Куда деваются объекты при попадании в черную дыру?

Кирилл Родькин
  ·  
64,0 K
Пользователь The Question

Сразу говорю 1. текст большой, поэтому для ленивых будет достаточно первых трёх абзацев. 2.По некоторым причинам не смог вставить картинки, но оставил ссылки на них.

У чёрной дыры существует воображаемая граница "невозврата"- горизонт события. Что за ней, точно никто не знает.

А так как непосредственное наблюдение внутренностей черной дыры нам сегодня недоступно (а может так статься, что не будет доступно никогда),самое верное, что остается, это взять лучшую существующую на сегодняшний день теорию, и попытаться предсказать, что внутри черной дыры в принципе может происходить.

Лучшая теория, в которой мы более–менее уверены (потому что она подтверждена непосредственными наблюдениями) на космических масштабах — это Теория Относительности Эйнштейна. Сами черные дыры, как экстремальные артефакты пространства–времени, как раз и были вначале теоретически предсказаны в Теории Относительности, и лишь многие десятилетия спустя мы начали наблюдать их в реальности.

Согласно Теории Относительности космос представляет из себя гладкое пространство–время, в некоторых местах искривленное туда–сюда наличием в космосе вещества. Черные дыры делают с пространством–временем особо извращенную пертурбацию, они не просто гнут, а прямо–таки рвут пространство–время в клочья, от чего для описания пространства–времени вблизи черной дыры удобнее пользоваться не привычными нам декартовыми координатами, которые все изучали в пятом классе, а т.н. координатами (или диаграммой) Крускала (  pp.userapi.com )

Диаграмма Крускала не такой уж и сложный, но все–таки приличный матан, это хорошо видно в английской версии википедии, от чего сразу предлагаю перейти к ее упрощенному варианту, т.н. диаграмме Пенроуза, что по сути одно и тоже (даже визуально сходство заметно), только лишних линий меньше и формул нет совсем. (  pp.userapi.com ).

Для того, чтобы не взрывать с разбегу неподготовленный мозг, широкой публике обычно демонстрируется только правая половина этой диаграммы, потому как народ начинает возбуждаться и неадекватно реагировать на слова "Параллельная Вселенная", "Антигоризонт", "Белая Дыра" и так далее. (  pp.userapi.com ).

Упрощенная диаграмма Пенроуза говорит о том, что пространство–время во Вселенной можно и нужно разделить на две части, одна, где находимся мы, наша Вселенная, и другая, которая находится внутри Черной Дыры. Там уже не совсем наша Вселенная, точнее говоря, там тоже часть нашей Вселенной, но в которой пространство–время ведет себя не так, как мы привыкли. Эти две части разделены границей Горизонта Событий, и на рисунке видно, что граница эта односторонняя, внутрь пройти можно (там стрелочка нарисована), а назад уже нет.

Почему так происходит? Потому, что, строго говоря, граница Горизонта Событий не делит одно пространство–время на две части — внутри и снаружи. Она является местом соединения (ученые говорят "местом склейки") двух совершенно разных метрик, двух разных пространств–времен. Принципиально разных.

Если мы возьмем формулы Теории Относительности, и начнем их решать в пространстве–времени, которое находится в нашей Вселенной (снаружи Горизонта Событий, то есть в квадранте I, там где ромбик с надписью "Вселенная"), то получим знакомые нам три координаты пространства и одну координату времени. Которые как–то там изменяются в процессе, искривляются и закручиваются в зависимости от присутствия массы, но все более–менее в привычных рамочках.

А если мы начнем решать те же самые формулы, но находиться при этом будем внутри черной дыры (внутри Горизонта Событий, в квадранте II, в треугольничке, у которого одна сторона — пила не закусывая), то все решения будут явно говорить нам — ребят, у вас пространство и время поменялись местами!

Выходит, что там, где мы ожидаем встретить наши знакомые пространственные координаты x, y и z вдруг начинает вылезать временная координата t и наоборот, в части формулы, где мы ждем изменения по оси времени, вдруг появляются x, y и z, точнее, их производные, хотя по большому счету, в нашем случае это одно и то же. То есть можно набраться храбрости и заявить во всеуслышание: "Внутри черной дыры пространство стало временем, а время — пространством!"

NB! Внимание, автор категорически не рекомендует заявлять такого вслух! Это не совсем верно, точнее совсем не верно. Время внутри черной дыры не становится пространством на самом деле, просто формулы начинают указывать на то, что будто бы происходит что–то подобное.

Получается, что пространство приобретает свойства, которые мы раньше логически связывали со временем, а время в какой–то мере, наделяется свойствами пространства.  

Например, всем известно, что три координаты пространства у нас вроде "свободные", мы можем двигаться по ним в любую сторону, а вот координата времени четко указывает вперед, и хочешь не хочешь, а двигаться по ней можно только туда, куда указывает стрелка, то есть из прошлого в будущее.

Внутри черной дыры пространство–время устроено так, что нельзя двигаться куда хочешь. Можно двигаться только в центр, туда, где расположено сердце черной дыры, сингулярность. Которая в данном представлении рисуется не привычной нам точкой, а линией, да еще и специально изображается кровожадно–зубчатой линией, чтобы показать неосторожному путешественнику, собравшемуся вместо Турции на отдых в черную дыру — "там конец, там съедят".

Сингулярность черной дыры неизбежна (в данном случае, это, кстати, совсем не каламбур), как для нас неизбежно будущее, потому что она находится вроде как в пространственном будущем. Получается, что единственная судьба любого предмета, упавшего в черную дыру — оказаться в сингулярности. Куда бы ты ни двигался, в какую сторону ни пытался бы лететь, разницы никакой, внутри черной дыры физически нет путей, ведущих куда–либо "в другую сторону", все равно пространство тебя вынесет аккурат к сингулярности и разорвет там перед смертью на атомы.

Вот почему из черной дыры невозможно выбраться. Не потому, что она "так сильно притягивает", хотя и это, конечно, тоже. А потому, что как в нашей привычной жизни, что бы ты ни делал, куда бы ни двигался, все равно в прошлое не попадешь, а будущего не избежать, так и в черной дыре — все дороги ведут только к сингулярности, назад в прошлое, в обычную Вселенную, пути уже нет.

16 марта 2017  ·  4,3 K

ты крут чувак!

Комментировать ответ...
Реклама
Ещё 7 ответов
Susanna Kazaryan  ·  16,1K
Сусанна Казарян, США, Физик
Зачем переписывать десятки абзацев около научных фантазий и засорять мозги соотечественников? "Попадание в черную дыру" означает пересечь  горизонт событий (сферический радиус Шварцшильда) и оказаться в сингулярности. Внутри сингулярности кривизна пространства становится бесконечной и законы физики не работают. На вопрос куда деваются объекты? - ответа нет, так как в... Читать далее
17 марта 2017  ·  276

Кривизна становиТСЯ

Комментировать ответ...
Энергетик, руководитель в энергокомпании, специализируюсь на теории, истории...
Рискну дать простой ответ: они под действием гигантской гравитации схлопываются с оказавшимся там веществом так, что становятся неразличимы как объекты. Это можно сравнить с пористым предметом (например, губкой), который падает на небольшую планету - с ним ничего не происходит - потом он падает на планету с большей массой - немного деформируется под действием силы... Читать далее
17 марта 2017  ·  228
Замечательный наглядный ответ!!! (без всяких детских теорий о входе в черной и выходе белой) из-за названия "дыра"... Читать дальше
Комментировать ответ...
Mike No  ·  38
журналист
"Любой читатель научной фантастики знает, что случается, если упадешь в черную дыру. Вы превратитесь в спагетти." С. Хокинг Тело попавшее в черную дыру будет разорвано гравитацией еще в процессе падения на нее. Но со стороны наблюдать этот процесс будет нельзя. Масса тела присоединится к массе черной дыры. Энергия массы вернется излучением из черной дыры. Но само тело... Читать далее
19 марта 2017  ·  181
Комментировать ответ...
Реклама
gtnhjd g.  ·  1
Не знаю как там у вас со временем, по моему это величина чисто абстрактная которую изобрел человек что бы было проще описывать все происходящее. Я черную дыру представляю как обычный объект с огромной массой, а из-за этого и гравитацией, который просто притягивает к себе все что находится рядом с ним, а из-за того что гравитация большая то даже свет не может... Читать далее

Все просто =)

Комментировать ответ...
физик-любитель, мистик-практик
Они просто перестают существовать в материальном мире, непременным атрибутом которого является пространство-время. Это переход в мир высоких энергий или высокочастотный мир.Информация об объекте ( что беспокоит физиков) не пропадает - просто извлечь её сложнее. Это как смерть - тело умерло, а психическое существо (душа) с его опытом, навыками, предпочтениями продолжает... Читать далее
17 марта 2017  ·  145
Комментировать ответ...
Klim Feed  ·  64
Бронзовая молодежь.

Из-за чудовищных скоростей,которые достигаются внутри черной дыры,объекты там преобразуются в материю.
Скорости настолько велики,что оттуда не может выйти даже свет.

3 июля 2017  ·  127
Комментировать ответ...
Реклама
Vu Hung Cuong  ·  -12
Идущий по пути.

Если хотите знать ответ на вопрос "Куда деваются объекты при попадании в черную дыру?" то откройте книгу А.Новых - "АллатРа", на стр 25 будет описание что происходит. Считаю пока это самым исчерпывающим ответом. А автор написал вообще не  связанные вещи, не ответил на вопрос.

17 марта 2017  ·  114

как и ты, сославшись на книгу которую хер кто пойдет читать

Комментировать ответ...
Вы знаете ответ на этот вопрос?
Поделитесь своим опытом и знаниями
Войти и ответить на вопрос
Читайте также

Есть ли у чёрной дыры пункт назначения(четвёртое измерение например)? Можно ли попасть в это самое измерение подлетев к концу дыры? Есть ли у неё вообще конец?

Тот кто  ·  139
Дурак

По современным представлениям черная дыра – очень массивное тело, а не никакая не дыра. Дырой она зовется, вероятно, от того, что в силу колоссальной массы даже частички света не способны преодолеть её притяжения, начиная с некоторого расстояния, и судить о её наличии возможно только из соображений её гравитационного поля, удерживающего на её орбите громадное скопление небесных тел.

9 октября 2017  ·  1,6 K

Какое давление внутри черной дыры?

Если уж вы так ставите вопрос (на самом деле всё много сложнее), то давление внутри чёрной дыры отрицательное. Всё вещество, провалившееся под горизонт событий чёрной дыры растягтвается гравитационными приливными силами (спагеттификация). С некоторого момента эти силы становятся непреодолимыми, и вещество ими разрывается на фундаментальные частицы.

Прочитать ещё 1 ответ

Возможно ли, совершая прыжок с космической станции (допустим, МКС), имея скафандр и парашют, не сгореть в атмосфере и успешно приземлиться?

Susanna Kazaryan  ·  16,1K
Сусанна Казарян, США, Физик

Мой ответ лишь дополнение к ответу летчика-космонавта Андрея Борисенко и связан с интерпретацией “больших тепловых нагрузок” на объект, входящий в атмосферу на орбитальных скоростях.

Космические объекты на входе в атмосферу (Линия Кармана, высота около 100 км) обладают скоростью более более 7 км/сек, что эквивалентно числу Маха М > 23 (скорость звука на этих высотах атмосферы немногим ниже 300 м/сек). Поэтому сразу же перед объектом формируется гиперзвуковая ударная волна, на фронте которой образуется огромный скачок давления и температуры. Формулы для расчётов параметров фронта волны весьма громоздки. Поэтому оценим температуру на фронте ударной волны из упрощённых рассуждений.

Объект, сталкиваясь с гиперзвуковой скоростью с молекулами в составе воздуха, передаёт им свою скорость (> 7 км/сек), что соответствует температурам более 65000 °C для молекул азота в составе переднего фронта ударной волны. Колоссальная температура и высокое детонационное давление на фронте ударной волны, несмотря на очень тонкий слой (2 ÷ 10 мкм) переднего фронта, достаточен для плавления и даже испарения поверхностного слоя (металл и минералы) космического объекта (обшивка корабля, метеориты). Малая часть этой энергии идёт на яркий (более 10 раз ярче Солнца) световой шлейф под восторг восхищённых зрителей на земле.

Для инопланетных кораблей на входе в атмосферу советую поставить дорожный знак: ⚠️ Осторожно. Атмосфера. Сбавь ход, всяк сюда входящий.

10 июля  ·  27,5 K
Прочитать ещё 15 ответов

Что это за открытие мягких волос у черных дыр?

Hayk Hakobyan  ·  3,8K
phd @ princeton astro | haykh.github.io

Это не открытие, а просто теоретическое предложение, возможное объяснение информационного парадокса.

Давайте сначала. Есть такая теорема об "отсутствии волос" у черных дыр. Она говорит о том, что черная дыра полностью (!) характеризуется тремя параметрами: массой, зарядом, угловым моментом вращения. Больше ничего не нужно, чтобы задать черную дыру.

Т.е. например если у вас есть черная дыра образованная в результате коллапса N кг электронов и есть еще одна из N кг антипротонов, то эти две черные дыры будут абсолютно неразличимы.

Это ведет к т.н. информационному парадоксу черных дыр: информация об объектах попавших под горизонт событий полностью исчезает. У Хокинга уже был спор с Сасскиндом на этот счет, и он в итоге признал, что информация-таки не должна никуда исчезать (по ряду причин).

Теперь Хокинг, также как и огромное количество физиков, пытается решить эту проблему. У него уже была статья, где он вообще писал про невозможность образования черных дыр во Вселенной. Как-то она была скептически воспринята ученым сообществом.

В новой статье он предлагает подправить теорему об отсутствии волос. Возможно, говорит он и его соавтор Стрёмингер, при попадании в черную дыру, информация объекта накапливается где-то на границе еще до входа в горизонт событий в виде малых возмущений пространства-времени и излучает назад.

Получается что-то типа мягких волос, т.е. в целом черная дыра вроде описывается тремя параметрами, но локально есть такие малые, незначительные поправки. А информационный парадокс при этом решается, информация никуда не пропадает, так как остается за пределами черной дыры.

Могла бы чёрная дыра находящаяся рядом с солнцем поглотить его?

Леонид Сущев  ·  15,5K
Со-автор и руководитель образовательного проекта для программистов mkdev.me. Digital...  ·  t.me/its_okay_to_be_gay

Образование чёрной дыры происходит в результате гравитационного коллапса массивной звезды. Грубо говоря (очень грубо), звезда схлопывается внутрь себя, не выдержав веса собственной массы, значительно уменьшается в размерах, но при этом сохраняет всю массу, из-за чего возрастает её сила притяжения, и она начинает пылесосить всё вокруг себя, превращаясь в чёрную дыру.

Если такая участь постигла звезду, которая являлась частью двойной звезды (система из двух звёзд, которые, притягиваясь друг к другу, вращаются вокруг общего центра масс), то она легко может "пожрать" свою соседку. Гравитационное равновесие нарушится, и звезда "упадёт" в чёрную дыру.

Но есть интересный случай, когда гравитационное равновесие не нарушилось, и двойная звезда превратилась в систему из звезды и чёрной дыры. Это звёздная система MWC 656. Звезда-соседка тоже оказалась весьма массивной из-за чего чёрная дыра не смогла сожрать её, и теперь они вращаются вокруг общего центра масс.

Так что, отвечая на вопрос, чёрная дыра, разумеется, могла бы поглотить наше Солнце. Но вероятность подобного события стремиться к нулю, т.к. чёрные дыры не берутся из воздуха, просто так взять и появиться рядом с Солнцем она не может.