كيف يبدو السقوط في الثقب الأسود؟ الثقوب السوداء. وجهة نظرك

تفسير الفنان لكيفية عبور نجم لأفق الحدث لثقب أسود فائق الكتلة

يتميز الثقب الأسود بجاذبية قوية بشكل لا يصدق ، ولا حتى ينبعث منه ضوء. أفق الحدث يتركز حوله. يكفي عبور هذا "الخط" وأنت محكوم عليك. يعلم الجميع عن هذا ، ولكن لم يتم إثبات وجود مثل هذه "الخطوط".

لذلك قرر العلماء إجراء تجربة. يُعتقد أن الثقوب السوداء الهائلة تتواجد في مراكز كل المجرات الكبيرة. لكن هناك رأي مفاده أن هناك أيضًا كائنًا آخر. هذا شيء هائل غير عادي تمكن من تفادي الانهيار والتفرد. كما أن لديها أفق حدث حولها.

إذا كان التفرد لا يحتوي على مساحة سطحية ، فإن الكائن يكون صلبًا. لذلك ، لن يسقط النجم في الثقب الأسود ، لكنه سينكسر على السطح.

إنها كرة ضخمة ضخمة في مركز المجرة. نرى نجمًا يصطدم بسطح صلب وينتشر الحطام

للكشف عن صحة النظرية ، توصل العلماء إلى اختبار جديد. النقطة المهمة هي تحديد ما هو السطح الصلب. سيساعد في حل المشكلة مع أفق الحدث.

بادئ ذي بدء ، وجدوا أنه عندما يصطدم جسم ما بسطح صلب ، فإن الغاز النجمي سيغلفه ويتألق لعدة أشهر أو سنوات. يجب أن يلتقطها التلسكوب. عندما أدرك العلماء ما يجب العثور عليه ، أكدوا حججهم.

قدروا السرعة التي تسقط بها النجوم في الثقوب السوداء. لهذا ، تم النظر فقط في أضخمها ، والتي تجاوزت كتلتها الكتلة الشمسية بمقدار 100 مليون مرة. اتضح أن هناك حوالي مليون كائن من هذا القبيل على مسافة عدة مليارات من السنين منا.

ثم اضطررت إلى البحث في البيانات الأرشيفية لتلسكوب Pan-STARRS البالغ طوله 1.8 مترًا ، والذي كان يستكشف نصف الكرة الشمالي لمدة 3.5 سنوات من أجل "توهج مؤقت". إذا كان الافتراض صحيحًا ، فمع مراعاة جميع البيانات ، يجب أن يكون التلسكوب قد حدد 9-10 من هذه الأحداث.

و ... لم يجد شيئًا.

اتضح أن جميع الثقوب السوداء يجب أن يكون لها أفق حدث. إذن كان أينشتاين محقًا مرة أخرى. يحاول الفريق الآن تحسين الاختبار واختباره على تلسكوب المسح الكبير الذي يبلغ قطره 8.4 متر (تلسكوب المسح الشامل الكبير) ، وهو أكثر حساسية.

قراءة: 0

الثقب الأسود هو منطقة من الفضاء لها جاذبية لا يمكن للضوء أن يفلت منها. ظهرت فكرة وجود مثل هذه الأشياء في نهاية القرن الثامن عشر ، عندما اقترح عالم الطبيعة الإنجليزي جون ميتشل أنه إذا كان حجم النجم صغيرًا جدًا والكتلة كبيرة جدًا ، فلن يلمع ، لأنه إن جاذبيتها ببساطة لن تسمح للضوء بالهروب (تخيل ميتشل نفسه ضوءًا يتكون من جزيئات).

في العلم الحديث ، تنبأت نظرية النسبية بوجود الثقوب السوداء. الجاذبية وفقًا لهذه النظرية هي بصريًا كما يلي: تخيل نسيجًا ، أو بالأحرى ورقة من المطاط ، توضع عليها الأحجار. تدفعها الحجارة أكثر أو أضعف اعتمادًا على وزنها ، وتتدحرج الأحجار الأخف إلى حيث دفعت الأحجار الأثقل الفتحة بشكل أعمق. لذلك ، فإن الكواكب "تجذب" الأقمار الصناعية ، والشمس "تجذب" الكواكب ، وهكذا.

احذر من الثقوب السوداء والشلالات

باستخدام هذا الاستعارة ، يشرح ستيفن هوكينج الثقوب السوداء مثل هذا: تخيل أننا وضعنا حجرًا ثقيلًا للغاية ومضغوطًا على المطاط ، فإنه يدفع حفرة بلا قاع تسقط فيها المادة بشكل لا رجعة فيه.

تسمى حدود الثقب الأسود بأفق الحدث ، وبعد هذا الأفق يجب أن تتجاوز السرعة التي تحتاجها للتحرك من أجل الهروب من الثقب الأسود سرعة الضوء - وهي مهمة مستحيلة. يمكنك أن تتخيل هذا على أنه سقوط على قارب في شلال: كلما اقتربنا من الشلال ، كلما احتجت إلى التجديف حتى لا ينسحب ، ولكن من نقطة ما ، بغض النظر عن مدى صعوبة المحاولة ، فزت ' لتكون قادرًا على الهروب ، تسقط ، لكن في حالة وجود ثقب أسود في الأسفل ، فأنت لا تنتظر الأحجار الحادة ، بل تنتظر التفرد الغامض.

في منطقة التفرد ، تصبح كثافة المادة لانهائية. يقال أن نفقًا إلى كون آخر قد يتشكل. لكن هذه كلها شائعات ، ولا أحد يعرف ما الذي يحدث بالفعل هناك.

كل هذا يبدو غريبًا وغامضًا ، لكن حقيقة وجود الثقوب السوداء ، علماء الفيزياء الفلكية: على سبيل المثال ، الاكتشاف الذي طال انتظاره الناتج عن اصطدام ثقبين أسودين ، هو تأكيد قوي لوجودهم.

من أين تأتي الثقوب السوداء

تتكون الثقوب السوداء ذات الكتلة النجمية من نجوم كتلتها أكبر من الشمس بمقدار 3-5 مرات (لذلك ، لن تتحول شمسنا إلى ثقب أسود ، بل ستتحول إلى قزم أبيض في مليارات السنين). "الوقود" للتفاعلات النووية الحرارية في النجوم ليس لانهائي ، وعندما ينفد ، "ينهار" النجم وينفجر إلى مستعر أعظم.

ولكن من غير المعروف من أين تأتي الثقوب السوداء الهائلة. هناك افتراضات فقط حول هذه الدرجة ، مثل انهيار سحب ضخمة من الغاز في المراحل الأولى من تكوين المجرات ، أو نمو الثقوب السوداء ذات الكتلة النجمية بسبب امتصاص المادة ، أو اندماج العديد من هذه الثقوب في كتلة واحدة فائقة الكتلة. واحد. لا يوجد نقص في الافتراضات ، لكن الملاحظات أكثر صعوبة.

كيف ترى الثقب الأسود

من المستحيل رؤية الثقب الأسود نفسه ، كما يلمح اسمه ، لكن سقوط المادة فيه ممكن. في مراكز العديد من المجرات توجد ثقوب سوداء كتلتها تزيد عن ملايين كتلة الشمس. يجذبون الغبار والغاز والنجوم. تشكل هذه المادة قرص تراكم حول الثقب الأسود. في ذلك ، تدور المادة في شكل دوامات مثل القمع قبل أن تسقط في الثقب الأسود ، وبسبب الاحتكاك فإنها تسخن ، مما يجعلها تتوهج بشكل ساطع عبر الطيف بأكمله. عندما تسقط المادة في ثقب أسود ، فإن ضغط الإشعاع وتأثير المجال المغناطيسي بالقرب من حدود الثقب الأسود يرمي جزءًا من المادة بعيدًا عنه.

يسمى الثقب الأسود الهائل الموجود في مركز مجرتنا القوس A *. تبدو عبارة "مجرتنا" لطيفة إلى حد ما ، كما لو كان يسهل الوصول إليها من المركز ، ولكن في الواقع يبعد الثقب الأسود عنا 25 ألف سنة ضوئية ، وكتلته أكبر بـ 4 ملايين مرة من الشمس.

من الصعب جدًا رؤيتها من مثل هذه المسافة - إنها مثل محاولة رؤية كرة تنس على القمر ، ووضوح "الرؤية" اللازم لذلك متاح فقط للتلسكوبات الراديوية بفضل تقنية تسمح لك بدمج التلسكوبات في أجزاء مختلفة من العالم إلى تلسكوب افتراضي ضخم واحد. وبالتالي ، فإن مشروع Event Horizon Telescope سيوحد أرصاد التلسكوبات في الولايات المتحدة الأمريكية وإسبانيا والمكسيك وتشيلي وحتى في القارة القطبية الجنوبية.

الشيء الثاني الذي يجب ملاحظته هو الثقب الأسود في مركز مجرة ​​M 87. إنها أكبر بحوالي 6 ملايين مرة من الشمس ، لكنها أيضًا أبعد بكثير - 53 مليون سنة ضوئية منا.

كيف يبدو الثقب الأسود؟

لن يتم نشر نتائج الملاحظات حتى العام المقبل ، ولكن في الوقت الحالي ، من أجل تخيل ما يمكن أن تراه التلسكوبات تقريبًا ، يمكنك الاستمتاع بالثقب الأسود في فيلم Interstellar ، الذي حاول مبتكروه جعل الصورة صحيحة علميًا بقدر الإمكان.

صحة هذه الصورة هي أن القرص التراكمي خلف الثقب الأسود لا يشبه حلقات زحل ، ولكنه يطل من خلف الثقب الأسود ، لأن مجال الجاذبية القوي له يشوه المسار الذي ينتقل إليه إشعاع قرص التراكم. ومع ذلك ، هناك اختلاف عن Interstellar: فمن ناحية ، يجب أن يبدو قرص التراكم أكثر إشراقًا بسبب دورانه.

نتيجة لذلك ، يجب أن تبدو الصورة مشابهة للصورة التي صممها عالم الفيزياء الفلكية جان بيير لومينيت في عام 1978 على كمبيوتر IBM 7040 الذي عمل على بطاقات مثقوبة ، ورسمها يدويًا لمقال في إحدى المجلات. علم الفلك والفيزياء الفلكية.

ربما تكون الثقوب السوداء هي أكثر الأشياء غموضًا في الكون. إنها كثيفة لدرجة أن قوة الجاذبية لا تسمح لأي شيء ، ولا حتى الضوء ، بالهروب من الثقب الأسود. اكتشف الفيزيائيون العديد من الثقوب السوداء ، من الصغيرة إلى فائقة الكتلة ، ملايين أو مليارات الكتل الشمسية. خاصية مهمة لأفق الحدث - أن الضوء لا يستطيع عبوره - تخلق حدودًا في الفضاء: بمجرد عبوره ، محكوم عليك أن تجد نفسك في حالة فردية. لكن ماذا ترى عندما تسقط في ثقب أسود؟ هل ينطفئ الضوء أم يبقى؟ يعرف الفيزيائيون الإجابة ، وسوف تعجبك.

في مركز مجرتنا ، رأينا نجومًا تتحرك حول نقطة مركزية كتلتها 4 ملايين كتلة شمسية ، ولا تصدر أي ضوء. هذا الكائن ، القوس A * ، هو مرشح واضح للثقب الأسود يمكننا تحديده مباشرة عن طريق قياس النجوم في مداره.

ولكن هناك بعض الأشياء الغريبة جدًا التي تحدث عندما تقترب من أفق الثقب الأسود ، وتصبح أكثر غرابة عند عبوره. هناك سبب يجعلك بمجرد عبور هذا الحاجز غير المرئي ، لن تتمكن أبدًا من تركه. ولا يهم فئة الثقب الأسود التي امتصتك فيها ، أو أي مركبة فضائية تحاول إخراجك من هناك ، أو أي شيء آخر. النسبية العامة أشياء خطيرة ، خاصة عندما يتعلق الأمر بالثقوب السوداء. يعود السبب في ذلك إلى أعظم إنجازات أينشتاين: يتعلق الأمر بكيفية تشوه الثقب الأسود في الزمكان.

عندما تكون بعيدًا جدًا عن الثقب الأسود ، يكون نسيج الفضاء أقل انحناءًا. في الواقع ، عندما تكون بعيدًا جدًا عن الثقب الأسود ، فإن جاذبيته لا يمكن تمييزها عن أي كتلة أخرى ، سواء كانت نجمًا نيوترونيًا أو نجمًا عاديًا أو مجرد سحابة غازية منتشرة. يمكن أن يكون الزمكان منحنيًا ، لكن كل ما يمكنك معرفته من بعيد هو وجود الكتلة ، دون معرفة توزيع تلك الكتلة. لكن إذا نظرت بأم عينيك ، فبدلاً من سحابة من الغاز أو نجم أو نجم نيوتروني ، سيكون هناك كرة سوداء تمامًا في المركز لا ينبعث منها أي ضوء.

هذه المنطقة الكروية ، المعروفة باسم أفق الحدث ، ليست شيئًا ماديًا ، ولكنها منطقة من الفضاء بحجم معين لا يمكن للضوء الهروب منها. قد يفترض المرء أنه من بعيد ، يبدو أن حجم الثقب الأسود هو ما هو عليه بالفعل. بعبارة أخرى ، إذا اقتربت من ثقب أسود ، فسيبدو مثل ثقب أسود تمامًا على خلفية الفضاء ، على طول حدود الضوء المشوه.

بالنسبة للثقب الأسود ذي الكتلة الأرضية ، ستكون هذه الكرة صغيرة: في حدود 1 سم في نصف القطر ؛ وبالنسبة للثقب الأسود بكتلة الشمس ، سيكون نصف قطر هذه الكرة حوالي 3 كيلومترات. إذا قمت بقياس الكتلة (والحجم) إلى ثقب أسود هائل - مثل ذلك الموجود في مركز مجرتنا - ستحصل على حجم مدار كوكبي أو نجم أحمر عملاق مثل منكب الجوزاء.

ماذا يحدث عندما تقترب وتسقط في النهاية في ثقب أسود؟

من مسافة بعيدة ، ستتطابق الهندسة التي تراها مع توقعاتك وحساباتك. ولكن مع تقدمك في مركبتك الفضائية المصممة بشكل مثالي وغير القابلة للتدمير ، ستبدأ في ملاحظة شيء غريب عندما تقترب من الثقب الأسود. إذا قسمت المسافة بينك وبين النجم إلى النصف ، فسيظهر الحجم الزاوي للنجم أكبر مرتين. إذا قمت بتقصير المسافة إلى الربع ، فستكون أكبر بأربعة أضعاف. لكن الثقوب السوداء مختلفة.

على عكس كل الكائنات الأخرى التي اعتدت عليها ، والتي يبدو أنها تكبر كلما اقتربت ، ينمو حجم الثقب الأسود بشكل أسرع بفضل الانحناء المذهل للفضاء.

من منظورنا على الأرض ، سيبدو الثقب الأسود في مركز المجرة صغيرًا ، مع قياس نصف قطره بالثواني الصغيرة. ولكن بالمقارنة مع نصف القطر البسيط الذي تحسبه في GR ، سيظهر أكبر بنسبة 150٪ بسبب انحناء الفضاء. إذا اقتربت منه ، في الوقت الذي يصبح فيه أفق الحدث بحجم البدر في السماء ، سيكون أربعة أضعاف ذلك. والسبب بالطبع هو أن الزمكان ينحني أكثر فأكثر كلما اقتربت من الثقب الأسود.

على العكس من ذلك ، فإن المساحة المرئية للثقب الأسود تنمو بشكل أكبر وأكبر ؛ بحلول الوقت الذي تكون فيه على بعد بضعة أنصاف أقطار شوارزشيلد منه ، سيكون الثقب الأسود قد نما إلى الحجم الذي يحجب الرؤية الأمامية بالكامل للسفينة تقريبًا. الكائنات الهندسية العادية لا تتصرف بهذه الطريقة.

عندما تقترب من المدار الدائري الأكثر استقرارًا - والذي يمثل 150٪ من نصف قطر أفق الحدث - ستلاحظ أن المنظر الأمامي على سفينتك سيتحول إلى اللون الأسود تمامًا. بمجرد عبورك هذا بالضبط ، حتى خلفك سيبدأ كل شيء في الغرق في الظلام. مرة أخرى ، يتعلق هذا بكيفية تحرك مسارات الضوء من نقاط مختلفة عبر هذا الزمكان المنحني للغاية.

في هذه المرحلة ، إذا لم تكن قد تجاوزت أفق الحدث ، فلا يزال بإمكانك الخروج. إذا قمت بتطبيق تسارع كافٍ بعيدًا عن أفق الحدث ، يمكنك الهروب من جاذبيته والعودة إلى مكان آمن بعيدًا عن الثقب الأسود. ستخبرك مستشعرات الجاذبية الخاصة بك أين يتغير التدرج الهابط باتجاه المركز إلى تسطيح حيث يمكن رؤية ضوء النجوم.

ولكن إذا واصلت السقوط نحو أفق الحدث ، فسترى في النهاية أن ضوء النجوم يتقلص إلى نقطة صغيرة خلفك ، ويتغير اللون إلى اللون الأزرق بسبب انزياح الجاذبية الزرقاء. في اللحظة الأخيرة التي تعبر فيها أفق الحدث ، ستتحول هذه النقطة إلى اللون الأحمر والأبيض ثم الأزرق مع تحول خلفيات الموجات الراديوية والموجات الكونية الميكروية إلى الطيف المرئي.

وبعد ذلك ... سيكون هناك ظلام. لا شئ. من داخل أفق الحدث ، لا يمكن لأي ضوء من الكون الخارجي أن يصل إلى سفينتك. الآن سوف تتذكر المحركات القوية لسفينتك وتفكر في كيفية استخدامها للهروب من هذا الفخ. سوف تتذكر في أي اتجاه يقع التفرد ، وتحاول تحديد انحدار الجاذبية نحوه. بشرط ألا يكون هناك أي شيء أو ضوء آخر خلفك أو أمامك.

ما هو مفاجئ ، حتى لو تجاوز الكثير من الضوء أفق الحدث معك - سترى "نصف" الكون المرئي - ستكون هناك أيضًا مستشعرات جاذبية على متنها. وبمجرد عبور أفق الحدث ، مع الضوء أو بدونه ، يحدث شيء غريب.

ستخبرك مستشعراتك أن تدرج الجاذبية الذي يتجه نحو التفرد سيكون في كل مكان وفي كل الاتجاهات. حتى في الاتجاه المعاكس للتفرد.

كيف يكون هذا ممكنا؟

ومثل هذا ، لأنك خارج أفق الحدث ، داخله. أي شعاع من الضوء تبعثه الآن سوف يسير في اتجاه التفرد ؛ أنت عميق جدًا داخل الثقب الأسود بحيث يتعذر عليه الانتقال إلى أي مكان آخر.

كم من الوقت يستغرق بعد عبور الأفق في الثقب الأسود الهائل ليكون في مركزه؟ صدق أو لا تصدق ، على الرغم من أن أفق الحدث قد يكون قطره ساعة ضوئية في إطارنا المرجعي ، إلا أنه يستغرق حوالي 20 ثانية فقط للوصول إلى التفرد. الفضاء المنحني بشدة هو شيء فظيع.

الأسوأ من ذلك كله ، أن أي تسارع سيجعلك أقرب إلى التفرد بشكل أسرع. لا يمكن زيادة وقت البقاء على قيد الحياة في هذه المرحلة. التفرد موجود في كل الاتجاهات ، أينما نظرت. المقاومة غير مجدية.

31 يناير 2018 جينادي

حقوق التأليف والنشر الصورةثينكستوك

ربما تعتقد أن الشخص الذي سقط في ثقب أسود ينتظر الموت الفوري. في الواقع ، قد يكون مصيره أكثر إثارة للدهشة ، كما يقول المراسل.

ماذا سيحدث لك إذا وقعت داخل ثقب أسود؟ ربما تعتقد أنك سوف تسحق - أو ، على العكس من ذلك ، سوف تمزق إلى أشلاء؟ لكن في الواقع ، كل شيء أكثر غرابة.

في اللحظة التي تسقط فيها في الثقب الأسود ، سينقسم الواقع إلى قسمين. في إحدى الحقائق ، سوف يتم حرقك على الفور ، وفي الحقيقة الأخرى ، سوف تغوص في أعماق الثقب الأسود على قيد الحياة دون أن يصاب بأذى.

داخل الثقب الأسود ، لا تنطبق قوانين الفيزياء المألوفة لدينا. وفقًا لألبرت أينشتاين ، فإن الجاذبية تنحني في الفضاء. وهكذا ، في وجود كائن ذي كثافة كافية ، يمكن أن تتشوه استمرارية الزمكان حوله لدرجة أن ثقبًا يتشكل في الواقع نفسه.

يمكن للنجم الضخم الذي استهلك كل وقوده أن يتحول بالضبط إلى نوع المادة فائقة الكثافة الضرورية لظهور مثل هذا الجزء المنحني من الكون. نجم ينهار تحت ثقله يسحب على طول الزمكان المتواصل من حوله. يصبح مجال الجاذبية قوياً لدرجة أنه حتى الضوء لم يعد يستطيع الهروب منه. نتيجة لذلك ، تصبح المنطقة التي كان النجم موجودًا فيها من قبل سوداء تمامًا - وهذا هو الثقب الأسود.

حقوق التأليف والنشر الصورةثينكستوكتعليق على الصورة لا أحد يعرف حقًا ما يحدث داخل الثقب الأسود.

يُطلق على السطح الخارجي للثقب الأسود اسم أفق الحدث. هذه حدود كروية يتم عندها الوصول إلى توازن بين قوة مجال الجاذبية وجهود الضوء للهروب من الثقب الأسود. إذا عبرت أفق الحدث ، فسيكون من المستحيل الهروب.

يشع أفق الحدث بالطاقة. بسبب التأثيرات الكمومية ، تنشأ عليه تيارات من الجسيمات الساخنة في الكون. تسمى هذه الظاهرة بإشعاع هوكينغ - تكريما للفيزيائي البريطاني ستيفن هوكينج الذي وصفها. على الرغم من حقيقة أن المادة لا تستطيع الهروب من أفق الحدث ، فإن الثقب الأسود ، مع ذلك ، "يتبخر" - بمرور الوقت ، يفقد كتلته ويختفي في النهاية.

بينما نتحرك أعمق في الثقب الأسود ، يستمر الزمكان في الانحناء ويصبح منحنيًا بلا حدود في المركز. تُعرف هذه النقطة باسم التفرد الثقالي. لم يعد للزمان والمكان أي معنى فيهما ، ولم تعد جميع قوانين الفيزياء المعروفة لدينا ، والتي من الضروري وصفها هذين المفهومين ، قابلة للتطبيق.

لا أحد يعرف بالضبط ما ينتظر الشخص الذي سقط في مركز الثقب الأسود. كون آخر؟ نسيان؟ الجدار الخلفي لخزانة الكتب ، كما في فيلم الخيال العلمي الأمريكي "Interstellar"؟ انها لغزا.

دعنا نفكر - باستخدام مثالك - حول ما يحدث إذا وقعت عن طريق الخطأ في ثقب أسود. في هذه التجربة ، سيرافقك مراقب خارجي - دعنا نسميه آنا. إذن ، آنا ، على مسافة آمنة ، تراقب برعب وأنت تقترب من حافة الثقب الأسود. من وجهة نظرها ، ستتطور الأحداث بطريقة غريبة جدًا.

عندما تقترب من أفق الحدث ، ستراك آنا ممتدًا في الطول وضيقًا في العرض ، كما لو كانت تنظر إليك من خلال عدسة مكبرة عملاقة. بالإضافة إلى ذلك ، كلما اقتربت من أفق الحدث ، كلما شعرت آنا أن سرعتك تنخفض.

حقوق التأليف والنشر الصورةثينكستوكتعليق على الصورة في مركز الثقب الأسود ، يكون الفضاء منحنيًا بلا حدود.

لن تكون قادرًا على الصراخ في آنا (نظرًا لعدم إرسال أي صوت في الفراغ) ، ولكن يمكنك محاولة الإشارة إليها في شفرة مورس باستخدام مصباح iPhone الخاص بك. ومع ذلك ، ستصل إليه إشاراتك على فترات زمنية متزايدة ، وسيتحول تردد الضوء المنبعث من المصباح نحو الجزء الأحمر (الطول الموجي الطويل) من الطيف. وإليك كيف سيبدو: "ترتيب ، ترتيب المستندات ، بترتيب ...".

عندما تصل إلى أفق الحدث ، من وجهة نظر آنا ، سوف تتجمد في مكانك ، كما لو أن شخصًا ما أوقف التشغيل مؤقتًا. ستبقى بلا حراك ، ممتدًا عبر سطح أفق الحدث ، وستبدأ الحرارة المتزايدة في السيطرة عليك.

من وجهة نظر آنا ، سوف تقتل ببطء بسبب تمدد الفضاء ، وتوقف الزمن ، وحرارة إشعاع هوكينغ. قبل أن تعبر أفق الحدث وتتعمق في أعماق الثقب الأسود ، ستترك رمادًا.

لكن لا تتسرع في طلب خدمة تذكارية - دعنا ننسى آنا لبعض الوقت وننظر إلى هذا المشهد الرهيب من وجهة نظرك. ومن وجهة نظرك ، سيحدث شيء أكثر غرابة ، أي أنه لا يوجد شيء مميز على الإطلاق.

أنت تطير مباشرة إلى واحدة من أكثر النقاط شريرًا في الكون دون التعرض لأدنى اهتزاز - ناهيك عن تمدد المكان أو تمدد الوقت أو حرارة الإشعاع. هذا لأنك في حالة سقوط حر وبالتالي لا تشعر بوزنك - وهذا ما أطلق عليه أينشتاين "أفضل فكرة" في حياته.

في الواقع ، أفق الحدث ليس جدارًا من الطوب في الفضاء ، ولكنه ظاهرة مشروطة بوجهة نظر المراقب. المراقب الذي يبقى خارج الثقب الأسود لا يمكنه رؤية الداخل من خلال أفق الحدث ، لكن هذه هي مشكلته وليست مشكلتك. من وجهة نظرك ، لا أفق.

إذا كانت أبعاد ثقبنا الأسود أصغر ، فستواجه مشكلة حقًا - الجاذبية ستؤثر على جسمك بشكل غير متساو ، وستنجذب إلى المعكرونة. لكن لحسن حظك ، هذا الثقب الأسود كبير - أكبر بملايين المرات من الشمس ، لذا فإن قوة الجاذبية ضعيفة بما يكفي لتكون مهملة.

حقوق التأليف والنشر الصورةثينكستوكتعليق على الصورة لا يمكنك العودة والخروج من الثقب الأسود ، تمامًا مثلما لا يستطيع أي منا السفر عبر الزمن.

داخل ثقب أسود كبير بما فيه الكفاية ، يمكنك حتى أن تعيش بقية حياتك بشكل طبيعي تمامًا حتى تموت في حالة تفرد الجاذبية.

قد تسأل ، إلى أي مدى يمكن أن تكون حياة الشخص طبيعية ، رغماً عن إرادته ، عندما يتم جره في حفرة في استمرارية الزمكان دون أي فرصة للخروج على الإطلاق؟

لكن إذا فكرت في الأمر ، فإننا جميعًا نعرف هذا الشعور - فقط فيما يتعلق بالوقت وليس بالمكان. الوقت يمضي قدمًا فقط ولا يعود أبدًا ، وهو يجرنا حقًا ضد إرادتنا ، ولا يترك لنا أي فرصة للعودة إلى الماضي.

هذا ليس مجرد تشبيه. تعمل الثقوب السوداء على ثني استمرارية الزمان والمكان إلى حد أنه داخل أفق الحدث ، ينعكس الزمان والمكان. بمعنى ما ، ليس المكان هو ما يدفعك إلى التفرد ، بل الوقت. لا يمكنك العودة والخروج من الثقب الأسود ، تمامًا مثلما لا يستطيع أحد منا السفر إلى الماضي.

ربما تتساءل الآن ما هو الخطأ مع آنا. أنت تطير في الفضاء الفارغ للثقب الأسود وأنت بخير ، وهي تحزن على موتك ، مدعية أنك قد أحرقك إشعاع هوكينج من خارج أفق الحدث. هل هي هلوسة؟

في الواقع ، تصريح آنا صحيح تمامًا. من وجهة نظرها ، أنت مقلي بالفعل في أفق الحدث. وهذا ليس وهم. يمكن أن تجمع آنا رمادك وترسله إلى عائلتك.

حقوق التأليف والنشر الصورةثينكستوكتعليق على الصورة أفق الحدث ليس جدارًا من الطوب ، إنه قابل للاختراق

الحقيقة هي أنه وفقًا لقوانين فيزياء الكم ، من وجهة نظر آنا ، لا يمكنك عبور أفق الحدث ويجب أن تبقى في الجزء الخارجي من الثقب الأسود ، لأن المعلومات لا تُفقد أبدًا بشكل لا رجعة فيه. يجب أن تظل كل جزء من المعلومات المسؤولة عن وجودك على السطح الخارجي لأفق الحدث - وإلا ، من وجهة نظر آنا ، سيتم انتهاك قوانين الفيزياء.

من ناحية أخرى ، تتطلب قوانين الفيزياء أيضًا أن تطير عبر أفق الحدث حياً دون أن يصاب بأذى ، دون مواجهة جسيمات ساخنة أو أي ظواهر غير عادية أخرى في طريقك. خلاف ذلك ، سيتم انتهاك نظرية النسبية العامة.

لذا فإن قوانين الفيزياء تريدك أن تكون خارج الثقب الأسود (ككومة من الرماد) وداخله (آمنًا وسليمًا) في نفس الوقت. ونقطة أخرى مهمة: وفقًا للمبادئ العامة لميكانيكا الكم ، لا يمكن استنساخ المعلومات. يجب أن تكون في مكانين في نفس الوقت ، ولكن في حالة واحدة فقط.

يطلق الفيزيائيون على هذه الظاهرة المتناقضة مصطلح "اختفاء المعلومات في الثقب الأسود". لحسن الحظ ، في التسعينيات تمكن العلماء من حل هذا التناقض.

أدرك الفيزيائي الأمريكي ليونارد سسكيند أنه لا يوجد تناقض حقًا ، حيث لن يرى أحد استنساخك. سوف تشاهد آنا إحدى عيّناتك ، وستشاهد الأخرى. لن تلتقي أنت وآنا مرة أخرى ولن تتمكن من مقارنة الملاحظات. ولا يوجد مراقب ثالث يمكنه أن يراقبك من الخارج وداخل الثقب الأسود في نفس الوقت. وبالتالي ، لا يتم انتهاك قوانين الفيزياء.

ما لم تكن تريد معرفة أي من مثيلاتك حقيقي وغير حقيقي. هل أنت حي أم ميت حقًا؟

حقوق التأليف والنشر الصورةثينكستوكتعليق على الصورة هل سيطير الشخص عبر أفق الحدث دون أن يصاب بأذى ، أو يصطدم بجدار من النار؟

الشيء هو أنه لا يوجد "واقع". الواقع يعتمد على الراصد. هناك "حقًا" من وجهة نظر آنا و "حقًا" من وجهة نظرك. هذا كل شئ.

الكل تقريبا. في صيف عام 2012 ، اقترح الفيزيائيون أحمد المهيري ، ودونالد مارولف ، وجو بولشينسكي ، وجيمس سولي ، المعروفين بأسمائهم الأخيرة باسم AMPS ، تجربة فكرية هددت بقلب فهمنا للثقوب السوداء.

وفقًا للعلماء ، فإن حل التناقض الذي اقترحه Süsskind يعتمد على حقيقة أن الخلاف في تقييم ما يحدث بينك وبين آنا يتوسطه أفق الحدث. لا يهم ما إذا كانت آنا قد رأت بالفعل إحدى العيّنتين الخاصتين بك تموت في نار إشعاع هوكينغ ، لأن أفق الحدث منعها من رؤية عينتك الثانية وهي تطير في عمق الثقب الأسود.

ولكن ماذا لو كان لدى آنا طريقة لمعرفة ما كان يحدث على الجانب الآخر من أفق الحدث دون عبوره؟

تخبرنا النسبية العامة أن هذا مستحيل ، لكن ميكانيكا الكم تطمس القواعد الصعبة قليلاً. كان بإمكان آنا أن تتطلع إلى ما وراء أفق الحدث بما أسماه أينشتاين "عمل مخيف بعيد المدى".

نحن نتحدث عن التشابك الكمي - وهي ظاهرة تصبح فيها الحالات الكمومية لجسيمين أو أكثر مفصولة بالفضاء مترابطة بشكل غامض. تشكل هذه الجسيمات الآن كلًا واحدًا غير قابل للتجزئة ، والمعلومات اللازمة لوصف هذا كله لا ترد في هذا الجسيم أو ذاك ، ولكن في العلاقة بينهما.

الفكرة التي طرحتها AMPS هي كما يلي. لنفترض أن آنا التقطت جسيمًا بالقرب من أفق الحدث - لنسميها الجسيم أ.

إذا كانت روايتها لما حدث لك صحيحة ، أي أنك قُتلت بإشعاع هوكينغ من خارج الثقب الأسود ، فيجب أن يكون الجسيم أ مترابطًا مع جسيم آخر - ب ، والذي يجب أيضًا أن يكون موجودًا على السطح الخارجي للثقب الأسود أفق الحدث.

حقوق التأليف والنشر الصورةثينكستوكتعليق على الصورة يمكن للثقوب السوداء جذب المادة من النجوم القريبة

إذا كانت رؤيتك للأحداث تتوافق مع الواقع ، وكنت على قيد الحياة وبصحة جيدة من الداخل ، فيجب أن يكون الجسيم A مترابطًا مع الجسيم C الموجود في مكان ما داخل الثقب الأسود.

يكمن جمال هذه النظرية في أنه لا يمكن ربط كل جسيم إلا بجسيم آخر. هذا يعني أن الجسيم أ متصل إما بالجسيم ب أو بالجسيم ج ، ولكن ليس بكليهما في نفس الوقت.

لذلك تأخذ آنا الجسيم أ الخاص بها وتقوم بتشغيله عبر آلة فك التشابك التي لديها ، والتي تعطي الإجابة عما إذا كان هذا الجسيم مرتبطًا بالجسيم ب أو بالجسيم ج.

إذا كانت الإجابة C ، فإن وجهة نظرك قد سادت في انتهاك لقوانين ميكانيكا الكم. إذا كان الجسيم A متصلاً بالجسيم C ، الموجود في أعماق ثقب أسود ، فإن المعلومات التي تصف ترابطهما ستفقد إلى الأبد لـ Anna ، وهو ما يتعارض مع قانون الكم ، والذي وفقًا له لا تفقد المعلومات أبدًا.

إذا كانت الإجابة ب ، إذن ، خلافًا لمبادئ النسبية العامة ، فإن آنا محقة. إذا كان الجسيم أ مرتبطًا بالجسيم ب ، فقد تم حرقك بالفعل بواسطة إشعاع هوكينج. بدلاً من الطيران عبر أفق الحدث ، كما تتطلب النسبية ، اصطدمت بجدار من النار.

لذا عدنا إلى السؤال الذي بدأنا به - ماذا يحدث لشخص يدخل داخل ثقب أسود؟ هل ستطير عبر أفق الحدث دون أن يصاب بأذى بفضل حقيقة تعتمد بشكل مدهش على المراقب ، أم أنها ستصطدم بجدار من النار ( أسودالثقوبجدار الحماية، لا ينبغي الخلط بينه وبين مصطلح الكمبيوترجدار الحماية، "جدار الحماية" ، برنامج يحمي جهاز الكمبيوتر الخاص بك على الشبكة من التطفل غير المصرح به - إد.)?

لا أحد يعرف الإجابة على هذا السؤال ، وهو أحد أكثر القضايا إثارة للجدل في الفيزياء النظرية.

لأكثر من 100 عام ، حاول العلماء التوفيق بين مبادئ النسبية العامة وفيزياء الكم ، على أمل أن يسود أحدهما في النهاية. يجب أن يجيب حل مفارقة "جدار النار" على السؤال حول أي من المبادئ ساد وأن يساعد الفيزيائيين على إنشاء نظرية شاملة.

حقوق التأليف والنشر الصورةثينكستوكتعليق على الصورة أو ربما ترسل آنا في المرة القادمة إلى ثقب أسود؟

قد يكمن حل مفارقة اختفاء المعلومات في آلة آنا لفك الشفرات. من الصعب للغاية تحديد أي جسيم آخر مترابط. تساءل الفيزيائيان دانيال هارلو من جامعة برينستون في نيوجيرسي وباتريك هايدن ، الذي يعمل حاليًا في جامعة ستانفورد في كاليفورنيا في كاليفورنيا ، عن المدة التي سيستغرقها الأمر.

في عام 2013 ، حسبوا أنه حتى مع وجود أسرع كمبيوتر ممكن وفقًا لقوانين الفيزياء ، فإن الأمر سيستغرق وقتًا طويلاً لفك شفرة العلاقة بين الجسيمات من آنا - طالما أنه بحلول الوقت الذي تحصل فيه على الإجابة ، سيتبخر الثقب الأسود. منذ وقت طويل.

إذا كان الأمر كذلك ، فمن المحتمل أن آنا ببساطة ليست مقدرة لها أن تعرف وجهة نظره الصحيحة. في هذه الحالة ، ستظل كلتا القصتين صحيحتين في نفس الوقت ، وسيعتمد الواقع على الراصد ، ولن يتم انتهاك أي من قوانين الفيزياء.

بالإضافة إلى ذلك ، فإن العلاقة بين الحسابات شديدة التعقيد (التي يبدو أن مراقبنا غير قادر عليها) واستمرارية الزمكان قد تدفع الفيزيائيين إلى بعض الانعكاسات النظرية الجديدة.

وبالتالي ، فإن الثقوب السوداء ليست مجرد أشياء خطرة في طريق الرحلات الاستكشافية بين النجوم ، ولكنها أيضًا مختبرات نظرية تنمو فيها أدنى الاختلافات في القوانين الفيزيائية إلى حجم لا يمكن إهماله بعد الآن.

إذا كانت الطبيعة الحقيقية للواقع تكمن في مكان ما ، فإن أفضل مكان للبحث عنها هو الثقوب السوداء. ولكن في حين أننا لا نملك فهمًا واضحًا لمدى أمان أفق الحدث للبشر ، إلا أنه من الأكثر أمانًا مشاهدة عمليات البحث من الخارج. في الحالات القصوى ، يمكنك إرسال آنا إلى الثقب الأسود في المرة القادمة - والآن حان دورها.