то происходит в центре черной дыры?
Сингулярность в центре черной дыры- это место, где материя сжимается до бесконечно крошечной точки, и все концепции времени и пространства полностью разрушаются. И на самом деле ее не существует. Что-то должно заменить сингулярность, но мы точно не знаем, что именно.
Давайте рассмотрим некоторые варианты.
Вполне возможно, что глубоко внутри черной дыры материя не сжимается до бесконечно крошечной точки. Вместо этого может существует мельчайший возможный объем.
Это называется планковской звездой, и это теоретически возможно, потому что предсказывается петлевой квантовой гравитацией, которая сама по себе является весьма гипотетическим предположением в квантовой версии гравитации. В мире петлевой квантовой гравитации пространство и время квантованы — вселенная вокруг нас состоит из крошечных дискретных кусков, но они невероятно крошечные, поэтому наши движения кажутся плавными и непрерывными.
Эта теоретическая фрагментарность пространства-времени дает два преимущества. Во-первых, доводит мечту квантовой механики до ее окончательного завершения, объясняя гравитацию естественным образом. И во-вторых, это делает невозможным образование сингулярностей внутри черных дыр.
Когда материя сжимается под огромным гравитационным весом коллапсирующей звезды, она встречает сопротивление. Дискретность пространства-времени не позволяет материи достигать чего-либо меньшего, чем планковская длина (около 1,68 раза 10^-35 метров). Весь материал, который когда-либо попадал в черную дыру, сжимается в шар ненамного больше этого. Совершенно микроскопическая, но определенно не бесконечно крошечная.
Это сопротивление продолжающемуся сжатию в конечном счете заставляет материал не разрушаться (то есть взрываться), делая черные дыры лишь временными объектами. Но из-за экстремальных эффектов замедления времени вокруг черных дыр, с нашей точки зрения во внешней вселенной, требуются миллиарды, даже триллионы лет, прежде чем они взорвутся. Так что на данный момент все готово.
Еще одна попытка уничтожить сингулярность — та, которая не опирается на непроверенные теории квантовой гравитации, — известна как гравастар.
Разница между черной дырой и гравастаром заключается в том, что вместо сингулярности гравастар наполнен темной энергией. Темная энергия- это вещество, которое пронизывает пространство-время, заставляя его расширяться наружу. Это звучит как научная фантастика, но это реально: темная энергия в настоящее время действует в большом космосе, заставляя всю нашу вселенную ускоряться в своем расширении.
Когда материя падает на гравастар, она не может проникнуть за горизонт событий (из-за всей этой темной энергии внутри) и поэтому просто висит на поверхности. Но за пределами этой поверхности гравастары выглядят и действуют как обычные черные дыры. (Горизонт событий черной дыры — это точка невозврата, граница, за которую ничто, даже свет, не может вырваться.)
Однако недавние наблюдения слияния черных дыр с детекторами гравитационных волн потенциально исключили существование гравастар, потому что слияние гравастар даст другой сигнал, чем слияние черных дыр, и LIGO и Virgo с каждым днем получают все больше и больше примеров. Хотя гравастары не совсем могут существовать в нашей вселенной, но вероятность маленькая.
Звезды Планка и гравастары могут иметь удивительные имена, но реальность их существования вызывает сомнения. Так что, возможно, есть более приземленное объяснение сингулярностей, основанное на более реалистичном взгляде на черные дыры в нашей вселенной.
Идея единой точки бесконечной плотности исходит из нашей концепции стационарных, невращающихся, незаряженных, довольно скучных черных дыр. Настоящие черные дыры- гораздо более интересные персонажи, особенно когда они вращаются.
Вращение черной дыры растягивает сингулярность в кольцо.
Сингулярность в центре черной дыры- это место, где материя сжимается до бесконечно крошечной точки, и все концепции времени и пространства полностью разрушаются. И на самом деле ее не существует. Что-то должно заменить сингулярность, но мы точно не знаем, что именно.
Давайте рассмотрим некоторые варианты.
Вполне возможно, что глубоко внутри черной дыры материя не сжимается до бесконечно крошечной точки. Вместо этого может существует мельчайший возможный объем.
Это называется планковской звездой, и это теоретически возможно, потому что предсказывается петлевой квантовой гравитацией, которая сама по себе является весьма гипотетическим предположением в квантовой версии гравитации. В мире петлевой квантовой гравитации пространство и время квантованы — вселенная вокруг нас состоит из крошечных дискретных кусков, но они невероятно крошечные, поэтому наши движения кажутся плавными и непрерывными.
Эта теоретическая фрагментарность пространства-времени дает два преимущества. Во-первых, доводит мечту квантовой механики до ее окончательного завершения, объясняя гравитацию естественным образом. И во-вторых, это делает невозможным образование сингулярностей внутри черных дыр.
Когда материя сжимается под огромным гравитационным весом коллапсирующей звезды, она встречает сопротивление. Дискретность пространства-времени не позволяет материи достигать чего-либо меньшего, чем планковская длина (около 1,68 раза 10^-35 метров). Весь материал, который когда-либо попадал в черную дыру, сжимается в шар ненамного больше этого. Совершенно микроскопическая, но определенно не бесконечно крошечная.
Это сопротивление продолжающемуся сжатию в конечном счете заставляет материал не разрушаться (то есть взрываться), делая черные дыры лишь временными объектами. Но из-за экстремальных эффектов замедления времени вокруг черных дыр, с нашей точки зрения во внешней вселенной, требуются миллиарды, даже триллионы лет, прежде чем они взорвутся. Так что на данный момент все готово.
Еще одна попытка уничтожить сингулярность — та, которая не опирается на непроверенные теории квантовой гравитации, — известна как гравастар.
Разница между черной дырой и гравастаром заключается в том, что вместо сингулярности гравастар наполнен темной энергией. Темная энергия- это вещество, которое пронизывает пространство-время, заставляя его расширяться наружу. Это звучит как научная фантастика, но это реально: темная энергия в настоящее время действует в большом космосе, заставляя всю нашу вселенную ускоряться в своем расширении.
Когда материя падает на гравастар, она не может проникнуть за горизонт событий (из-за всей этой темной энергии внутри) и поэтому просто висит на поверхности. Но за пределами этой поверхности гравастары выглядят и действуют как обычные черные дыры. (Горизонт событий черной дыры — это точка невозврата, граница, за которую ничто, даже свет, не может вырваться.)
Однако недавние наблюдения слияния черных дыр с детекторами гравитационных волн потенциально исключили существование гравастар, потому что слияние гравастар даст другой сигнал, чем слияние черных дыр, и LIGO и Virgo с каждым днем получают все больше и больше примеров. Хотя гравастары не совсем могут существовать в нашей вселенной, но вероятность маленькая.
Звезды Планка и гравастары могут иметь удивительные имена, но реальность их существования вызывает сомнения. Так что, возможно, есть более приземленное объяснение сингулярностей, основанное на более реалистичном взгляде на черные дыры в нашей вселенной.
Идея единой точки бесконечной плотности исходит из нашей концепции стационарных, невращающихся, незаряженных, довольно скучных черных дыр. Настоящие черные дыры- гораздо более интересные персонажи, особенно когда они вращаются.
Вращение черной дыры растягивает сингулярность в кольцо.
И по математике по теории Эйнштейна, как только вы пройдете сквозь кольцевую сингулярность, вы попадаете в червоточину и можете выскочить через белую дыру (полярной противоположностью черной дыры, куда ничто не может войти и материя убегает на со скоростью света) в совершенно новый и захватывающий участок Вселенной.
Одна из проблем: внутренняя часть вращающейся черной дыры катастрофически нестабильна. И это согласно той же самой математике, которая приводит к предсказанию путешествия в новую вселенную.
Проблема с вращающимися черными дырами заключается в том, что они вращаются. Сингулярность, растянутая в кольцо, вращается с такой фантастической скоростью, что обладает невероятной центробежной силой. А в общей теории относительности достаточно сильные центробежные силы действуют подобно антигравитации: они толкают, а не тянут.
Это создает границу внутри черной дыры, называемую внутренним горизонтом. За пределами этой области излучение падает внутрь сингулярности из-за экстремального гравитационного притяжения. Но излучение выталкивается антигравитацией вблизи кольцевой сингулярности, и поворотной точкой является внутренний горизонт. Если вы столкнетесь с внутренним горизонтом, то столкнетесь со стеной бесконечно энергичного излучения — вся прошлая история Вселенной обрушится на вас в мгновение ока.
Образование внутреннего горизонта сеет семена для разрушения черной дыры. Но вращающиеся черные дыры определенно существуют в нашей вселенной, так что это говорит нам о том, что наша математика неверна и происходит что-то странное.
Что на самом деле происходит внутри черной дыры? Мы не знаем — и самое страшное, что мы можем никогда этого не узнать.
Библиография
Ровелли, К. и Видотто, Ф., 2014. "Звезды Планка" https://doi.org/10.1142/S0218271814420267
Сакаи, Н.и др., 2014. "Тени Гравастара" https://journals.aps.org/prd/abstract/10.1103/PhysRevD.90.104013
Тейлор Э. и Уилер Дж. "Исследование черных дыр: введение в общую теорию относительности". Эддисон Уэсли Лонгман, 2000. https://www.amazon.com/Exploring-Black-Holes-Introduction-Relativity/dp/020138423X
Эта статья была опубликована space.com 8 февраля 2022 года.
Одна из проблем: внутренняя часть вращающейся черной дыры катастрофически нестабильна. И это согласно той же самой математике, которая приводит к предсказанию путешествия в новую вселенную.
Проблема с вращающимися черными дырами заключается в том, что они вращаются. Сингулярность, растянутая в кольцо, вращается с такой фантастической скоростью, что обладает невероятной центробежной силой. А в общей теории относительности достаточно сильные центробежные силы действуют подобно антигравитации: они толкают, а не тянут.
Это создает границу внутри черной дыры, называемую внутренним горизонтом. За пределами этой области излучение падает внутрь сингулярности из-за экстремального гравитационного притяжения. Но излучение выталкивается антигравитацией вблизи кольцевой сингулярности, и поворотной точкой является внутренний горизонт. Если вы столкнетесь с внутренним горизонтом, то столкнетесь со стеной бесконечно энергичного излучения — вся прошлая история Вселенной обрушится на вас в мгновение ока.
Образование внутреннего горизонта сеет семена для разрушения черной дыры. Но вращающиеся черные дыры определенно существуют в нашей вселенной, так что это говорит нам о том, что наша математика неверна и происходит что-то странное.
Что на самом деле происходит внутри черной дыры? Мы не знаем — и самое страшное, что мы можем никогда этого не узнать.
Библиография
Ровелли, К. и Видотто, Ф., 2014. "Звезды Планка" https://doi.org/10.1142/S0218271814420267
Сакаи, Н.и др., 2014. "Тени Гравастара" https://journals.aps.org/prd/abstract/10.1103/PhysRevD.90.104013
Тейлор Э. и Уилер Дж. "Исследование черных дыр: введение в общую теорию относительности". Эддисон Уэсли Лонгман, 2000. https://www.amazon.com/Exploring-Black-Holes-Introduction-Relativity/dp/020138423X
Эта статья была опубликована space.com 8 февраля 2022 года.
Worldscientific
Planck stars | International Journal of Modern Physics D
Quantum-gravitational pressure can stop gravitational collapse and cause a bounce. We observe that: (i) due to the huge time dilation, the process can last micro-seconds in local proper time and bi...
Специальная теория относительности
Физика в конце девятнадцатого века оказалась в кризисе: существовали совершенно хорошие теории механики (Ньютон) и электромагнетизма (Максвелл), но две теории не совпали.
Было известно, что свет является электромагнитным явлением, но он не подчиняется тем же законам механики, что и материя. Эксперименты Альберта А. Майкельсона (1852-1931) и других в 1880-х годах показали, что он всегда двигался с одинаковой скоростью, независимо от скорости его источника.
Физики старшего поколения боролись с этим противоречием различными способами. В 1892 году Джордж Ф. Фицджеральд (1851-1901) и Хендрик А. Лоренц (1853-1928) независимо обнаружили, что они смогут согласовать теорию и эксперимент, если будут постулировать, что детекторное устройство изменяло свой размер и форму характерным образом, зависящим от его состояния движения.
В 1898 году Ж. Анри Пуанкаре (1854-1912) предположил, что интервалы времени, так же как и длина, могут зависеть от наблюдателя, и он даже предположил (в 1904 году), что скорость света может быть "непреодолимым пределом".
Однако ни один из этих выдающихся физиков не собрал всю историю воедино. Это было предоставлено молодому Альберту Эйнштейну (1879-1955), который уже в возрасте шестнадцати лет (1895-6) начал подходить к проблеме по-новому, когда задался вопросом, каково это - путешествовать вместе с лучом света.
К 1905 году он показал, что результаты Фицджеральда и Лоренца следуют из одного простого, но радикального предположения: законы физики и скорость света должно быть одинаковым для всех равномерно движущихся наблюдателей, независимо от их состояния относительного движения.
Чтобы это было правдой, пространство и время больше не могут быть независимыми. Скорее всего, они "преобразуются" друг в друга таким образом, чтобы скорость света оставалась постоянной для всех наблюдателей. (Вот почему движущиеся объекты кажутся сжимающимися, как подозревали Фицджеральд и Лоренц, и почему движущиеся наблюдатели могут измерять время по-разному, как предположил Пуанкаре.)
Пространство и время относительны (т. е. Они зависят от движения наблюдателя, который их измеряет) — и свет более фундаментален, чем любой из них. Это основа специальной теории относительности Эйнштейна ("специальная" относится к ограничению на равномерное движение).
Однако Эйнштейн не еще закончил свою работу. Вопреки распространенному мнению, он не делал вывод о том, что пространство и время можно рассматривать как компоненты единой четырехмерной пространственно-временной структуры. Это понимание пришло к Герману Минковскому (1864-1909), который объявил об этом на коллоквиуме в 1908 году драматическими словами: "Отныне пространство само по себе и время само по себе обречены раствориться в простых тенях, и только своего рода объединение того и другого сохранит независимую реальность".
Четырехмерное пространство-время Минковского часто изображается в виде двумерной диаграммы светового конуса, где горизонтальные оси представляют "пространство" (x), а вертикальная ось - "время" (ct). Стенки конуса определяются эволюцией вспышки света, проходящей из прошлого (нижний конус) в будущее (верхний конус) через настоящее (происхождение). Вся физическая реальность содержится внутри этого конуса; область снаружи ("в другом месте") недоступна, потому что для ее достижения пришлось бы двигаться быстрее света. Траектории всех реальных объектов лежат вдоль "мировых линий" внутри конуса (как показано здесь красным цветом).
Кажущаяся статичность этой картины, в которой история, кажется, не "происходит", а скорее "уже существует", дало писателям и философам новый способ осмыслить старые проблемы, связанные с детерминизмом и свободой воли.
Эйнштейн первоначально отклонил четырехмерную интерпретацию Минковского как "излишнюю ученость" (Абрахам Паис, "Тонок Господь ...", 1982). Однако, к его чести, он быстро передумал. Язык пространства-времени (технически известный как тензорная математика) оказался важным для создания его общей теории относительности.
Физика в конце девятнадцатого века оказалась в кризисе: существовали совершенно хорошие теории механики (Ньютон) и электромагнетизма (Максвелл), но две теории не совпали.
Было известно, что свет является электромагнитным явлением, но он не подчиняется тем же законам механики, что и материя. Эксперименты Альберта А. Майкельсона (1852-1931) и других в 1880-х годах показали, что он всегда двигался с одинаковой скоростью, независимо от скорости его источника.
Физики старшего поколения боролись с этим противоречием различными способами. В 1892 году Джордж Ф. Фицджеральд (1851-1901) и Хендрик А. Лоренц (1853-1928) независимо обнаружили, что они смогут согласовать теорию и эксперимент, если будут постулировать, что детекторное устройство изменяло свой размер и форму характерным образом, зависящим от его состояния движения.
В 1898 году Ж. Анри Пуанкаре (1854-1912) предположил, что интервалы времени, так же как и длина, могут зависеть от наблюдателя, и он даже предположил (в 1904 году), что скорость света может быть "непреодолимым пределом".
Однако ни один из этих выдающихся физиков не собрал всю историю воедино. Это было предоставлено молодому Альберту Эйнштейну (1879-1955), который уже в возрасте шестнадцати лет (1895-6) начал подходить к проблеме по-новому, когда задался вопросом, каково это - путешествовать вместе с лучом света.
К 1905 году он показал, что результаты Фицджеральда и Лоренца следуют из одного простого, но радикального предположения: законы физики и скорость света должно быть одинаковым для всех равномерно движущихся наблюдателей, независимо от их состояния относительного движения.
Чтобы это было правдой, пространство и время больше не могут быть независимыми. Скорее всего, они "преобразуются" друг в друга таким образом, чтобы скорость света оставалась постоянной для всех наблюдателей. (Вот почему движущиеся объекты кажутся сжимающимися, как подозревали Фицджеральд и Лоренц, и почему движущиеся наблюдатели могут измерять время по-разному, как предположил Пуанкаре.)
Пространство и время относительны (т. е. Они зависят от движения наблюдателя, который их измеряет) — и свет более фундаментален, чем любой из них. Это основа специальной теории относительности Эйнштейна ("специальная" относится к ограничению на равномерное движение).
Однако Эйнштейн не еще закончил свою работу. Вопреки распространенному мнению, он не делал вывод о том, что пространство и время можно рассматривать как компоненты единой четырехмерной пространственно-временной структуры. Это понимание пришло к Герману Минковскому (1864-1909), который объявил об этом на коллоквиуме в 1908 году драматическими словами: "Отныне пространство само по себе и время само по себе обречены раствориться в простых тенях, и только своего рода объединение того и другого сохранит независимую реальность".
Четырехмерное пространство-время Минковского часто изображается в виде двумерной диаграммы светового конуса, где горизонтальные оси представляют "пространство" (x), а вертикальная ось - "время" (ct). Стенки конуса определяются эволюцией вспышки света, проходящей из прошлого (нижний конус) в будущее (верхний конус) через настоящее (происхождение). Вся физическая реальность содержится внутри этого конуса; область снаружи ("в другом месте") недоступна, потому что для ее достижения пришлось бы двигаться быстрее света. Траектории всех реальных объектов лежат вдоль "мировых линий" внутри конуса (как показано здесь красным цветом).
Кажущаяся статичность этой картины, в которой история, кажется, не "происходит", а скорее "уже существует", дало писателям и философам новый способ осмыслить старые проблемы, связанные с детерминизмом и свободой воли.
Эйнштейн первоначально отклонил четырехмерную интерпретацию Минковского как "излишнюю ученость" (Абрахам Паис, "Тонок Господь ...", 1982). Однако, к его чести, он быстро передумал. Язык пространства-времени (технически известный как тензорная математика) оказался важным для создания его общей теории относительности.
Media is too big
VIEW IN TELEGRAM
Лоуренс Краусс о том, как вычислили окружность Земли в древности #земля #Лоуренс #краусс #наука #интересно #познавательно
Media is too big
VIEW IN TELEGRAM
Шон Кэрролл - американский космолог, специализирующийся на тёмной энергии и общей теории относительности
This media is not supported in your browser
VIEW IN TELEGRAM
Ричард Докинз и Лоуренс Краусс