Читать онлайн Научные исследования удостоверяют – 3 бесплатно
Чёрные дыры во Вселенной
Раджибул Шейх из Института фундаментальных исследований Тата в Индии предложил способ отличить горловины кротовых нор от чёрных дыр. Препринт научной статьи с теоретическими выкладками физика опубликован на сайте arXiv.org.
Кротовая нора (она же кротовина и червоточина) – это гипотетический объект, в каждый момент времени представляющий собой "прямой туннель" между теми или иными областями пространства. Представим себе измятый лист бумаги. Можно путешествовать, не покидая его поверхности. Тогда, чтобы попасть из точки А в точку Б, придётся добросовестно преодолеть все её изгибы. А можно "проколоть" поверхность и попасть в нужную точку на другой стороне напрямик. Вот такую возможность и предоставляет червоточина (правда, не космическим кораблям, а в лучшем случае фотонам).
Кротовые норы давно будоражат воображение физиков, ведь это способ заглянуть в области пространства, недоступные для прямого наблюдения из-за совсем небольшой в масштабах космоса скорости света. Кроме того, согласно некоторым теориям, червоточины соединяют разные вселенные в Мультивселенной. А значит, потенциально можно заглянуть и в другую вселенную.
Наличие червоточин не противоречит общей теории относительности Эйнштейна – наиболее глубокой и лучше всего проверенной на сегодняшний день теории пространства-времени. Правда, для поддержания кротовины необходимы экзотические формы материи, в существовании которых физики пока не уверены.
Там, где теоретикам не хватает знаний, может помочь наблюдение. Трудность в том, что для астронома "вход" в кротовую нору (горловина, как говорят специалисты) должен выглядеть практически так же, как чёрная дыра.
Как известно, чёрные дыры не наблюдаются непосредственно, на то они и чёрные. Их обнаруживают благодаря свечению падающего на них вещества, параметрам орбит тел-спутников, а с недавних пор ещё и гравитационным волнам. Однако до сих пор астрономам не было известно способа отличить чёрную дыру от кротовой норы.
Шейх предлагает такой метод. Он основывается на особой структуре, которая образуется из-за воздействия гравитации чёрной дыры на окружающие её фотоны. Это характерная тёмная область на ярком фоне, так называемая тень. Источником "подсветки", необходимой для создания тени, может являться как диск падающей в чёрную дыру материи (аккреционный диск, как говорят специалисты), так и другие небесные тела.
Физик рассмотрел определённый класс червоточин, так называемые кротовые норы Тео. Он теоретически изучил зависимость формы тени горловины от скорости её вращения вокруг своей оси. Затем автор сравнил полученные результаты с поведением наиболее популярной модели вращающейся чёрной дыры, известной как чёрная дыра Керра.
Как уточняет издание ScienceAlert, выяснилось, что при медленном вращении горловину червоточины невозможно отличить от чёрной дыры. Однако, если объект крутится быстрее, форма тени позволяет сказать, чёрная дыра перед нами или всё-таки горловина червоточины. Важно, что такие скорости не являются запредельно высокими и вполне могут наблюдаться в реальности.
"Полученные здесь результаты показывают, что червоточины, которые рассматриваются в данной работе и имеют разумную скорость вращения вокруг своей оси, благодаря наблюдениям их теней можно отличить от чёрных дыр", – пишет Шейх в аннотации к своей статье.
Трудность состоит в том, что на сегодняшний день тени ни от чёрных дыр, ни от горловин кротовых нор ещё ни разу не наблюдались. Причина в том, что для этого требуется очень высокое разрешение (способность различать мелкие детали). Однако система радиотелескопов EHT, предназначенная для того, чтобы непосредственно "разглядеть" горизонт событий чёрной дыры, предположительно обладает нужными параметрами и уже провела первые наблюдения.
Ученые Университета Джона Хопкинса предложили гипотезу о существовании особого типа космических объектов, которые невидимы и искривляют свет подобно черным дырам, однако при этом не обладают классическим горизонтом событий. Об открытии сообщается в статье, опубликованной в журнале Physical Review D.
Исследователи воспользовались теорией струн, чтобы провести теоретический поиск объектов, которые могли бы воспроизводить те же самые гравитационные эффекты, что и черные дыры. Они обнаружили, что этому условию соответствуют топологические солитоны, которые представляют собой необычный тип деформации пространства и времени с участием дополнительных компактных измерений.
Компьютерное моделирование показало, что топологические солитоны, в отличие от обычных черных дыр, испускают слабые световые лучи, которые в ином случае не смогли бы избежать гравитации настоящей черной дыры. Фотоны двигаются по многочисленным кривым траекториям, в результате чего тень ложной черной дыры выглядит размытой. У обычной черной дыры такая тень определяет границы горизонта событий – области, из которой свет не может вырваться.
Топологические солитоны являются результатом проделанной в 2021 году модификации общей теории относительности Эйнштейна с помощью некоторых выводов из теории струн. Они представляют собой пример экзотических объектов в рамках квантовой гравитации, которая пытается согласовать квантовую механику и эффекты теории относительности. Однако даже без использования теории струн возможно существование и других гипотетических объектов, которые являются альтернативами черных дыр, – например, бозонные звезды и гравастары.
Из книги Тихомирова А.Е. Structural levels and systemic organization of matter. "ЛитРес", Москва, 2023, P. 1 (перевод с ангийского): «Физики-теоретики из Университета Радбауда в Неймегене провели исследование, проверив правоту теории Стивена Хокинга о черных дырах. Полученные результаты подтвердили ее частично, а также позволили выдвинуть предположение о том, что все во Вселенной постепенно испаряется. Новое теоретическое исследование провели физики Майкл Вондрак, Уолтер ван Суйлек и Хейно Фальке. Они проверяли теорию знаменитого физика-теоретика Стивена Хокинга о черных дырах и выяснили, что он во многом, но не во всем, был прав. В свое время Хокинг, используя комбинацию квантовой физики и теории гравитации Эйнштейна, утверждал, что спонтанное рождение и аннигиляция пар частиц должны происходить вблизи горизонта событий. Так называется "точка невозврата", то есть невидимая черта, за которой для любых объектов, даже самых мельчайших, уже нет спасения от гравитационной силы черной дыры.
Частица и ее античастица рождаются из квантового поля на очень короткое время, после чего тут же аннигилируют. Но иногда все-таки происходит так, что одна частица падает в черную дыру, а другая из нее вылетает. Этот феномен получил название излучение Хокинга. По мнению самого Хокинга, подобный процесс в конечном итоге должен приводить к испарению черной дыры.
В новом исследовании было получено теоретическое подтверждение того, что из-за излучения Хокинга черные дыры в конечном итоге испарятся. Но расчеты при этом показали, что горизонт событий не так важен, как считалось до сих пор. Гравитация и искривление пространства-времени также вызывают излучение Хокинга. А это означает, что все крупные объекты во Вселенной, в том числе остатки звезд, со временем испарятся.
Исследование показало, что новые частицы могут создаваться далеко за пределами горизонта событий. Если раньше считалось, что никакое излучение невозможно без горизонта событий, то новое исследование показывает, что в этом горизонте нет острой необходимости. Это означает, что объекты без горизонта событий, такие как остатки мертвых звезд и другие крупные объекты во Вселенной, также имеют такого рода излучение. Вселенная испаряется, как и черные дыры. Это меняет не только наше понимание излучения Хокинга, но и наш взгляд на Вселенную и ее будущее».
Из книги Тихомирова А.Е. Происхождение слов и примет. Наука о суевериях, "Ridero", Екатеринбург, 2017, с. 80-81: «Машина времени – Любая человеческая мысль (какой бы фантастической она ни была) не возникает просто так, без причин. Всегда в ней есть рациональное зерно. Проблема перемещения во времени тоже имеет свою природу. В реальной природе она существует, и мы это можем наблюдать каждый день. На небосклоне мы видим звезды, некоторые из них уже не существуют, но мы их по-прежнему наблюдаем, то есть, видим прошлое. Это связано с тем, что пока свет с этих звезд дойдет до Земли, проходят миллиарды лет, за это время многие звезды прекращают свое существование. О возможности перемещения во времени писал еще английский писатель Г. Уэллс в романе «Машина времени» (1895 г.). В 1935 г. ученые Эйнштейн и Розен предложили идею «кротовых нор», основанную на общей теории относительности, суть которой заключается в том, что вещество, попадающее в пространственный тоннель, не исчезает для внешнего наблюдателя, оно может и утекать из нашей части Вселенной, и притекать к нам. Это позволяет исследовать и даже осваивать многоэлементную Вселенную, перемещаться между различными Вселенными с помощью «прокола пространства» со скоростью, которая фактически больше скорости света, что и означает создание «машины времени». В годы «холодной войны» проводились эксперименты по созданию установок, замедляющих или ускоряющих ход времени, они проводятся и ныне в секретных условиях. Это, в частности, использование системы электромагнитной защиты кораблей от радаров и снарядов противника, то есть создается достаточная мощность поля, способная отклонить снаряд (вариант – агрегат, обеспечивающий создание сходящихся к центру электромагнитных волн, и необходимость подбора наиболее подходящих частот этих волн); развитие электроники, появилась техническая возможность продолжить эксперименты по изменению хода времени и влиянию на пространство-время; создание системы для перемещения во времени транспортных средств, в первую очередь – боевых систем, искажающих пространство-время вокруг цели, что должно наносить цели огромный ущерб, намного превышающий затраты энергии на создание искажения. От такого оружия нет никакой защиты, и что немаловажно, «фокус» воздействия может находиться под поверхностью земли, то есть теоретически можно уничтожить подземный правительственный бункер, находящийся под каким-либо зданием, не повредив последний. Создается оружие и на новых физических принципах. Его суть в том, что если в одну точку пространства направить когерентные лучи микроволнового излучения, определенным образом подобранные по фазе и частотам, то в этой точке в результате резонанса начнет меняться и время, поскольку оно имеет природу, связанную с электромагнитной. Если это изменение в определенном объеме пространства будет неоднородным, то оно вызовет разрушение всех объектов, находящихся там. Простейшая двумерная аналогия этого четырехмерного процесса – если скатать лист бумаги в трубочку, то его можно будет просунуть в замочную скважину и с той стороны отпустить, и он сам развернется, но если лист беспорядочно тянуть за уголки в разные стороны, то он порвется на кусочки, которые сами по себе уже не сложатся в исходное состояние. Установка, состоящая из нескольких генераторов и компьютера управления, может быть смонтирована на транспортном самолете, возможен вывод этой системы в космос. Использованы разработки академиков Н. Кардашева, В. Пименова и др. Вероятна постройка «машины времени» на основе «резонансного генератора», если удастся создать стабильную область равнозамедленного времени, являющуюся «проколом» в прошлое. И время жизни этого «прокола» позволит создавшему ее самолету пролететь в нее, а после исследований прошлого создать обратный «прокол» и вернуться назад».