Kuidas näeb välja musta auku kukkumine? Mustad augud. Sinu vaatenurk

Kunstniku tõlgendus tähest, mis ületab keskse supermassiivse musta augu sündmuste horisonti

Musta auku iseloomustab uskumatult tugev gravitatsioon, mis ei lase isegi valgust välja. Selle ümber on koondunud sündmuste horisont. Lihtsalt ületa see "joon" ja olete hukule määratud. Kõik teavad seda, kuid selliste "joonte" olemasolu pole tõestatud.

Seetõttu otsustasid teadlased eksperimendi läbi viia. Arvatakse, et ülimassiivsed mustad augud asuvad kõigi suurte galaktikate keskpunktides. Kuid on arvamus, et on ka teine ​​objekt. See on ebatavaline ülimassiivne miski, mis suutis vältida kokkuvarisemist ja singulaarsust. Selle ümber on ka sündmuste horisont.

Kui singulaarsusel puudub pindala, siis on objektil tahke pindala. Seetõttu ei kuku täht musta auku, vaid puruneb pinnal.

See on tohutu massiivne sfäär galaktika keskmes. Näeme, kuidas täht põrkub vastu tahket pinda ja paiskab prahti laiali

Teooria autentsuse kindlakstegemiseks on teadlased välja pakkunud uue testi. Eesmärk on määratleda, mis on kõva pind. See aitaks lahendada ka sündmuste horisondi probleemi.

Alustuseks leidsid nad, et kui objekt tabab tahket pinda, ümbritseb tähegaas selle ja särab mitu kuud või aastaid. Teleskoop peaks selle üles võtma. Kui teadlased mõistsid, mida on vaja leida, kinnitasid nad oma argumente.

Nad hindasid kiirust, millega tähed mustadesse aukudesse langevad. Sel eesmärgil võeti arvesse ainult kõige massiivsemaid, mille mass ületas päikese massi 100 miljonit korda. Selgus, et selliseid objekte on meist mitme miljardi aasta kaugusel umbes miljon.

Seejärel tuli vaadata 1,8-meetrise Pan-STARRS teleskoobi arhiveeritud andmeid, mis uurisid põhjapoolkera 3,5 aastat “ajutise sära” saamiseks. Kui oletus on õige, siis kõiki andmeid arvesse võttes oleks teleskoop pidanud tuvastama 9-10 sellist sündmust.

Ja... ta ei leidnud midagi.

Selgub, et kõigil mustadel aukudel peab olema sündmuste horisont. Nii et Einsteinil oli jälle õigus. Nüüd proovib meeskond testi täiustada ja testida seda tundlikumal 8,4-meetrisel suurel sünoptilisel vaatlusteleskoobil.

Loe: 0

Must auk on ruumi piirkond, millel on selline gravitatsioon, et isegi valgus ei pääse sellest välja. Idee selliste objektide olemasolust tekkis 18. sajandi lõpus, kui inglise loodusteadlane John Mitchell pakkus välja, et kui tähe suurus on väga väike ja selle mass on väga suur, siis ta ei sära, sest selle gravitatsioon lihtsalt ei lase valgusel välja pääseda (Mitchell kujutles end osakestest koosneva valgusena).

Kaasaegses teaduses ennustab mustade aukude olemasolu relatiivsusteooria abil. Gravitatsiooni selle teooria kohaselt visualiseeritakse järgmiselt: kujutage ette kangast või veel parem kummilehte, millele asetatakse kivid. Kivid suruvad seda olenevalt kaalust tugevamini või nõrgemini ning kergemad veerevad sinna, kus raskemad on augu sügavamale lükanud. Seetõttu "meelitavad" planeedid satelliite, Päike "meelitab" planeete jne.

Hoiduge mustade aukude ja koskede eest

Stephen Hawking selgitab seda metafoori kasutades musti auke nii: kujutage ette, et asetame kummile väga raske ja kompaktse kivi, see surub sellesse põhjatu süvendi, millesse aine pöördumatult langeb.

Musta augu piiri nimetatakse sündmuste horisondiks, sellest horisondist kaugemale peab kiirus, millega peate mustast august põgenemiseks liikuma, ületama valguse kiiruse – see on võimatu ülesanne. Võid seda ette kujutada kui paadiga koski kukkumist: mida lähemal sa joale oled, seda kõvemini pead sõudma, et see sisse ei imeks, aga ühel hetkel, ükskõik kui palju sa ka ei püüa, ei pääse, kukud, aga põhjas oleva musta augu puhul ei oota sind ees mitte teravad kivid, vaid salapärane singulaarsus.

Singulaarsuse piirkonnas muutub aine tihedus lõpmatuks. Nad ütlevad, et võib isegi tekkida tunnel teise universumisse. Kuid need on kõik kuulujutud ja keegi ei tea, mis seal tegelikult toimub.

Kõik see kõlab kummaliselt ja salapäraselt, kuid astrofüüsikud on veendunud, et mustad augud on olemas: näiteks kahe musta augu kokkupõrkest tekkinud mustade aukude kauaoodatud avastus on märkimisväärne kinnitus nende olemasolule.

Kust mustad augud tulevad?

Tähemassilised mustad augud tekivad tähtedest, mille mass on Päikesest 3-5 korda suurem (seetõttu ei muutu meie Päike mustaks auguks, see muutub miljardite aastate jooksul valgeks kääbuseks). Tähtede termotuumareaktsioonide “kütus” ei ole lõpmatu ja kui see otsa saab, “variseb” täht kokku ja plahvatab supernoovana.

Kuid kust supermassiivsed mustad augud pärinevad, pole teada. Selle skoori kohta on ainult oletusi, nagu massiivsete gaasipilvede kokkuvarisemine galaktikate tekke algfaasis, tähemassiga mustade aukude kasv aine neeldumise tõttu või paljude selliste aukude ühinemine üheks ülimassiiviks. üks. Oletustest puudust ei tule, kuid vaatlustega on olukord keerulisem.

Kuidas näha musta auku

Musta auku ennast on võimatu näha, nagu selle nimigi ütleb, kuid aine sinna sattumine on võimalik. Paljude galaktikate keskmes on mustad augud, mis kaaluvad miljoneid rohkem kui Päike. Nad tõmbavad ligi tolmu, gaasi ja tähti. See materjal moodustab musta augu ümber akretsiooniketta. Selles keerleb aine nagu lehtris enne musta auku kukkumist ja hõõrdumise tõttu kuumeneb, mille tõttu hakkab kogu spektri ulatuses eredalt helendama. Kui aine langeb musta auku, paiskab kiirgusrõhk ja magnetvälja mõju musta augu piiril osa ainest sellest kaugele.

Meie galaktika keskmes asuvat ülimassiivset musta auku nimetatakse Sagittarius A*. Fraas “meie galaktika” kõlab kuidagi koduselt, justkui oleks selle keskpunkt vaid kiviviske kaugusel, kuid tegelikult asub must auk meist 25 tuhande valgusaasta kaugusel, selle mass on 4 miljonit korda suurem kui Päikesel.

Seda on sellisel kaugusel väga raske näha - see on nagu katse näha Kuul tennisepalli ja selleks vajalik "nägemisteravus" on tänu tehnikale, mis võimaldab teleskoope kombineerida, kättesaadav ainult raadioteleskoopidele. maakera eri paigus üheks tohutuks virtuaalseks teleskoobiks. Nii ühendab Event Horizon Telescope projekt USA, Hispaania, Mehhiko, Tšiili ja isegi Antarktika teleskoopide vaatlusi.

Teiseks vaadeldavaks objektiks on galaktika M 87 keskel asuv must auk, mis on Päikesest ligikaudu 6 miljonit korda massiivsem, kuid asub meist ka oluliselt kaugemal – 53 miljoni valgusaasta kaugusel.

Kuidas must auk välja näeb?

Vaatluste tulemused avaldatakse alles järgmisel aastal, kuid senikaua, et umbkaudu ette kujutada, mida teleskoobid näevad, võib imetleda musta auku filmis “Tähtedevaheline”, mille loojad püüdsid pildi nii õigeks teha kui teaduslikust seisukohast võimalik.

Selle pildi õigsus seisneb selles, et musta augu taga olev akretsiooniketas ei näe välja nagu Saturni rõngad, vaid piilub musta augu tagant välja, sest selle tugev gravitatsiooniväli moonutab akretsiooniketta kiirguse teed. Interstellarist on aga erinevus: ühest küljest peaks akretsiooniketas oma pöörlemise tõttu heledam välja nägema.

Saadud pilt peaks välja nägema sarnane pildiga, mida astrofüüsik Jean-Pierre Luminet simuleeris 1978. aastal IBM 7040 arvutis, mis töötas perfokaartidel ja joonistas selle ajakirja artikli jaoks käsitsi. Astronoomia ja astrofüüsika.

Mustad augud on ehk kõige salapärasemad objektid universumis. Need on nii tihedad, et gravitatsioon ei lase kõigel, isegi mitte valgusel, mustast august välja pääseda. Füüsikud on avastanud mitmesuguseid musti auke, alates väikestest kuni ülimassiivseteni, mille päikesemassid on miljoneid või miljardeid. Sündmushorisondi oluline omadus – et valgus ei saa seda ületada – loob ruumis piiri: kui sa selle ületad, oled määratud sattuma singulaarsusse. Aga mida sa näed, kui kukud musta auku? Kas tuli kustub või jääb põlema? Füüsikutel on vastus ja see meeldib teile.

Meie enda galaktika keskmes nägime tähti liikumas ümber 4 miljoni päikesemassiga keskpunkti, mis ei kiirga valgust. See objekt, Sagittarius A*, on selge musta augu kandidaat, mida saame selle orbiidil olevaid tähti mõõtes otse tuvastada.

Kuid on väga kummalisi asju, mis juhtuvad musta augu horisondile lähenedes ja need muutuvad veelgi kummalisemaks, kui seda ületate. On põhjus, miks pärast nähtamatu barjääri ületamist ei saa te sellest kunagi lahkuda. Ja pole vahet, mis klassi musta auk teid sisse imes, milline kosmoselaev üritab teid sealt välja viia või miski muu. Üldrelatiivsusteooria on suur asi, eriti kui tegemist on mustade aukudega. Põhjus on seotud Einsteini suurima saavutusega: see on seotud sellega, KUIDAS must auk aegruumi painutab.

Kui olete mustast august väga kaugel, on ruumi kangas vähem kumer. Tegelikult, kui olete mustast august väga kaugel, on selle gravitatsioon eristamatu ühestki teisest massist, olgu selleks neutrontäht, tavaline täht või lihtsalt hajus gaasipilv. Aegruum võib olla kõver, kuid kõik, mida saate kaugelt tuvastada, on massi olemasolu, teadmata selle massi jaotust. Aga kui vaadata oma silmaga, siis on gaasipilve, tähe või neutrontähe asemel keskel täiesti must kera, mis ei kiirga valgust.

See sfääriline piirkond, mida tuntakse sündmuste horisondina, ei ole midagi füüsilist, vaid pigem teatud suurusega ruumi piirkond, kust valgus ei pääse välja. Võib eeldada, et kaugelt vaadates näib musta augu suurus olevat see, mis see tegelikult on. Teisisõnu, kui satud mustale augule lähedale, näeb see ruumi taustal välja nagu täiesti must auk, mille servi mööda valgust moonutatakse.

Maa massiga musta augu puhul on see kera pisike: raadiusega umbes 1 sentimeeter; ja Päikese massiga musta augu puhul on selle sfääri raadius umbes 3 kilomeetrit. Kui skaleerite massi (ja suurust) ülimassiivse musta auguni – nagu meie galaktika keskmes –, saate planeedi orbiidi suuruse või hiiglasliku punase tähe nagu Betelgeuse.

Mis juhtub, kui jõuate lähedale ja kukute lõpuks musta auku?

Kaugemalt vaadates vastab nähtu geomeetria teie ootustele ja arvutustele. Kuid täiuslikult disainitud ja hävimatus kosmoselaevas edenedes hakkate mustale augule lähenedes märkama midagi kummalist. Kui jagada enda ja tähe vaheline kaugus pooleks, paistab tähe nurk kaks korda suuremana. Kui vähendada vahemaad veerandini, on see neli korda suurem. Kuid mustad augud on erinevad.

Erinevalt kõigist teistest objektidest, millega olete harjunud ja mis tunduvad seda suuremad, mida lähemale jõuate, kasvab must auk tänu ruumi uskumatule kumerusele palju kiiremini.

Meie vaatepunktist Maal paistab galaktika keskmes asuv must auk pisike, selle raadiust mõõdetakse mikrokaare sekundites. Kuid võrreldes GR-is arvutatud naiivse raadiusega tundub see ruumi kõveruse tõttu 150% suurem. Kui jõuate sellele lähedale, on selleks ajaks, kui sündmuste horisont on taeva täiskuu suurune, neli korda suurem. Põhjus on muidugi selles, et aegruum kõverdub mustale augule lähemale jõudes üha enam.

Ja vastupidi, musta augu vaadeldav ala kasvab järjest suuremaks; selleks ajaks, kui olete sellest mõne Schwarzschildi raadiuses, on must auk kasvanud nii suureks, et see varjab peaaegu kogu laeva ettevaate. Tavalised geomeetrilised objektid nii ei käitu.

Kui lähenete sisemisele stabiilsele ringikujulisele orbiidile – mis on 150% sündmuse horisondi raadiusest – märkate, et teie laeva ettevaade muutub täiesti mustaks. Kui te selle täpselt ületate, hakkab isegi teie selja taga kõik pimedusse sukelduma. Jällegi on see seotud sellega, kuidas erinevatest punktidest pärit valgusteed liiguvad läbi selle väga kõvera aegruumi.

Siinkohal, kui te pole sündmuste horisonti ületanud, saate siiski väljuda. Kui rakendate piisavalt kiirendust sündmuste horisondist eemale, saate põgeneda selle gravitatsioonist ja naasta ohutusse aegruumi, mis on eemal mustast august. Teie gravitatsiooniandurid näitavad teile, kus tsentri suunas allapoole suunatud gradient annab teed tasapinnale, kus on näha tähevalgust.

Kuid kui jätkate sündmuste horisondi poole langemist, näete lõpuks, et tähevalgus kahaneb teie taga väikese punktini, muutes gravitatsioonilise sinise nihke tõttu värvi siniseks. Viimasel hetkel, kui ületate sündmuste horisondi, muutub see punkt punaseks, valgeks ja seejärel siniseks, kuna kosmilise mikrolaine ja raadiolainete taust nihkub spektri nähtavale osale.

Ja siis... saabub pimedus. Mitte midagi. Sündmuste horisondi seest ei pääse teie laevani ükski välisuniversumi valgus. Nüüd mäletate oma laeva võimsaid mootoreid ja mõtlete, kuidas saaksite neid sellest lõksust põgenemiseks kasutada. Jätate meelde, millises suunas singulaarsus asus, ja proovite määrata gravitatsioonigradienti selle suunas. Seda eeldusel, et sinu taga või ees pole muud ainet ega valgust.

Üllataval kombel on teie pardal ka gravitatsiooniandurid, isegi kui teiega koos sündmuste horisondi taha langeb palju valgust - näete "poolt" nähtavast universumist. Ja kui ületate sündmuste horisondi, valgusega või ilma, juhtub midagi kummalist.

Teie andurid ütlevad teile, et gravitatsioonigradient, mis läheb singulaarsuse poole, on kõikjal ja igas suunas. Isegi singulaarsusele vastupidises suunas.

Kuidas on see võimalik?

Ja nii see on, sest olete sündmuste horisondi taga, otse selles. Iga valguskiir, mida te praegu kiirgate, läheb singulaarsuse poole; sa oled liiga sügaval mustas augus, et see kuhugi mujale jõuda.

Kui kaua kulub pärast silmapiiri ületamist ülimassiivses mustas augus, et end selle keskpunktist leida? Uskuge või mitte, kuigi sündmuste horisont võib meie võrdlusraamistikus olla valgustunnise läbimõõduga, kulub singulaarsuse saavutamiseks vaid umbes 20 sekundit. Tugevalt kumer ruum on hirmutav asi.

Kõige hullem on see, et igasugune kiirendus viib sind singulaarsusele veelgi kiiremini lähemale. Selles etapis ei ole võimalik elulemust pikendada. Singulaarsus eksisteerib igas suunas, kuhu vaatad. Vastupanu on asjatu.

31. jaanuar 2018 Gennadi

Illustratsiooni autoriõigus Thinkstock

Võib arvata, et musta auku sattunud inimene sureb kohe. Tegelikkuses võib tema saatus kujuneda palju üllatavamaks, ütleb korrespondent.

Mis juhtub sinuga, kui satud musta auku? Võib-olla arvate, et teid purustatakse või, vastupidi, rebitakse tükkideks? Kuid tegelikult on kõik palju kummalisem.

Hetkel, kui langete musta auku, jaguneb reaalsus kaheks. Ühes reaalsuses põletatakse teid koheselt, teises - sukeldute elusalt ja vigastamata sügavale musta auku.

Musta augu sees meile tuttavad füüsikaseadused ei kehti. Albert Einsteini järgi painutab gravitatsioon ruumi. Seega, kui on olemas piisava tihedusega objekt, võib seda ümbritsev aegruumi kontiinum deformeeruda nii palju, et tegelikkuses endas tekib auk.

Kogu kütuse ära kasutanud massiivne täht võib muutuda täpselt seda tüüpi ülitihedaks aineks, mis on sellise kõvera universumi osa tekkimiseks vajalik. Oma raskuse all kokku varisev täht kannab enda ümber ruumi-aja kontiinumi. Gravitatsiooniväli muutub nii tugevaks, et isegi valgus ei pääse sellest enam välja. Selle tulemusena muutub piirkond, kus täht varem asus, täiesti mustaks - see on must auk.

Illustratsiooni autoriõigus Thinkstock Pildi pealkiri Keegi ei tea täpselt, mis musta augu sees toimub

Musta augu välispinda nimetatakse sündmuste horisondiks. See on sfääriline piir, kus saavutatakse tasakaal gravitatsioonivälja tugevuse ja valguse jõupingutuste vahel, mis üritavad mustast august põgeneda. Kui olete sündmuste horisondi ületanud, on võimatu põgeneda.

Sündmuste horisont kiirgab energiat. Tänu kvantefektidele ilmuvad sellele kuumade osakeste vood, mis eralduvad universumisse. Seda nähtust nimetatakse Hawkingi kiirguseks seda kirjeldanud Briti teoreetilise füüsiku Stephen Hawkingi järgi. Hoolimata asjaolust, et aine ei saa sündmuste horisondist kaugemale põgeneda, "aurustub" must auk - aja jooksul kaotab see lõpuks oma massi ja kaob.

Kui me liigume sügavamale musta auku, jätkab aegruum paindumist ja muutub keskpunktis lõpmatult kõveraks. Seda punkti nimetatakse gravitatsiooniliseks singulaarsuseks. Ruum ja aeg lakkavad omamast selles mingit tähendust ning kõik meile teadaolevad füüsikaseadused, mille kirjeldamiseks neid kahte mõistet vaja on, enam ei kehti.

Keegi ei tea, mis musta augu keskmesse sattunud inimest täpselt ees ootab. Teine universum? Unustus? Raamatukapi tagasein, nagu Ameerika ulmefilmis Interstellar? See on mõistatus.

Spekuleerime teie näitel, mis juhtub siis, kui kukud kogemata musta auku. Selles katses saadab teid väline vaatleja – nimetagem teda Annaks. Nii vaatab Anna ohutus kauguses õudusega, kuidas sa musta augu servale lähened. Tema seisukohast arenevad sündmused väga kummaliselt.

Sündmuste horisondile lähenedes näeb Anna sind pikuti välja sirutamas ja laiuselt kitsenemas, justkui vaataks ta sind läbi hiiglasliku suurendusklaasi. Lisaks, mida lähemale sündmuste horisondile lendad, seda rohkem tunneb Anna, et sinu kiirus väheneb.

Illustratsiooni autoriõigus Thinkstock Pildi pealkiri Musta augu keskel on ruum lõpmatult kõver

Te ei saa Annale karjuda (kuna heli ei saa õhuta ruumis edastada), kuid võite proovida talle oma iPhone'i taskulambi abil morsekoodiga märku anda. Kuid teie signaalid jõuavad selleni üha suuremate intervallidega ja taskulambi kiiratava valguse sagedus nihkub spektri punase (pika lainepikkusega) osa suunas. See näeb välja selline: "Telli, telli, telli...".

Kui jõuate sündmuste horisonti, jääte Anna vaatenurgast paigale, nagu oleks keegi taasesituse peatanud. Jääte liikumatuks, venitate sündmuste horisondi pinnale ja üha kasvav kuumus hakkab teid endasse haarama.

Anna seisukohast tapab teid aeglaselt ruumi venitamine, aja peatumine ja Hawkingi kiirguse kuumus. Enne kui ületate sündmuste horisondi ja lähete sügavamale musta augu sügavustesse, jääb teile ainult tuhk.

Kuid ärge kiirustage matuseteenust tellima – unustagem Anna mõneks ajaks ja vaadakem seda kohutavat stseeni oma vaatenurgast. Ja teie vaatevinklist juhtub midagi veelgi kummalisemat, st absoluutselt mitte midagi erilist.

Lendad otse universumi ühte kurjakuulutavamasse punkti, kogemata vähimatki värinat – rääkimata ruumi venimisest, aja laienemisest või kiirguse kuumusest. Seda seetõttu, et olete vabalangemise seisundis ega tunne seetõttu oma kaalu – seda nimetas Einstein oma elu "parimaks ideeks".

Tõepoolest, sündmuste horisont ei ole telliskivisein ruumis, vaid nähtus, mille määrab vaatleja vaatenurk. Väljaspool musta auku seisev vaatleja ei näe läbi sündmuste horisondi, kuid see on tema, mitte teie probleem. Teie vaatenurgast pole silmapiiri.

Kui meie musta augu suurus oleks väiksem, tekiks tõesti probleem – gravitatsioon mõjuks teie kehale ebaühtlaselt ja teid tõmmatakse spagettidesse. Kuid teie õnneks on see must auk suur – see on miljoneid kordi massiivsem kui Päike, seega on gravitatsioonijõud piisavalt nõrk, et olla tühine.

Illustratsiooni autoriõigus Thinkstock Pildi pealkiri Sa ei saa tagasi minna ja mustast august välja tulla – nagu keegi meist pole võimeline ajas tagasi rändama.

Piisavalt suures mustas augus võite isegi oma ülejäänud elu elada täiesti normaalselt, kuni surete gravitatsioonilises singulaarsuses.

Võite küsida, kui normaalne saab olla inimese elu, kui teda tõmmatakse vastu tahtmist aegruumi kontiinumi augu poole, millel pole võimalust kunagi välja pääseda?

Aga kui järele mõelda, on see tunne meile kõigile tuttav – ainult aja, mitte ruumi suhtes. Aeg liigub ainult edasi ja mitte kunagi tagasi ning see tõmbab meid vastu meie tahtmist endaga kaasa, jätmata meile võimalust minevikku naasta.

See pole lihtsalt analoogia. Mustad augud painutavad aegruumi kontiinumi niivõrd, et aeg ja ruum on sündmuste horisondi sees vastupidised. Teatud mõttes tõmbab sind singulaarsuse poole mitte ruum, vaid aeg. Sa ei saa tagasi minna ja mustast august välja tulla – nagu keegi meist pole võimeline minevikku rändama.

Võib-olla mõtlete nüüd, mis Annal viga on. Hõljute musta augu tühjas ruumis ja teiega on kõik korras ning see leinab teie surma, väites, et teid põletas väljastpoolt sündmuste horisondi pärit Hawkingi kiirgus. Kas ta hallutsineerib?

Tegelikult on Anna väide täiesti õige. Tema vaatevinklist olite sündmuste horisondil tõeliselt läbipõetud. Ja see pole illusioon. Anna võib isegi teie tuha kokku korjata ja teie perele saata.

Illustratsiooni autoriõigus Thinkstock Pildi pealkiri Sündmushorisont ei ole telliskivisein, see on läbilaskev

Fakt on see, et vastavalt kvantfüüsika seadustele ei saa te Anna seisukohast sündmuste horisonti ületada ja peate jääma musta augu välisküljele, kuna teave ei kao kunagi igaveseks. Iga teie olemasolu eest vastutav infokild peab jääma sündmuste horisondi välispinnale – vastasel juhul rikutakse Anna seisukohalt füüsikaseadusi.

Teisest küljest nõuavad füüsikaseadused ka seda, et lennata läbi sündmuste horisondi elusalt ja vigastamata, ilma et sa kohtaksid teel kuumi osakesi või muid ebatavalisi nähtusi. Vastasel juhul rikutakse üldist relatiivsusteooriat.

Niisiis, füüsikaseadused tahavad, et oleksite nii mustast august väljaspool (tuhahunnikuna) kui ka selle sees (turvaliselt ja tervelt). Ja veel üks oluline punkt: kvantmehaanika üldiste põhimõtete kohaselt ei saa teavet kloonida. Peate olema korraga kahes kohas, kuid ainult ühel juhul.

Füüsikud nimetavad seda paradoksaalset nähtust terminiks "teabe kadumine musta auku". Õnneks 1990. a. teadlastel õnnestus see paradoks lahendada.

Ameerika füüsik Leonard Susskind mõistis, et tegelikult pole paradoksi, sest keegi ei näe teie kloonimist. Anna vaatab ühte teie isendit ja teie jälgite teist. Sina ja Anna ei kohtu enam kunagi ega saa vaatlusi võrrelda. Ja pole kolmandat vaatlejat, kes saaks sind korraga jälgida nii mustast august väljas kui ka sees. Seega füüsikaseadusi ei rikuta.

Kui te just ei taha teada, milline teie juhtudest on tõeline ja milline mitte. Kas sa oled tõesti elus või surnud?

Illustratsiooni autoriõigus Thinkstock Pildi pealkiri Kas inimene lendab vigastusteta läbi sündmuste horisondi või põrkab vastu tulemüüri?

Asi on selles, et "reaalsust" pole olemas. Tegelikkus sõltub vaatlejast. Anna vaatenurgast on "tegelikkuses" ja teie vaatenurgast "tegelikkuses". See on kõik.

Peaaegu kõik. 2012. aasta suvel pakkusid füüsikud Ahmed Almheiri, Donald Marolf, Joe Polchinski ja James Sully, ühiselt tuntud kui AMPS, välja mõtteeksperimendi, mis ähvardas muuta meie arusaama mustadest aukudest.

Teadlaste hinnangul põhineb Susskindi pakutud vastuolu lahendamine sellel, et teie ja Anna vahel toimuva hindamisel tekkinud lahkarvamusi vahendab sündmuste horisont. Pole tähtis, kas Anna nägi tõesti ühte teie kahest koopiast Hawkingi kiirguse tulekahjus hukkumas, sest sündmuste horisont takistas tal näha teie teist koopiat sügavamale musta auku lendamas.

Aga mis siis, kui Annal oleks võimalus teada saada, mis toimub sündmuste horisondi teisel poolel, ilma seda ületamata?

Üldrelatiivsusteooria ütleb meile, et see on võimatu, kuid kvantmehaanika hägustab raskeid reegleid veidi. Anna võis sündmuste horisondist kaugemale vaadata, kasutades seda, mida Einstein nimetas "õudseks tegevuseks eemalt".

Jutt käib kvantpõimumisest – nähtusest, mille puhul kahe või enama ruumiga eraldatud osakese kvantolekud muutuvad müstiliselt üksteisest sõltuvaks. Need osakesed moodustavad nüüd ühtse ja jagamatu terviku ning selle terviku kirjeldamiseks vajalik informatsioon ei sisaldu mitte ühes või teises osakeses, vaid nendevahelises suhtes.

AMPSi idee on järgmine. Oletame, et Anna korjab sündmuse horisondi lähedalt osakese – nimetagem seda osakeseks A.

Kui tema versioon teiega juhtunust vastab tõele, see tähendab, et teid tappis musta augu väljastpoolt tuleva Hawkingi kiirgus, siis peaks osake A olema ühendatud teise osakesega B, mis peaks samuti olema sündmuse välisküljel. horisont.

Illustratsiooni autoriõigus Thinkstock Pildi pealkiri Mustad augud võivad lähedalasuvate tähtede ainet ligi tõmmata

Kui teie nägemus sündmustest vastab tegelikkusele ja olete seesmiselt elus ja terve, peaks osake A olema ühendatud osakesega C, mis asub kuskil musta augu sees.

Selle teooria ilu seisneb selles, et iga osakest saab ühendada ainult ühe teise osakesega. See tähendab, et osake A on seotud kas osakese B või C-ga, kuid mitte mõlemaga korraga.

Nii võtab Anna oma osakese A ja juhib selle läbi põimumisdešifreerimismasina, mis tal on, mis ütleb talle, kas osake on seotud osakesega B või osakesega C.

Kui vastus on C, on teie vaatenurk kvantmehaanika seadusi rikkudes võidutsenud. Kui osake A on ühendatud osakesega C, mis asub musta augu sügavuses, siis nende vastastikust sõltuvust kirjeldav informatsioon läheb Annale igaveseks kaduma, mis läheb vastuollu kvantseadusega, mille kohaselt informatsioon ei kao kunagi.

Kui vastus on B, siis vastupidiselt üldrelatiivsusteooria põhimõtetele on Annal õigus. Kui osake A on seotud osakesega B, on teid tõepoolest Hawkingi kiirgus põletanud. Selle asemel, et lennata läbi sündmuste horisondi, nagu relatiivsusteooria nõuab, põrkasid vastu tulemüüri.

Niisiis, oleme tagasi küsimuse juurde, millest alustasime – mis juhtub musta auku lõksu jäänud inimesega? Kas ta lendab tänu vaatlejast üllatavalt sõltuvale reaalsusele vigastamata läbi sündmuste horisondi või põrkab ta vastu tulemüüri ( mustaugudtulemüür, mida ei tohi segi ajada arvutiterminigatulemüür, "tulemüür", tarkvara, mis kaitseb teie arvutit võrgus volitamata sissetungi eest – toim..)?

Keegi ei tea vastust sellele küsimusele, teoreetilise füüsika ühele vastuolulisemale küsimusele.

Teadlased on üle 100 aasta püüdnud ühildada üldrelatiivsusteooria ja kvantfüüsika põhimõtteid lootuses, et lõpuks võidab üks või teine. Tulemüüri paradoksi lahendamine peaks vastama küsimusele, millised põhimõtted valitsesid, ja aitama füüsikutel luua kõikehõlmavat teooriat.

Illustratsiooni autoriõigus Thinkstock Pildi pealkiri Või äkki peaksime järgmisel korral Anna musta auku saatma?

Info kadumise paradoksi lahendus võib peituda Anna dešifreerimismasinas. On äärmiselt raske kindlaks teha, millise teise osakese osakesega A on omavahel seotud. Füüsikud Daniel Harlow Princetoni ülikoolist New Jerseys ja Patrick Hayden, kes praegu töötab Californias Stanfordi ülikoolis, mõtlesid, kui kaua see aega võtab.

2013. aastal arvutasid nad välja, et isegi kõige kiirema arvutiga, mis on füüsikaseaduste järgi võimalik, kulub Annal osakeste vaheliste seoste lahtimõtestamiseks väga kaua aega – nii kaua, et selleks ajaks, kui ta vastuse saab, aurustub must auk. kaua aega tagasi.

Kui see nii on, siis on tõenäoline, et Anna pole lihtsalt määratud kunagi teadma, kelle vaatenurk vastab tegelikkusele. Sel juhul jäävad mõlemad jutud üheaegselt tõeks, reaalsus jääb sõltuvaks vaatlejast ja ühtegi füüsikaseadust ei rikuta.

Lisaks võib seos ülikeeruliste arvutuste (milleks meie vaatleja ilmselt ei suuda) ja aegruumi kontiinumi vahel viia füüsikud uute teoreetiliste mõteteni.

Seega pole mustad augud mitte ainult ohtlikud objektid tähtedevaheliste ekspeditsioonide teel, vaid ka teoreetilised laborid, kus vähimadki füüsikaseaduste kõikumised kasvavad nii suureks, et neid ei saa enam tähelepanuta jätta.

Kui reaalsuse tõeline olemus kusagil varitseb, on parim koht selle otsimiseks mustad augud. Kuid kuigi meil pole selget arusaama sellest, kui turvaline sündmuste horisont inimestele on, on siiski turvalisem jälgida otsinguid väljastpoolt. Viimase abinõuna võite Anna järgmine kord musta auku saata – nüüd on tema kord.