Не стало британского физика-теоретика Стивена Хокинга. Он скончался на 77 году жизни. Несмотря на тяжелую болезнь, он стал одним из наиболее известных ученых современности. Его основными темами для научных изысканий были космология и квантовая гравитация, он посвятил долгие годы изучению черных дыр. Сегодня нам хочется вспомнить о достижениях Стивена Хокинга.
Человек не пропадает в черной дыре! Шутка? Нет, новая гипотеза, предложенная в 2015-м году знаменитым физиком Стивеном Хокингом. Он считает, что черная дыра — открытая дверь в другую Вселенную. И человек, и информация не будут уничтожены прожорливой черной дырой, а просто окажутся где-то еще. И, возможно, в необычном виде — с перепутанными, расположенными в хаотичном порядке частицами самих себя.
Черные дыры определенно существуют, есть они и в нашей галактике — в созвездии Стрельца. Как они выглядят на самом деле и как себя ведут — тема множества научных исследований. Но что теперь? Хокинг их отменил?
Как выглядит черная дыра
Нам не дано увидеть искривленное пространство черной дыры так, как оно изображено в кино, например в фантастическом фильме студии Диснея «Черная дыра» (1979). Этого никогда не сможет увидеть ни один житель нашей Вселенной. «Интерстеллар» — первый голливудский фильм, в котором черная дыра изображена правильно.
Черная дыра отбрасывает черную тень на звездное поле позади нее. Исходящие от звезд лучи света изогнуты искривленным пространством дыры — и появляется эффект гравитационного линзирования (похоже на кривое зеркало, правда?). Вообще-то черные дыры не светятся, а увидеть их можно только за счет излучения от других объектов — к примеру, звезд, как на картинке ниже.
Быстровращающаяся черная дыра (слева), которая движется на фоне звездного поля, изображенного справа (Компьютерная модель студии Double Negative), — иллюстрация из книги «Интерстеллар. Наука за кадром».
Физики описали вид и свойства черных дыр при помощи математических формул, выведенных из теории относительности Энштейна. Астрономы же нашли убедительные подтверждения того, что во Вселенной существует множество черных дыр.
Массивные черные дыры
В центре практически каждой большой галактики Вселенной обитает массивная черная дыра. Самая тяжелая черная дыра из обнаруженных весит в 17 миллиардов раз больше Солнца; она располагается в галактике NGC1277, в 250 миллионах световых лет от Земли — это примерно десятая часть растояния до границы наблюдаемой Вселенной.
Замечательный пример — огромная черная дыра в центре нашей галактики, Млечного Пути. Андреа Гез из UCLA, Калифорнийский университет в Лос-Анджелесе, и группа астрономов под ее руководством наблюдали за движением звезд вокруг этой черной дыры. На рисунке показано ее положение на летнем ночном небе: у правого нижнего угла астеризма (группы звезд) Чайник в созвездии Стрельца — там, где нарисован белый крестик.
Положение центра нашей галактики на ночном небе. Там находится гигантская черная дыра массой в 4,1 миллиона солнечных масс, — иллюстрация из книги «Интерстеллар. Наука за кадром».
Также в нашей галактике находится примерно 100 миллионов относительно небольших черных дыр весом от трех до 30 солнечных масс.
Голые сингулярности?
Было бы чудесно, если бы мы могли найти или создать сингулярность вне черной дыры — сингулярность, которая не скрывалась бы за горизонтом событий. Голую сингулярность. Например, создать ее в лаборатории. В 1991 году Кип Торн, автор книги «Интерстеллар. Наука за кадром», и Джон Прескилл поспорили со Стивеном Хокингом о голых сингулярностях. Кип и Джон считали, что законы физики допускают существование голых сингулярностей. Стивен утверждал, что нет.
Никто из наих не думал, что спор разрешится так быстро. Всего через пять лет Мэттью Чоптюк, докторант Техасского университета, прогнал на суперкомпьютере моделирование — и попал в яблочко. Обнаружилось, что при определенных условиях получается нечто вроде кипения пространства и времени. Это кипение порождало гравитационные волны все меньшей длины, а в конце образовывалась бесконечно малая голая сингулярность.
Документальное свидетельство пари ученых-физиков, — иллюстрация из книги «Интерстеллар. Наука за кадром».
В 1997 году на документе появилась приписка от руки: «Признаю техническое поражение. 5 февраля 1997 г. Стивен У. Хокинг».
Можно ли выбраться из черной дыры
Стивен Хокинг вложил немало труда в выявление законов, которым черные дыры должны подчиняться при поглощении звезд, при столкновениях и слияниях, а также при воздействии на черную дыру приливных сил других объектов. Революционную теорию черных дыр он предложил в 1975 году. согласно которой вещество в черной дыре исчезает навсегда. Спустя 30 лет, в августе 2015, он сообщил о новом понимании устройства черных дыр.
Информация хранится не внутри дыры, а попадает на ее горизонт событий в виде 2D (двухмерной)-голограммы. Получается, что она проваливается не в саму черную дыру, а находится на ее периферии. Таким образом, информация не остается там навсегда. А значит, если что-то попадет в дыру, то сможет оттуда вернуться.
Стивен Хокинг делает сенсационное заявление на конференции по излучению Хокинга, Стокгольм, 2015 — источник.
Проблема в том, что вернуться в нашу Вселенную уже не получится. Так что массивная быстровращающаяся (это обязательное условие связи с другими мирами) черная дыра — поезд в один конец.
Так что если вы вдруг провалитесь в черную дыру, то, вероятно, увидите альтернативную Вселенную. И кто знает, насколько прекрасной или чудовищной она окажется.
Источник: kth.se, книга «Интерстеллар. Наука за кадром»
Фото обложки поста — отсюда
