Что вы увидите, падая в черную дыру?

31 Января 2018 в 12:00, Илья Хель 92 149 просмотров 74

Черные дыры — пожалуй, самые загадочные объекты во Вселенной. Они настолько плотные, что сила тяготения не позволяет ничему, даже свету, покинуть пределы черной дыры. Физики обнаружили множество черных дыр, от небольших до сверхмассивных, массой в миллионы или миллиарды солнечных. Важное свойство горизонта событий — что свет не может его преодолеть — создает границу в пространстве: как только вы ее пересечете, вы обречены оказаться в сингулярности. Но что вы увидите, падая в черную дыру? Погаснет ли свет или останется? Физики знают ответ, и он вам понравится.

В центре нашей собственной галактики мы увидели движение звезд вокруг центральной точки массы в 4 миллиона солнечных масс, не испускающей никакого света. Этот объект — Sagittarius A* — однозначный кандидат в черную дыру, которого мы можем определить напрямую, измеряя звезды на его орбите.

Но есть несколько очень странных вещей, которые происходят, когда вы приближаетесь к горизонту черной дыры, и они становятся еще страннее, когда вы его пересекаете. Есть причина, по которой вы, преодолев этот невидимый барьер, уже не сможете никогда его покинуть. И неважно, какой класс черной дыры вас засосал, какой космический корабль пытается вас оттуда унести или что-то еще. Общая теория относительности — серьезная штука, особенно когда дело доходит до черных дыр. Причина связана с величайшим достижением Эйнштейна: она связана с тем, КАК черная дыра искривляет пространство-время.

Когда вы находитесь очень далеко от черной дыры, ткань пространства изогнута меньше. Фактически, когда вы находитесь очень далеко от черной дыры, ее гравитация неотличима от любых других масс, будь то нейтронная звезда, обычная звезда или просто диффузное облако газа. Пространство-время может быть искривлено, но все, что вы можете определить издалека, это присутствие массы, без данных о распределении этой массы. Но если взглянуть своими глазами, то вместо облака газа, звезды или нейтронной звезды, будет абсолютно черная сфера в центре, не излучающая никакого света.

Эта сферическая область, известная как горизонт событий, — это не что-то физическое, а скорее область пространства определенного размера, из которой не может сбежать свет. Можно было бы предположить, что издалека размер черной дыры кажется таким, каким является на самом деле. Другими словами, если вы приблизитесь к черной дыре, она будет выглядеть как абсолютно черная дыра на фоне космоса, по границам которой искажается свет.

Для черной дыры массой с Землю эта сфера будет крошечной: порядка 1 сантиметра в радиусе; а для черной дыры массой с Солнце эта сфера будет порядка 3 километров в радиусе. Если масштабировать массу (и размер) до сверхмассивной черной дыры — вроде той, что в центре нашей галактики — вы получите размер планетарной орбиты или гигантскую красную звезду вроде Бетельгейзе.


Что же произойдет, когда вы приблизитесь и в конце концов попадете в черную дыру?

С большого расстояния геометрия увиденного вами будет соответствовать вашим ожиданиям и расчетам. Но по мере продвижения в вашем идеально сконструированном и неразрушимом космическом аппарате, вы начнете замечать нечто странное, подходя к черной дыре. Если разделить расстояние между вами и звездой надвое, угловой размер звезды будет казаться вдвое больше. Если вы сократите расстояние до четверти, он будет в четыре раза больше. Но черные дыры другие.

В отличие от всех других объектов, к которым вы привыкли, которые чем ближе, тем крупнее кажутся, черная дыра растет в размерах гораздо быстрее, благодаря невероятной кривизне пространства.

С нашей точки зрения на Земле, черная дыра в галактическом центре будет казаться крошечной, ее радиус будет измеряться в микродуговых секундах. Но по сравнению с наивным радиусом, который вы рассчитываете в рамках ОТО, он будет казаться на 150% больше из-за искривления пространства. Если вы приблизитесь к нему, к моменту, когда горизонт событий будет размером с полную Луну на небе, он будет в четыре раза больше этого. Причина, конечно, в том, что пространство-время искривляется все сильнее и сильнее, когда вы приближаетесь к черной дыре.

И наоборот, наблюдаемая площадь черной дыры растет все больше и больше; к моменту, когда вы будете в нескольких шварцшильдовских радиусах от нее, черная дыра вырастет до таких размеров, что заслонит собой практически весь передний обзор корабля. Обычные геометрические объекты так себя не ведут.

Когда вы будете приближаться к самой внутренней стабильной круговой орбите — которая составляет 150% радиуса горизонта событий — вы заметите, что передний обзор на вашем корабле станет абсолютно черным. Как только вы пересечете эту точно, даже позади вас все начнет погружаться в темноту. Опять же, это связано с тем, как пути света из разных точек движутся в этом сильно искривленном пространстве-времени.

В этот момент, если вы не пересекли горизонт событий, вы все еще можете выйти. Если вы приложите достаточное ускорение прочь от горизонта событий, вы сможете покинуть его гравитацию и вернуться в безопасное пространство-время подальше от черной дыры. Ваши гравитационные датчики подскажут вам, где нисходящий градиент в направлении центра сменяется плоскостью, где можно увидеть звездный свет.

Но если вы продолжите падение к горизонту событий, вы в конечном итоге увидите, как звездный свет сжимается до крошечной точки позади вас, меняя цвет на синий из-за гравитационного синего смещения. В последний момент, когда вы пересечете горизонт событий, эта точка станет красной, белой, а потом синей, поскольку космический микроволновый и радиоволновой фоны сдвинутся в видимую часть спектра.

И затем… будет тьма. Ничего. Изнутри горизонта событий никакой свет из внешней Вселенной не сможет попасть к вашему кораблю. Теперь вы вспомните о мощных двигателях своего корабля и задумаетесь, как можно было бы сбежать с их помощью из этой ловушки. Вы вспомните, в каком направлении лежала сингулярность, и попробуете определить гравитационный градиент по направлению к ней. Это при условии, что позади вас или перед вами не будет никакой другой материи или света.

Что удивительно, даже если вместе с вами за горизонт событий попадет много света — вы будете видеть «половину» видимой Вселенной — на борту с вами будут также и гравитационные датчики. И как только вы пересечете горизонт событий, со светом или без, произойдет кое-что странное.

Ваши датчики подскажут вам, что гравитационный градиент, который уходит в сторону сингулярности, будет повсюду, во всех направлениях. Даже в противоположном сингулярности направлении.

Как такое возможно?

А вот так, потому что вы за горизонтом событий, прямо в нем. Любой луч света, который вы сейчас излучите, отправится в направлении сингулярности; вы слишком глубоко в нутре черной дыры, чтобы он мог попасть куда-нибудь еще.

Сколько же времени необходимо после преодоления горизонта в сверхмассивной черной дыре, чтобы оказаться в ее центре? Верьте или нет, несмотря на то что горизонт событий может быть световым часом в диаметре в нашей системе отсчета, для достижения сингулярности потребуется всего около 20 секунд. Сильно искривленное пространство — страшная штука.

Хуже всего то, что любое ускорение приблизит вас к сингулярности еще быстрее. Увеличить время выживания на этом этапе невозможно. Сингулярность существует во всех направлениях, куда ни посмотри. Сопротивление бесполезно.

Что вы увидите, падая в черную дыру?

Приложение
Hi-News.ru

Новости высоких технологий в приложении для iOS и Android.

74 комментария

  1. philipeus

    Да ни чего
    Ещё ни кто не падал (отправлено из iOS приложения Hi-News.ru)

  2. WEST117

    На любую силу есть - противосила!

    • pathetic

      И как это сможет помочь в случае падения в черную дыру? (отправлено из приложения Hi-News.ru)

      • WEST117

        Теоретически, можно улететь даже с поверхности чёрной дыры! Что мешает?

        • pathetic

          Законы физики нашей Вселенной? (отправлено из приложения Hi-News.ru)

          • LOLTRON

            теоритически никто не может нормально сказать чио там будит когда упадем туда. Одна сингулярность, может ЧР нас поглатит как свет?? если в ней есть RWB значит мы как зеленый свет будем поглащены.

          • WEST117

            Но этоже и есть"законы" -Ньютона!)) А ТО на самом деле ничего не запрещает! Что вы все прицепились к "свету"?) Сама ТО говорит что всё относительно, разных систем отсчёта!)

        • RiotMakeR

          теоретически можно все что угодно ... осталось лишь на практике доказать применимость и верность ваших теорий - сущий пустяк, всего то ничего

  3. patota

    Мы все умрём! (отправлено из iOS приложения Hi-News.ru)

  4. ArtyomkaDAD

    Просто сделать длинную условную "палку" и не приближаясь к горизонту событий потыкать черную дыру, делов то

  5. Falloutrulezz

    А когда долетите до центра черной дыры, там будет чья-то мамаша, настолько жирная, что...

    • gik

      ну ты и гандон .твоя мамаша там будет .пальцем в жопу тебе тыкать будет дебилу

  6. Transchelovek

    если каким-то чудом сохраните целостность, то звезды с одной стороны будут очень яркими, а с другой - яркая черная дыра, потому что фотоны не падают по вертикали при прохождении через горизонт событий, а просто вылететь не могут из гравитационного поля. Если же условно приземлиться на поверхность черной дыры, исключив для вас гравитацию и добавив вам неограниченной силы, то вы будете находиться на уплотняющейся поверхности из элементарных частиц в виде атмосферы или короны, если хотите, что будет восприниматься как поверхность совершенно обычной звезды. Фотоны и другие "не успокоившиеся частицы" скорее всего будут выглядеть сверхтекучей жидкостью - не будете успевать зачерпнуть их ладонью, как они снова окажутся на поверхности черной дыры, а окружающее пространство будет идеально ровным.

    • gik

      заткнись педик в жопу себе пальцем потыкай лучше транс конченный

      • Transchelovek

        Уважаемые админы, научитесь уже блокировать по IP) Такой персонаж конечно не сможет вмешаться в беседу, он то думает, что он чистокровный тролль, но всего-лишь создает нелицеприятный информационный мусор, а у вас даже комментарии до сих пор нельзя ни удалять, ни редактировать. Я думаю вы и сами рады будете насовсем избавляться от таких кадров. Думаю, даже блокировка по электронной почте(если бы такова была при регистрации) возымела бы положительный эффект, если с IP этот вопрос трудно решить.

    • Shurin

      Но, насколько известно, все во Вселенной движется и вращается. ЧД тоже вращаются и с большой скоростью. Любое тело падает на нее по спирали, а не по прямой. Значит и эффекты могут быть иными. В статье об этом ничего не говорится.

  7. Shk

    Тю, видели же уже. В интерстеллар :)

  8. gazon

    ,,Что вы увидите, падая в черную дыру?,, -Лик тёщи?

  9. scayder242

    При попадании в черную дыру - сознание отключается, время, пространство, энергия исчезают. Вот и все... Тишина только

  10. СтранНик

    Падая в Черную Дыру мы увидим Черный Конец, инфа 100%)))

  11. huin

    А как же замедление времени?
    Я думал что после попадания за горизонт событий время останавливается и падение становится бесконечным. (отправлено из iOS приложения Hi-News.ru)

  12. Pavel.Vorobev

    Не реальное, очень однобокое, представление не учитывающее даже известных фактов.
    Не имея не противоречивой теории пространства, на эту тему рассуждать не серьёзно.

  13. RiotMakeR

    описание в статье больше является притянутой к науке фантазией режесера какого нибудь фантастического фильма

    • RiotMakeR

      уже при перегрузке 15G вы потеряете сознание и больше уже ничего не увидите, затем по мере приближения ваш организм умрет, затем его расплющит силой гравитации вместе с вашим корабликом и так далее по мере падения

      а до того как вы потеряете сознание вы будите видеть небольшую черную сферу по курсу и все - это будет последнее что вы увидите, все последующие описания в статье виртуальные

      • ANDREY

        А если разогнаться до около световой скорости задолго до горизонта событий обойдя перегрузки?

        • RiotMakeR

          то вас еще на разгоне до около световой скорости отправит к про-отцам )))

          • RiotMakeR

            потому что:

            1) перегрузки отдельно при ускорении так же будут присутствовать

            2) при падении в ЧД на вас действуют не только перегрузки ускорения, но и сама сила тяготения и вы лишь усилите общие перегрузки дополнительным ускорением до около световой скорости

            занимательная физика )))

            • http

              Про перегрузки ускорения - чушь, не перегрузки, а приливные силы, и не расплющат, а разорвут на молекулы. Например, если летите головой вперёд, то она притягивается к ЧД сильнее туловища, и в некоторый момент станет настолько сильнее, что её оторвёт. Как и ноги. Те же приливные силы сожмут вас в таком случае по бокам, ну да, можно сказать - сплющат. То есть чем вы длиннее и толще - тем быстрее всё для вас кончится. А круглая пузатая мелочь протянет дольше всех.
              Самое интересное автор не рассказал - вы при падении успеете увидеть всю эволюцию покинутой части вселенной (потому что для неё вы падаете вечно) и никакой синей точки реликтового излучения не увидите, т.к. оно остынет за бесконечное время до нуля, и его просто в момент пересечения горизонта уже не будет.

              • RiotMakeR

                никакую эволюцию вы там не увидите, так как потеряете сознание и умрете фактически еще на подлете к ЧД ... кроме того мозг человека попросту не способен воспринять информацию, быстрее, чем это заложено его физиологией, так что даже если теоретически предположить что какую то там информацию вы теоретически получите, то не успеете ее осознать, превратившись к мешок с мясом и костями

  14. redis_franz

    Статья написана очень сложным, непонятным языком, читать было очень тяжело. Не в первый раз замечаю подобное за Ильёй Хелем. Как будто он не перечитывает их. Как и редактор.
    Термины вводятся без какого-либо предисловия. Как? Что? Зачем? Часто ответов нет.

    • macss

      Желание удивить непонятным языком порождает глупость.
      Нагромождение бездоказательных небылиц
      рассчитано на УО.

    • macss

      Все ответы в теме : Дотронуться до нашей Галактики !

  15. wowiliamus

    Почему свет не может покинуть черную дыру? У фотонов нет массы, а значит огромная гравитация черной дыры на них не действует.

    • http

      Частицы, не имеющие массы, двигаются в пространстве по геодезическим линиям (экстремалям метрики). В нашем пространстве геодезическая линия - практически прямая, фотон по ней и летит. В ЧД все геодезические, начавшись внутри горизонта, его не покидают, а сваливаются в центр. По ним фотон и летит. А фотон, испущенный с горизонта по касательной, полетит по кругу вокруг ЧД.

    • Kradrek

      У них нет массы спокойного состояния, зато в движении масса есть, и так вышло что фотоны всегда в движении (отправлено из приложения Hi-News.ru)

      • RiotMakeR

        у фотонов не может быть массы спокойного состояния, так как они существуют лишь в движении и по большому счету фотоны это электромагнитные волны ... в движении у них так же нет массы ... ЧД в свою очередь они не могут покинуть не из за сильного поля тяготения ЧД, а из за сильного электромагнитного поля ЧД, так как на фотон может воздействовать лишь электромагнитное поле

        • pathetic

          Опять ты за свое... Масса фотона не инвариантна. Фотон не имеет массы ПОКОЯ. Но имеет инертную массу и, естественно, на него воздействует гравитация.

          Масса фотона выводится из формулы E=mc2.

          m масса фотона, кг
          h постоянная Планка, 6,626176 × 10-34 Дж × с
          ν частота излучения, Гц
          λ длина волны излучения, м
          c скорость света в вакууме, м/с

          используя одновременно формулы Энергия кванта и Уравнение Эйнштейна, получаем hν = mc2. Отсюда m=hν/c2.

        • pathetic

          Вот даже физическая задачка за 11-й класс с решением:

          ОПРЕДЕЛИТЬ ДЛЯ ФОТОНА С ДЛИНОЙ ВОЛНЫ Λ=0,5 МКМ: 1) ЕГО ЭНЕРГИЮ; 2) ИМПУЛЬС; 3) МАССУ
          Решение задач по физике, квантовые свойства света

          Определить для фотона с длиной волны λ=0,5 мкм: 1) его энергию; 2) импульс; 3) массу

          Решение: энергия фотона - εф = hν = hc/λ,
          импульс фотона - pф = hν/c = εф/c,
          масса фотона - mф = hν/c2 = εф/c2,
          причем h = 6,62⋅10-34 Дж⋅с;
          для фотона с длиной волны λ=0,5 мкм=5⋅10-6 м
          εф = 4⋅10-20 Дж =4⋅10-20 /1,6⋅10-19= 0,25 эВ,
          pф = 1,33⋅10-28 кг ⋅м/с,
          mф = 0,44⋅10-36 кг.

          • RiotMakeR

            E=mc^2 это мы знаем исходя из теории относительности

            теория относительности включает в себя общую и специальную - ОТО и СТО

            СТО применима для изучения движения тел с любыми скоростями (в том числе близкими или равными скорости света) при условии отсутствия очень сильных гравитационных полей.

            ОТО применима для изучения движения тел с любыми скоростями в гравитационных полях любой интенсивности, если квантовыми эффектами можно пренебречь.

            Таким образом для изучения и описания фотона мы можем пользоваться только СТО.

            А обобщение СТО для гравитационных полей это уже ОТО.

            Так что в который раз у тебя конфуз выходит ... смешал в кучу СТО и ОТО

            mф = hν/c2 = εф/c2 это РЕЛЯТИВИСКАЯ механика в СТО, а не в ОТО, так как e=mc^2 вовсе не говорит о том, что масса существует у всего

            согласно теории эквивалентности массы в СТО формула e=mc^2 показывает КАКОЙ МАССОЙ обладал бы объект с данной энергией и эта формула обратной силы не имеет именно в СТО ... обратную силу данная формула имеет только в ОТО

            то что у фотона есть энергия не означает что у него есть масса

            Эквивале́нтность ма́ссы и эне́ргии — физическая концепция теории относительности, согласно которой полная энергия физического объекта (физической системы, тела) равна его (её) массе, умноженной на размерный множитель квадрата скорости света в вакууме.

            m_rel*c^2=E, где E — полная энергия объекта, — его релятивистская масса.

            понятие же релятивистской массы основано на соответствии определенной энергии к определенной массе, а не на равенстве массы к энергии у реальных объектов

            в отношении фотона формула E=mc^2 показывает какой массе СООТВЕТСТВУЕТ энергия фотона

            а абсолютное равенство E=mc^2 верно, где E — энергия покоя тела, m — его масса покоя;

            • RiotMakeR

              по большому счету РЕЛЯТИВИСТСКАЯ масса фотона используется исключительно в вычислениях и является виртуальной, так как основана релятивистская масса на соотношении энергии и массы, потому что вы находитесь в рамках СТО ... при наличии гравитационных полей вы автоматически переходите в ОТО и релятивистской массой вы уже не можете пользоваться , утверждая, что якобы именно "гравитация ЧД" влияет на фотон

              • RiotMakeR

                преобразования Лоренца - изменение координат тела или точки и времени процесса при переходе между инерциальными системами отсчета. Описание данных преобразований основывается на том, что в каждой инерциальной системе отсчета все физические законы работают одинаково и равноправно. Таким образом, законы природы никаким образом не зависят от выбора системы отсчета.

                Из преобразований Лоренца и выражается основной коэффициент релятивистской механики, который описан выше и назван буквой α. Сам принцип соответствия достаточно прост - он говорит о том, что любая новая теория в каком-то определенном частном случае будет давать те же результаты, что и предыдущая. Конкретно в релятивистской механике это отражается тем фактом, что при скоростях, которые много меньше скорости света, используются законы классической механики.

                Фотон является релятивитстской частицей, так как его кинетическая энергия может быть СРАВНИМА с энергией, которая выражается формулой E=mc^2

                Энергия частицы также может быть и больше своей энергии покоя - такие называют ультрарелятивистскими.

                Для описания движения подобных частиц используется квантовая механика в общем случае и квантовая теория поля для более обширного описания.

                Если ты для обоснования наличия массы у фотона еще припишешь еще несколько формул со схожими в ней буквами из квантовой механики, без разбора области их применения, то уверяю, "оскар" юмориста в научных кругах ты получишь стопудово и единогласно ))))

  16. Demige

    Ерунда всё. Ведь давно известно, что пройдя через горизонт событий, человек попадает в библиотеку с книгами.

    • LOLTRON

      И тут библиотекарь "Я вам тут посингулирую ещё" ТССССССС_С_с_С_СС_С_С

    • wowiliamus

      Откуда может подглядывать за спальней маленькой девочки.
      Всех педофилов отправить в черную дыру. И им приятно, и нам спокойней будет ))

      • naturalniy

        Кажется такой фильм был İnterstellar, но там отец пытался ей что то сказать годами с другого измерения (отправлено из iOS приложения Hi-News.ru)

  17. Brd

    Игнорировать подобные выпады, это покруче бана будет, сам отвалится, скучно станет ему.

  18. Panter

    Встаньте перед зеркалом поглядите на свой глаз уведите что в строение глаза имеется чорная дыра которая поглощает свет.
    В космосе может быть точно также мы видим что чорная дыра поглащет свет а в какомнебудь четвертом измерении этот свет вытекает в звезду и мы видим яркий свет поглощеный с другой стороны вселенной.

    • LOLTRON

      ХММ, выходит мозг при поглащении света может создавать черные дыры? выходит черный цвет "Поседневности" выходит еще, что черная дыра поглощает цвета вселенной и галактик? НАше сознание и осозание и есть цвета состояния, и ЧД ее поглащает а тело на самом деле становится черным?

  19. arni_es

    По моему ученым еще пока не совсем известна информация о черных дырах. Одни субъективные предположения. (отправлено из iOS приложения Hi-News.ru)

  20. SpasiboMne

    Вообще-то при приближении к ЧД должно разорвать приливными силами, из-за разницы гравитационных потенциалов в разных частях тела. Но, правда, в начале статьи было сказано: " в вашем идеально сконструированном и неразрушимом космическом аппарате". Значит с аппаратом ничего не будет, а вот человека разорвет)

    • Kvazar666

      Бред, падая в ЧД ты литишь как бы по инерции и любое умкорение, для падающего тела не тмеет значения, но вот упав в центр ЧяД ты скорее всего превратишься в кварк-глюонную плазму, а то и мельче.

Новый комментарий

Для отправки комментария вы должны авторизоваться или зарегистрироваться.