения:
● Чёрные дыры засасывают всё на своём пути, оказавшись рядом с ней, тебя неминуемо ждут Адъ и Погибель!!!11
○ На самом деле на достаточно большом расстоянии гравитационное воздействие чёрной дыры такое же, как если бы на её месте была звезда с той же массой. А что вы хотели, предельный случай ОТО — это, как ни странно, ньютоновская теория гравитации. Более того, пока тело не засосало за горизонт, у него всегда есть шанс сделать бочку передумать. Одно из самых ярких доказательств — это релятивистские струи, идущие перпендикулярно плоскости вращения галактических дырищ.
● Чёрные дыры вечны.
○ Отнюдь. Конечно, можно ткнуть пальцем в термодинамику Хокинга, но на деле всё ещё проще. Гравитационное поле любого тела можно заставить совершать работу. Как показало моделирование, поток частиц, направленный почти по касательной к сабжу (с расчётом на вылет, а не поглощение), разгоняется настолько, что затраты энергии на первоначальный разгон окупаются в десятки раз.
● Наше Солнце превратится в чёрную дыру.
○ Не хватит массы. В чёрные дыры превращаются звёзды как минимум в 2.5 раза тяжелее. Вообще говоря, у любой массы есть гравитационный радиус, скукожив до которого, мы получим сабж с горизонтом событий данного радиуса. Но в нашем случае речь идёт конкретно о естественной эволюции звёзд, и наше Солнце в конце концов просто потухнет.
● Чёрные дыры Керра ведут в параллельные вселенные.
○ А возможно, снова в нашу. Или вообще в никуда. Включаем «бритву Оккама» и смеёмся над РАЕНовцами.
● «Ой, нам на работе офис-менеджер рассказала, что в Коллайдере…»
○ Оставьте уже в покое этот Коллайдер!
[править] Чёрные дыры в литературе и прочих креативах
Служат постоянным пугалом, а также очень удобны в качестве не очень четко описанного, но зато заведомо существующего Страшного Объекта™. Например, см. у Ларри Нивена рассказ «Дырявый», «Гиперион» и «Эндимион» Симмонса.
Множество, тысячи их, фантастических прогонов насчёт мужественных космолётчиков, бороздящих окрестности чёрных дыр. Алсо, чёрные дыры применялись некоторыми авторами для телепортации. При этом, очевидно, попутаны понятия чёрной дыры и червоточины, с помощью последних теоретически можно путешествовать.
Генераторы чёрных дыр, как корабельное оружие, встречаются во многих игрушках и фантастических произведениях. Это хуита. Во-первых, ЧД нестабильны и неуправляемы, что делает их для космических баталий (с расстояниями далеко не в два-три километра) хуже говна. Во-вторых, для создания солидной ЧД необходимы очень и очень большие энергии, потому что её радиус пропорционален массе в отношении 1 см : одна земная масса. В-третьих, эту энергию можно куда эффективнее использовать в разрушительных целях, в тех же самых лазерах или электромагнитном разгоне ракет.
Алсо, в расовом аниму Gunbuster жалкие людишки создали кошерную ч0рную дыру, использовав в роли топлива для бомбы не какую-нибудь антинаучную хуйню, а самый настоящий Юпитер, что выглядит вполне натурально, хотя и заставляет астрофизик-куна высрать сотню-другую кирпичей.
Также было творение в жанре НФ никому не известного отечественного писателя Ильина, в котором некий среднестатистический преподаватель какой-то там астрономии в универе обнаруживает чёрную дыру которая прилетит к нам через 500 лет, после чего наступит Большой Пиздец. Потом половина человечества предпочла свалить с планеты нахуй сейчас, другая — через пятьсот лет, но основательно подготовившись. Заканчивается многозначительной ничего не объясняющей хуитой. Называется «500 лет до катастрофы».
[править] Чёрные дыры в экономике
Наблюдаются повсеместно, обнаруживают свойства засасывать из окружающего пространства бабло. При достижении поглощаемым баблом горизонта событий распила его нельзя вытащить, даже действуя со скоростью света и охрененной энергией.
Потеря информации в такой черной дыре никакая не проблема, а условие ее существования. Информация от субъектов, находящихся рядом с экономической черной дырой сильно искажена, а чаще всего просто недоступна.
Особое положение занимают сверхмассивные бюджетные черные дыры. Есть теория, что в каждой стране существует как минимум одна сверхмассивная черная дыра. Эпическая черная дыра в Рашке находится в Дефолт-сити. Еще Кутузов говорил: чтобы спасти Россию — надо сжечь Москву!
Экономические черные дыры таки излучают. В общем случае излучение баблоса полностью поглощается прилежащим пространством и субъектами в нем. Однако, излучение сверхмассивных черных дыр (в виду его масштаба) заметно для Анонимуса, но является полной хуитой по сравнению с их баблоидной массой.
Несколько более полно тема раскрыта у Пелевина в рассказе «Пространство Фридмана».
[править] Машина времени и чёрные дыры
Также есть полная матана теория о возможности создания машин времени на основе чёрных дыр, или, как минимум, некоей конструкции, которая будет способна перенести объекты и информацию вдоль всего времени своего существования (но не в произвольный момент времени). Подобными исследованиями занимается множество самых разных персонажей (вплоть до Тифарета), все как на подбор — ёбнутые на всю голову, матан же!
Нечто на тему такого путешествия можно найти наряду с другими лулзами в повести пана Станислава «Фиаско»
[править] Троллинг
Да-да, а как же без него!
Во-первых, сабжем троллят ученых, в особенности релятивистов. Ну как же, гениальный Эйнштейн создал мудрую теорию, которая не может ошибаться! Или можно прикинуться дилетантом и пороть антинаучную хуету, вызывая гнев даже, казалось бы, спокойных персонажей. Впрочем, их троллинг уныл и безблагодатен, так как довольно быстро скатывается в матан.
Во-вторых, Пиздецом от засасывания в черную дыру журналюги нередко пугают простых обывателей, ничего в данной теме не смыслящих. Особенно случаи учащаются при запуске какой-нибудь исследовательской вундервафли, как коллайдер, например. От этих высеров учёные кусают локти, скрипят зубами, и вообще, хотят переработать их в метан.
И наконец, троллят сами черные дыры, плюя релятивистскими струями в планеты, население которых не верит в существование сабжа. Ну ты понял, в общем.
[править] Mоаr
[править] Что покурить
- Трактат о миниатюрных чёрных дырах: 1, 2, 3, 4
- Путешествие в Шварцшильдову чёрную дыру (анимуированное).
- Цельнопизженная православная научно-популярная книга И. Д. Новикова «Черные дыры и Вселенная» (с картинками!) Уникальный случай: понятна даже ГСМ.
[править] Примечания
- ↑ [1], [2], w:Предел_Эддингтона, w:Предел_Хаяcи
- ↑ Подробности про бериллий и углерод для любителей подробностей: [3]
 |
[ + ] Чёрная дыра — одна из тайн мироздания.
|
||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
|||||||||||||||||
