Hvordan rumtid opfører sig ved siden af en stjerne
For at forstå, hvad et sort hul er, har du brug for
Et eksempel på et homogent rum er et vakuum: et tomrum, hvor der ikke er partikler.Lyset i den skal ifølge Fermats princip bevæge sigad den korteste vej. Hvis lys bevæger sig i fladt rum, det vil sige todimensionelt og ukrummet, vil den korteste vej være en lige linje. Men det viser sig, at i nærvær af graviterende genstande bevæger lys sig ikke i en lige linje: lysstrålerne er bøjet. Dette skyldes det faktum, at graviterende legemer bøjer rum-tid.
I Newtons mekanik måles afstanden i rummet separat, og tiden måles separat.Hvorfor har vi brug for dette?Til for eksempel at bestemme flyvevejen for en partikel, kerne, raket eller fly. Den særlige relativitetsteori siger, at der ikke er nogen separat måde at måle afstand og tid på, men der er en enkelt måde at måle afstande i rum-tid. Når vi taler om rum-tidskontinuum, taler vi om firedimensionelt rum: tre koordinater plus en tidskoordinat. Men det er ikke særlig klart, hvordan man tegner firedimensionel rumtid på en todimensionel overflade. Vi ved, at position i rummet kan bestemmes af tre koordinater: x, y, z er kartesiske koordinater. På den anden side kan vi nøjagtigt bestemme positionen af et punkt i rummet ved hjælp af sfæriske koordinater. Derfor kan kun r-koordinaten og tidskoordinaten bruges. Resultatet er en halvplan, fordi r altid er større end 0, og tiden kan være fra minus til plus uendeligt. Et punkt i dette rum er denne sfære. For eksempel, på tidspunktet t0, hvis jeg betragter et punkt r0 på dette halvplan, så er det simpelthen en slags kugle med radius r0, taget på tidspunktet t0.
Der er en sfære med radius r0,og fra ethvert punkt af denne sfære udsendes lysstråler, der går ind og ud.Det vil sige, at der opnås en bølgefront af lys, der går indad - en kontraherende sfære og går udad - en ekspanderende sfære. Men forestil dig, at rummet til enhver tid er stratificeret
som et løg.På tidspunktet t0 tages en kugle med radius r0, fra hvis overflade stråler udgår. De, der går indad, danner en front med radius r0 - Δr, og dem, der går udad, danner en front med radius r0 + Δr. Hældningen af disse linjer i forhold til den lodrette akse er 45 grader, fordi udbredelseshastigheden er lig med lysets hastighed.
Hvis vi har at gøre med en partikel, derikke formerer sig ved lysets hastighed, så kan den ikke bevæge sig med en hastighed større end lysets hastighed, og kan følgelig bevæge sig i enhver retning inden for denne vinkel.
.Hvis vi tegner imaginære lysstråler ved hjælp af vores diagram, får vi et imaginært gitter.Dette billede gør det klart, hvorfor jeg valgte strålerSveta. Forestil dig, at jeg i stedet for lys ville vælge nogle andre partikler, der har masse, så ville der opstå en tvetydighed i koordinatgitteret: partikler kan bevæge sig med enhver hastighed. Hvad er fordelene ved lys? For der er et tvetydigt valg i retningen: enten udad eller indad, og derefter er gitteret entydigt fast.
Hvordan ændrer tilstedeværelsen af en stjerne stråling?Lad os forestille os, at der er en stjerne medradius af kroppen rbody. Det betyder, at det fylder alle radierne op til rkroppen, fordi der er noget stof derinde. På et givet tidspunkt - for eksempel t = 0 - ligner stjernen blot et segment. Hvis du overvejer alle tidspunkter, får du en stribe. Lad os nu forestille os, hvad der vil ske med lysstråler i nærværelse af et graviterende legeme. Lysstrålerne er tegnet i rødt, som de ville se ud i fravær af stjernen. Og violet - lysstråler i nærværelse af en graviterende krop. Ud fra generelle betragtninger kan der drages flere konklusioner: et graviterende legeme forvrænger lysstråler, og de stråler, der er tættere på stjernen, forvrænges stærkere end dem, der er længere væk. Derfor, langt fra stjernen, er violette stråler praktisk talt ikke forskellige fra røde.
Forestil dig, at kroppens masse vil begynde at ændre sig, og radius vil blive fast.Massen vil vokse, og jo større den er, jo stærkerekroppen vil påvirke strålerne. På et tidspunkt vil massen stige så meget, at følgende fænomen vil opstå. På et tidspunkt vil et eller andet hjørne være på numsen, det vil sige simpelthen lodret. Jeg tog punktet for emission af violette stråler ikke i horisontens radius, men lidt inde, så strålen går ikke lodret, men er forvrænget.
I øjeblikket er der ingen grænser for stigningen i massen af et sort hul. Det ved vi i hvert fald ikke.Måske er pointen, at evten naturvidenskabelig teori har grænser for anvendelighed, hvilket betyder, at især relativitetsteorien mister sin anvendelighed et sted inde i et sort hul. Generel relativitetsteori mister sin anvendelighed meget tæt på det område, hvor næsten hele det sorte huls masse er koncentreret. Men i hvilken radius dette sker, og hvad der erstatter den generelle relativitetsteori er ukendt. Det kan heller ikke udelukkes, at hvis massen af det sorte hul stiger meget, vil noget ændre sig.
Det første spørgsmål, der skulle opstå: hvor gik stjernen hen?Da banen for enhver partikel med masse kankun være inde i dette hjørne, bevæger den sig sådan (rød farve - "High-Tech") og rammer midten. Hvis en partikel med masse uundgåeligt rammer midten fra et hvilket som helst punkt, så vil hele massen, hele stjernelegemet, blive komprimeret ind i midten.
Problemet er, at r- og ct-koordinaterne kun er anvendelige i et bestemt område, og derudover er de ikke længere anvendelige.Forestil dig hvad du har på jordens overfladeder er meridianer og paralleller, og med deres hjælp kan du finde placeringen af ethvert objekt. Men på overfladen er der en hule, der går dybere, og opgaven er at bestemme placeringen af fluen i denne hule. Længde- og breddegrad er ikke længere egnede til dette, nu skal du indtaste et nyt koordinatgitter. Der er en vis erstatning: Jeg tegnede et billede ved hjælp af r og t for at vise fænomenet, men det er vigtigt, at der ikke længere er koordinater r og t, men der er nogle andre koordinater, der beskriver adfærd inde i det sorte hul. Dette betyder, at tiden ikke er rettet lodret, men flyder mod aksen, og dette vises af disse hjørner.
For at få et koordinatgitter til et sort huls tid kan du tage et statisk billede og gentage det ene efter det andet og "limme" det ene til det andet.Udgående stråler er tegnet i lilla, ogrød - dem, der kommer ind. En lodret stråle er også en lysstråle, horisonten. Disse lilla linjer er opdelt i to grupper. Dem, der er rettet udad, går til det uendelige, og dem, der er rettet indad og går til r lig med 0. Dette fænomen er et sort hul.
Hvad sker der med et objekt, når det falder i et sort hul
Forestil dig, at en genstand hænger over et sort hul, og dens ur tikker, eller objektet fløj til det sorte hul og vendte tilbage, og dets ur tikkede også.Jeg kan se, hvor lang tid der er gået af urethver af disse objekter. Jeg vil bare beregne længden af den linje, han tegnede på dette diagram, og dividere med lysets hastighed. Den, der hang, bevæger sig på et tidspunkt, og den flyvende løber på et andet tidspunkt. For én kan det for eksempel tage flere timer, mens det for en anden kan tage år. Som i filmen Interstellar. Vi ser et lignende fænomen på Jorden, men det bøjer ikke rumtiden så meget. Dette er mærkbart i globale positioneringssystemer: urene på satellitter, der deltager i det globale positioneringssystem, viser en anden tid. Hvis jeg flyver til en satellit og vender tilbage, viser mit ur en anden tid end satellitten. Dette fænomen tages i betragtning, for at GPS kan fungere.
Ifølge uret fra en observatør, der hænger over et sort hul, går der uendelig lang tid, mens han observerer en genstand, der falder ned i et sort hul.En genstand, der aldrig falder i et sort hulkrydser begivenhedshorisonten. Han kommer tættere og tættere på, som Akilles bag skildpadden, men han kan nå den. Ifølge objektets ur vil den sidste tid gå. Hvordan bestemmer man dette? Mål længden af verdenslinjen mellem lige store paralleller og meridianer. Jo længere dette segment er, jo mere buet er det. Objektet flyver, tidsintervaller tikker på dets ur - på grafen er disse paralleller, der er fordelt langs verdenslinjen med lige tidsintervaller Δt. Men hvor observatøren er, vokser tidsintervallet, og når man nærmer sig begivenhedshorisonten, vokser tidsintervallet uden grænser. I det øjeblik, hvor et objekt krydser begivenhedshorisonten af et sort hul, rejser en imaginær lysstråle lodret langs horisonten og krydser aldrig denne linje. Derfor vil observatøren aldrig se skæringsøjeblikket, og set fra det faldende objekts synspunkt passerer et begrænset antal tidsintervaller. Dette fænomen ser mystisk ud, men når de siger, at tiden flyder på forskellige måder. Dette er ikke helt korrekt. Tiden går ikke langsommere, objektet begynder ikke at bevæge sig langsommere. Tiden tikkede og tikkede, det er bare, at ifølge mit ur tikker én ting, og ifølge en andens ur tikker noget andet.
I Interstellar er der et øjeblik, hvor hovedpersonen faldt i et sort hul. Как я понимаю, он долетел до центра, и его не разорвало. Пока он падал, пролетел недалеко от этой аккреционной материи, аккреционного диска, который мы и видим, а я так понимаю, что он излучает в жестком рентгеновском диапазоне. Герой фильма это излучение все-таки получил, и, наверное, достаточно сильное. Он, во-первых, облучился, а во-вторых, с точки зрения товарищей, которые снаружи, летел бесконечно долгое время. Но на самом деле он падает в течение конечного времени. А потом он попал в центр и его при этом не разорвало. Консультант фильма, физик Кип Торн исходит из того, что, мы не знаем, что происходит под горизонтом событий, а значит, может быть что угодно, например, пятимерный мир.
Kunne en kollider gyde et sort hul? Det modsatte er ikke bevist!
I 2008 hørte mange om fysikeren Rossler, der aktivt forsøgte at lukke Large Hadron Collider. Он даже пытался засудить правительство Германии. Это был действительно серьезный риск, потому что он мог победить в суде, значит, и 10% бюджета ЦЕРНа могло просто исчезнуть. Но от Росслера отвернулся и ЦЕРН, а директор Института Макса Планка как-то сказал, что нельзя это пускать на самотек и нужно с Рослером побеседовать. При этом этот ученый — из квалифицированных, матфизик. У него даже есть нелинейный аттрактор, носящий его имя. Он в качестве контраргумента против БАК приводил забавный факт. Что космические лучи имеют большие энергии, чем в ЦЕРНе. Поэтому что-то там по Земле шандарахнет, а может, и черная дыра образуется, но она с огромной скоростью вылетает из планеты и куда-то улетает, поэтому мы ее не видим. Но не все происходит в центре масс, поэтому при столкновении там, на Земле может остаться черная дыра, она будет там сидеть и потихонечку нас пожирать. Директор института Альберта Эйнштейна собрал несколько человек, включая меня, и мы должны были «душить» этого Росслера и убедить его в том, что он не прав. В суд, правда, он не пошел.
Teorien forudsiger, at dette sorte hul, der kunne dannes som et resultat af en kollision i kollideren, straks vil gå i opløsning. Так как она очень микроскопическая, то будет очень интенсивно излучать по Хокингу и быстро распадется. Росслер говорил, что Хокинг дурак и не прав. Дыра будет там сидеть и жрать, другое дело что она была мелкая, поэтому жрать она может только то, что меньше ее размером, но это тоже требует какое-то время. Она сначала должна что-то мелкое жрать, потом потихонечку расти, потом покрупнее и так далее. И такая стратегия разговора действительно казалась выигрышной, особенно в суде. Мы не исключаем, что черная дыра все же образуется, что Хокинг не прав и она не распадается. Мы действительно ничего не проверили экспериментально. Все это только теоретические обсуждения.
Se også:
Det første nøjagtige kort over verden blev oprettet. Hvad er der galt med alle andre?
Elon Musk: de første turister til Mars dør
Store snavs fra den kinesiske rumstation "Skylab" flyver til jorden