افتادن در سیاهچاله چگونه است؟ سیاه چاله ها دیدگاه شما

تفسیر هنرمند از چگونگی عبور یک ستاره از افق رویداد یک سیاهچاله مرکزی

یک سیاهچاله با گرانش فوق العاده قوی مشخص می شود که حتی نور ساطع نمی کند. افق رویداد در اطراف آن متمرکز شده است. کافی است از این «خط» عبور کنید و محکوم به فنا هستید. همه در این مورد می دانند، اما وجود چنین "خطوطی" ثابت نشده است.

بنابراین دانشمندان تصمیم گرفتند آزمایشی را انجام دهند. اعتقاد بر این است که سیاهچاله های کلان پرجرم در مرکز همه کهکشان های بزرگ قرار دارند. اما نظری وجود دارد که شی دیگری نیز وجود دارد. این یک چیز فوق العاده غیرعادی است که توانسته از فروپاشی و تکینگی اجتناب کند. همچنین یک افق رویداد در اطراف خود دارد.

اگر تکینگی مساحت سطحی نداشته باشد، پس جسم آن را جامد است. بنابراین، ستاره به سیاهچاله نمی افتد، بلکه در سطح می شکند.

این یک کره عظیم عظیم در مرکز کهکشان است. ما می بینیم که یک ستاره به یک سطح جامد برخورد می کند و زباله ها را پراکنده می کند

برای آشکار ساختن صحت این نظریه، دانشمندان آزمایش جدیدی ارائه کرده اند. نکته این است که تعریف کنیم سطح جامد چیست. این به حل مشکل افق رویداد کمک می کند.

برای شروع، آنها دریافتند که وقتی جسمی به یک سطح جامد برخورد می کند، گاز ستاره ای آن را می پوشاند و برای چندین ماه یا سال می درخشد. تلسکوپ باید آن را بگیرد. وقتی دانشمندان متوجه شدند که چه چیزی باید پیدا شود، استدلال های خود را تأیید کردند.

آنها سرعت سقوط ستارگان را در سیاهچاله ها تخمین زدند. برای این، تنها عظیم ترین آنها در نظر گرفته شد که جرم آنها 100 میلیون بار از جرم خورشید فراتر رفت. معلوم شد که حدود یک میلیون چنین جرمی در فاصله چند میلیارد سالی از ما وجود دارد.

سپس مجبور شدم داده های آرشیوی تلسکوپ 1.8 متری Pan-STARRS را که به مدت 3.5 سال در نیمکره شمالی برای یک "درخشش موقت" کاوش می کرد، بررسی کنم. اگر این فرض درست باشد، پس با در نظر گرفتن تمام داده ها، تلسکوپ باید 9-10 چنین رویدادی را شناسایی کند.

و... چیزی پیدا نکرد.

به نظر می رسد که همه سیاهچاله ها باید افق رویداد داشته باشند. پس انیشتین دوباره حق داشت. اکنون این تیم در تلاش است تا این آزمایش را بهبود بخشد و آن را روی تلسکوپ بزرگ 8.4 متری (Large Synoptic Survey Telescope) آزمایش کند که حساسیت بیشتری دارد.

بخوانید: 0

سیاهچاله ناحیه ای از فضا است که دارای چنان جاذبه ای است که حتی نور نیز نمی تواند از آن فرار کند. ایده وجود چنین اجسامی در اواخر قرن هجدهم ظاهر شد، زمانی که جان میچل طبیعت شناس انگلیسی پیشنهاد کرد که اگر اندازه یک ستاره بسیار کوچک و جرم آن بسیار بزرگ باشد، نمی درخشد، زیرا جاذبه آن به سادگی اجازه نمی دهد نور فرار کند (میچل خود را نوری متشکل از ذرات تصور می کرد).

در علم مدرن، وجود سیاهچاله ها توسط نظریه نسبیت پیش بینی می شود. جاذبه مطابق با این نظریه از نظر بصری به شرح زیر است: یک پارچه، یا بهتر است بگوییم یک ورقه لاستیک را تصور کنید که روی آن سنگ ها قرار می گیرند. سنگ‌ها بسته به وزنشان، آن را محکم‌تر یا ضعیف‌تر فشار می‌دهند، و سنگ‌های سبک‌تر به جایی می‌غلتند که سنگ‌های سنگین‌تر سوراخ را عمیق‌تر می‌کنند. بنابراین سیارات، ماهواره ها را «جذب» می کنند، خورشید سیارات را «جذب» می کند و غیره.

مراقب سیاهچاله ها و آبشارها باشید

با استفاده از این استعاره، استیون هاوکینگ سیاهچاله ها را اینگونه توضیح می دهد: تصور کنید که ما یک سنگ بسیار سنگین و فشرده را روی لاستیک می گذاریم، این یک گودال بی انتها را فشار می دهد که ماده به طور غیرقابل برگشتی در آن می افتد.

مرز یک سیاهچاله افق رویداد نامیده می شود، فراتر از این افق، سرعتی که برای فرار از سیاهچاله باید با آن حرکت کنید باید از سرعت نور فراتر رود - یک کار غیر ممکن. شما می توانید این را مانند افتادن با قایق در آبشار تصور کنید: هرچه به آبشار نزدیکتر باشید، سخت تر باید پارو بزنید تا کشیده نشود، اما از یک نقطه، مهم نیست که چقدر تلاش کنید، این کار را نمی کنید. اگر بتوانید فرار کنید، سقوط می کنید، اما در مورد سیاهچاله ای در پایین، منتظر سنگ های تیز نیستید، بلکه یک تکینگی اسرارآمیز است.

در ناحیه تکینگی، چگالی ماده بی نهایت می شود. گفته می شود که حتی ممکن است تونلی به جهان دیگری تشکیل شود. اما اینها همه شایعه است و هیچ کس نمی داند واقعاً در آنجا چه می گذرد.

همه اینها عجیب و مرموز به نظر می رسد، اما این واقعیت که سیاهچاله ها وجود دارند، اخترفیزیکدانان: به عنوان مثال، کشف طولانی مدت که از برخورد دو سیاهچاله ایجاد شد، تأییدی سنگین بر وجود آنهاست.

سیاهچاله ها از کجا می آیند

سیاهچاله های با جرم ستاره ای از ستارگانی با جرم 3-5 برابر بیشتر از خورشید تشکیل شده اند (بنابراین خورشید ما تبدیل به سیاهچاله نمی شود، بلکه میلیاردها سال دیگر به یک کوتوله سفید تبدیل می شود). «سوخت» واکنش‌های گرما هسته‌ای در ستارگان بی‌نهایت نیست و وقتی تمام می‌شود، ستاره «جمع می‌شود» و به یک ابرنواختر منفجر می‌شود.

اما سیاهچاله های کلان جرم از کجا می آیند ناشناخته است. فقط فرضیاتی در مورد این امتیاز وجود دارد، مانند فروپاشی ابرهای عظیم گازی در مراحل اولیه تشکیل کهکشان، رشد سیاهچاله‌هایی با جرم ستاره‌ای به دلیل جذب ماده، یا ادغام بسیاری از این حفره‌ها در یک ابر پرجرم. یکی هیچ کمبودی در مفروضات وجود ندارد، اما مشاهدات دشوارتر هستند.

چگونه یک سیاهچاله را ببینیم

همانطور که از نامش پیداست، دیدن خود سیاهچاله غیرممکن است، اما سقوط ماده در آن ممکن است. در مرکز بسیاری از کهکشان ها سیاهچاله هایی با جرم میلیون ها بیشتر از خورشید قرار دارند. آنها گرد و غبار، گاز و ستاره ها را جذب می کنند. این ماده یک قرص برافزایشی را در اطراف سیاهچاله تشکیل می دهد. در آن، ماده قبل از افتادن در سیاهچاله مانند یک قیف می چرخد ​​و به دلیل اصطکاک گرم می شود و به همین دلیل شروع به درخشش درخشان در کل طیف می کند. وقتی ماده به درون سیاهچاله می افتد، فشار تشعشع و تأثیر میدان مغناطیسی نزدیک مرز سیاهچاله، بخشی از ماده را از آن دور می کند.

سیاهچاله بسیار پرجرم در مرکز کهکشان ما Sagittarius A* نام دارد. عبارت "کهکشان ما" به نوعی خانه‌دار به نظر می‌رسد، گویی که در دسترس آسان به مرکز است، اما در واقع سیاه‌چاله 25 هزار سال نوری از ما فاصله دارد، جرم آن 4 میلیون برابر بیشتر از خورشید است.

دیدن آن در چنین فاصله ای بسیار دشوار است - این مانند تلاش برای دیدن یک توپ تنیس در ماه است و وضوح "دید" لازم برای این کار فقط برای تلسکوپ های رادیویی به لطف تکنیکی که به شما امکان می دهد تلسکوپ ها را ترکیب کنید در دسترس است. در نقاط مختلف کره زمین در یک تلسکوپ مجازی عظیم. بنابراین، پروژه تلسکوپ افق رویداد، رصد تلسکوپ‌ها را در ایالات متحده آمریکا، اسپانیا، مکزیک، شیلی و حتی در قطب جنوب متحد خواهد کرد.

دومین جرمی که باید رصد کرد، سیاهچاله در مرکز کهکشان M 87 است. جرم آن حدود 6 میلیون بار بیشتر از خورشید است، اما همچنین بسیار دورتر است - در فاصله 53 میلیون سال نوری از ما.

سیاهچاله چه شکلی است؟

نتایج مشاهدات تا سال آینده منتشر نخواهد شد، اما در حال حاضر، برای اینکه تقریبا تصور کنید تلسکوپ ها چه چیزی را می بینند، می توانید سیاهچاله فیلم بین ستاره ای را تحسین کنید، که سازندگان آن سعی کرده اند تصویر را از نظر علمی درست نشان دهند. تا جایی که ممکن است.

درستی این تصویر این است که قرص برافزایشی پشت سیاهچاله شبیه حلقه‌های زحل نیست، بلکه از پشت سیاهچاله به بیرون نگاه می‌کند، زیرا میدان گرانشی قوی آن مسیری را که تشعشعات قرص برافزایشی طی می‌کند منحرف می‌کند. با این حال، تفاوتی با Interstellar وجود دارد: از یک طرف، دیسک برافزایش به دلیل چرخش آن باید روشن تر به نظر برسد.

در نتیجه، تصویر باید شبیه به تصویری باشد که ژان پیر لومینه، اخترفیزیکدان در سال 1978 بر روی یک کامپیوتر IBM 7040 که روی کارت‌های پانچ کار می‌کرد، الگوبرداری کرد و آن را با دست برای مقاله‌ای در مجله ترسیم کرد. نجوم و اخترفیزیک.

سیاهچاله ها شاید مرموزترین اجرام در جهان هستند. آنها به قدری متراکم هستند که نیروی گرانش اجازه نمی دهد هیچ چیز، حتی نور، از سیاهچاله فرار کند. فیزیکدانان سیاهچاله های زیادی را کشف کرده اند، از کوچک تا بزرگ، میلیون ها یا میلیاردها جرم خورشید. یکی از ویژگی‌های مهم افق رویداد - اینکه نور نمی‌تواند از آن عبور کند - یک مرز در فضا ایجاد می‌کند: وقتی از آن عبور کنید، محکوم هستید که خود را در یک تکینگی بیابید. اما وقتی در سیاهچاله می افتید چه می بینید؟ آیا چراغ خاموش می شود یا می ماند؟ فیزیکدانان پاسخ را می دانند و شما آن را دوست خواهید داشت.

در مرکز کهکشان خودمان، ستارگانی را دیده‌ایم که در اطراف نقطه مرکزی با جرم 4 میلیون خورشیدی حرکت می‌کنند و نوری از خود ساطع نمی‌کنند. این جرم، Sagittarius A*، کاندیدای سیاهچاله واضحی است که می‌توانیم مستقیماً با اندازه‌گیری ستارگان در مدارش تعیین کنیم.

اما وقتی به افق یک سیاهچاله نزدیک می شوید، چیزهای بسیار عجیبی اتفاق می افتد و با عبور از آن، حتی عجیب تر می شوند. دلیلی وجود دارد که به محض عبور از این سد نامرئی، هرگز نمی توانید آن را ترک کنید. و مهم نیست که چه کلاسی از سیاهچاله شما را جذب کرده است، چه سفینه فضایی سعی دارد شما را از آنجا خارج کند یا چیز دیگری. نسبیت عام چیز جدی است، به خصوص وقتی صحبت از سیاهچاله ها می شود. دلیل این امر به بزرگترین دستاورد انیشتین مربوط می شود: به چگونگی پیچش یک سیاهچاله فضازمان مربوط می شود.

وقتی از سیاهچاله خیلی دور هستید، بافت فضا کمتر انحنا دارد. در واقع، وقتی از یک سیاهچاله بسیار دور هستید، گرانش آن از هیچ جرم دیگری قابل تشخیص نیست، چه یک ستاره نوترونی، چه یک ستاره معمولی، یا فقط یک ابر پراکنده از گاز. فضا-زمان را می توان منحنی کرد، اما تنها چیزی که از دور می توان فهمید وجود جرم است، بدون اینکه از توزیع آن جرم اطلاع داشته باشید. اما اگر با چشمان خود نگاه کنید، به جای ابری از گاز، یک ستاره یا یک ستاره نوترونی، یک کره کاملا سیاه در مرکز وجود خواهد داشت که هیچ نوری از خود ساطع نمی کند.

این ناحیه کروی که به عنوان افق رویداد شناخته می شود، چیزی فیزیکی نیست، بلکه منطقه ای از فضا با اندازه معینی است که هیچ نوری نمی تواند از آن فرار کند. ممکن است تصور شود که از دور، اندازه یک سیاهچاله همان چیزی است که واقعاً هست. به عبارت دیگر، اگر به یک سیاهچاله نزدیک شوید، در پس زمینه فضا مانند یک سیاهچاله کاملاً به نظر می رسد که در امتداد مرزهای آن نور منحرف می شود.

برای یک سیاهچاله به جرم زمین، این کره کوچک است: شعاع حدود 1 سانتی متر. و برای سیاهچاله ای به جرم خورشید، شعاع این کره حدود 3 کیلومتر خواهد بود. اگر جرم (و اندازه) را به یک سیاهچاله کلان پرجرم تغییر دهید - مانند سیاهچاله ای که در مرکز کهکشان ما قرار دارد - به اندازه یک مدار سیاره ای یا یک ستاره قرمز غول پیکر مانند بتلژوز خواهید بود.

چه اتفاقی می افتد وقتی نزدیک می شوید و در نهایت به یک سیاهچاله می افتید؟

از دور، هندسه ای که می بینید با انتظارات و محاسبات شما مطابقت دارد. اما همانطور که در فضاپیمای کاملاً طراحی شده و تخریب ناپذیر خود به جلو حرکت می کنید، با نزدیک شدن به سیاهچاله متوجه چیز عجیبی خواهید شد. اگر فاصله بین خود و ستاره را به نصف تقسیم کنید، اندازه زاویه ای ستاره دو برابر بزرگتر به نظر می رسد. اگر فاصله را به یک چهارم کاهش دهید، چهار برابر بزرگتر می شود. اما سیاهچاله ها متفاوت هستند.

برخلاف تمام اجرام دیگری که به آنها عادت کرده‌اید، که به نظر می‌رسد هر چه نزدیک‌تر می‌شوید بزرگ‌تر می‌شوند، یک سیاه‌چاله به لطف انحنای باورنکردنی فضا بسیار سریع‌تر بزرگ می‌شود.

از دیدگاه ما بر روی زمین، یک سیاهچاله در مرکز کهکشان بسیار کوچک به نظر می رسد که شعاع آن بر حسب ثانیه ریز قوس اندازه گیری می شود. اما در مقایسه با شعاع ساده ای که در GR محاسبه می کنید، به دلیل انحنای فضا، 150 درصد بزرگتر به نظر می رسد. اگر به آن نزدیک شوید، زمانی که افق رویداد به اندازه یک ماه کامل در آسمان باشد، چهار برابر آن خواهد بود. البته دلیل آن این است که هرچه به سیاهچاله نزدیک می شوید، فضازمان انحنای بیشتری پیدا می کند.

برعکس، ناحیه قابل مشاهده یک سیاهچاله بزرگتر و بزرگتر می شود. تا زمانی که شما در شعاع چند شوارتزشیلد از آن قرار بگیرید، سیاهچاله به اندازه ای بزرگ شده است که تقریباً تمام نمای رو به جلو کشتی را پنهان می کند. اجسام هندسی معمولی اینگونه رفتار نمی کنند.

با نزدیک شدن به درونی ترین مدار دایره ای پایدار - که 150 درصد شعاع افق رویداد است - متوجه خواهید شد که نمای رو به جلو در کشتی شما کاملاً سیاه می شود. به محض عبور از این نقطه، حتی در پشت سر شما همه چیز شروع به فرو رفتن در تاریکی خواهد کرد. باز هم، این به نحوه حرکت مسیرهای نور از نقاط مختلف در این فضا-زمان بسیار خمیده مربوط می شود.

در این مرحله، اگر از افق رویداد عبور نکرده اید، همچنان می توانید خارج شوید. اگر شتاب کافی به دور از افق رویداد اعمال کنید، می توانید از گرانش آن فرار کنید و به فضا-زمان ایمن دور از سیاهچاله بازگردید. حسگرهای گرانش شما به شما می‌گویند که شیب رو به پایین به سمت مرکز کجا تغییر می‌کند و به یک صافی تبدیل می‌شود که نور ستاره در آن قابل مشاهده است.

اما اگر همچنان به سمت افق رویداد سقوط کنید، در نهایت خواهید دید که نور ستارگان به یک نقطه کوچک در پشت سر شما کوچک می شود و به دلیل تغییر آبی گرانشی رنگ به آبی تغییر می کند. در آخرین لحظه ای که از افق رویداد عبور می کنید، این نقطه قرمز، سفید و سپس آبی می شود زیرا پس زمینه مایکروویو کیهانی و امواج رادیویی به طیف مرئی تغییر می کند.

و سپس... تاریکی خواهد بود. هیچ چی. از درون افق رویداد، هیچ نوری از جهان بیرونی نمی تواند به کشتی شما برسد. اکنون موتورهای قدرتمند کشتی خود را به یاد خواهید آورد و به این فکر می کنید که چگونه می توانید از آنها برای فرار از این تله استفاده کنید. شما به یاد خواهید آورد که تکینگی در کدام جهت قرار دارد و سعی کنید گرادیان گرانشی به سمت آن را تعیین کنید. این به شرطی است که هیچ ماده یا نور دیگری در پشت و یا جلوی شما نباشد.

شگفت آور است، حتی اگر نور زیادی فراتر از افق رویداد با شما برسد - شما "نیمی" از جهان مرئی را خواهید دید - حسگرهای گرانشی نیز همراه شما خواهند بود. و به محض عبور از افق رویداد، با نور یا بدون نور، اتفاق عجیبی رخ می دهد.

حسگرهای شما به شما خواهند گفت که گرادیان گرانشی که به سمت تکینگی می رود در همه جا و در همه جهات خواهد بود. حتی در جهت مخالف تکینگی.

چه طور ممکنه؟

و مانند این، زیرا شما فراتر از افق رویداد هستید، درست در آن. هر پرتو نوری که اکنون ساطع می کنید در جهت تکینگی خواهد رفت. شما آنقدر در درون سیاهچاله هستید که نمی توانید به جای دیگری برود.

پس از عبور از افق در یک سیاهچاله کلان جرم چقدر طول می کشد تا در مرکز آن قرار گیرد؟ باور کنید یا نه، حتی اگر قطر افق رویداد در چارچوب مرجع ما یک ساعت نور باشد، تنها حدود 20 ثانیه طول می کشد تا به تکینگی برسد. فضای بسیار خمیده چیز وحشتناکی است.

بدتر از همه، هر شتابی شما را حتی سریعتر به تکینگی نزدیکتر می کند. در این مرحله امکان افزایش زمان بقا وجود ندارد. تکینگی در همه جهات وجود دارد، هر کجا که نگاه کنید. مقاومت بی فایده است.

31 ژانویه 2018 گنادی

حق چاپ تصویر Thinkstock

شاید فکر کنید فردی که در سیاهچاله افتاده است منتظر مرگ فوری است. خبرنگار می گوید در واقعیت، ممکن است سرنوشت او بسیار شگفت انگیزتر باشد.

اگر داخل سیاهچاله بیفتید چه اتفاقی برای شما می افتد؟ شاید فکر می کنید که خرد خواهید شد - یا برعکس، تکه تکه خواهید شد؟ اما در واقعیت، همه چیز بسیار عجیب است.

لحظه ای که در سیاهچاله سقوط کنید، واقعیت به دو قسمت تقسیم می شود. در یک واقعیت، شما فوراً سوزانده خواهید شد، در واقعیت دیگر، شما زنده و بدون آسیب در اعماق سیاهچاله شیرجه خواهید زد.

در داخل یک سیاهچاله، قوانین فیزیک که برای ما آشنا هستند اعمال نمی شود. به گفته آلبرت اینشتین، گرانش فضا را خم می کند. بنابراین، در حضور جسمی با چگالی کافی، پیوستار فضا-زمان اطراف آن را می‌توان به قدری تغییر شکل داد که در خود واقعیت حفره‌ای ایجاد شود.

یک ستاره عظیم که تمام سوخت خود را مصرف کرده است، می تواند دقیقاً به آن نوع ماده فوق متراکم تبدیل شود که برای ظهور چنین بخش منحنی از جهان لازم است. ستاره ای که تحت وزن خود فرو می ریزد، پیوستار فضا-زمان اطراف خود را می کشد. میدان گرانشی آنقدر قوی می شود که حتی نور دیگر نمی تواند از آن فرار کند. در نتیجه، ناحیه ای که ستاره قبلاً در آن قرار داشت کاملاً سیاه می شود - این سیاهچاله است.

حق چاپ تصویر Thinkstockعنوان تصویر هیچ کس واقعا نمی داند در داخل یک سیاهچاله چه می گذرد.

سطح بیرونی سیاهچاله را افق رویداد می نامند. این یک مرز کروی است که در آن تعادل بین قدرت میدان گرانشی و تلاش نور برای فرار از سیاهچاله برقرار می شود. اگر از افق رویداد عبور کنید، فرار غیرممکن خواهد بود.

افق رویداد انرژی ساطع می کند. به دلیل اثرات کوانتومی، جریان‌هایی از ذرات داغ به کیهان تابش می‌کنند بر روی آن ایجاد می‌شوند. این پدیده به افتخار فیزیکدان نظری بریتانیایی، استیون هاوکینگ که آن را توصیف کرد، تابش هاوکینگ نامیده می شود. با وجود این واقعیت که ماده نمی تواند از افق رویداد فرار کند، با این وجود، سیاهچاله "تبخیر" می شود - با گذشت زمان، در نهایت جرم خود را از دست می دهد و ناپدید می شود.

همانطور که به عمق سیاهچاله می رویم، فضا-زمان به انحنای خود ادامه می دهد و در مرکز بی نهایت خمیده می شود. این نقطه به عنوان تکینگی گرانشی شناخته می شود. مکان و زمان دیگر هیچ معنایی در آن ندارند و تمام قوانین فیزیک که برای ما شناخته شده است و برای توصیف آنها این دو مفهوم ضروری است دیگر اعمال نمی شود.

هیچ کس نمی داند دقیقاً چه چیزی در انتظار فردی است که در مرکز یک سیاهچاله افتاده است. جهان دیگری؟ فراموشی؟ دیوار پشت یک قفسه کتاب، مانند فیلم علمی تخیلی آمریکایی "بین ستاره ای"؟ این یک راز است.

بیایید - با استفاده از مثال شما - در مورد اینکه اگر تصادفاً در یک سیاهچاله بیفتید چه اتفاقی می افتد استدلال کنیم. در این آزمایش، یک ناظر خارجی با شما همراه خواهد بود - بیایید او را آنا بنامیم. بنابراین آنا، در فاصله ای امن، با وحشت نگاه می کند که شما به لبه سیاهچاله نزدیک می شوید. از دیدگاه او، وقایع به شیوه ای بسیار عجیب توسعه خواهند یافت.

همانطور که به افق رویداد نزدیک می شوید، آنا شما را در طول و عرض باریک می بیند، گویی که از یک ذره بین غول پیکر به شما نگاه می کند. علاوه بر این، هرچه به افق رویداد نزدیکتر شوید، آنا بیشتر احساس می کند که سرعت شما در حال کاهش است.

حق چاپ تصویر Thinkstockعنوان تصویر در مرکز یک سیاهچاله، فضا بی نهایت خمیده است.

شما نمی توانید بر سر آنا فریاد بزنید (زیرا هیچ صدایی در خلاء منتقل نمی شود)، اما می توانید با استفاده از چراغ قوه آیفون خود با کد مورس به او سیگنال دهید. با این حال، سیگنال های شما در فواصل زمانی افزایش یافته به آن می رسند و فرکانس نور ساطع شده توسط چراغ قوه به سمت قسمت قرمز (طول موج بلند) طیف تغییر می کند. در اینجا چگونه به نظر می رسد: "ترتیب، به ترتیب اسناد، به ترتیب ...".

وقتی به افق رویداد می‌رسید، از دید آنا، در جای خود یخ می‌زنید، گویی کسی پخش را متوقف کرده است. شما بی حرکت خواهید ماند، در سراسر سطح افق رویداد کشیده خواهید شد و گرمای روزافزونی شروع به فراگیری شما خواهد کرد.

از دیدگاه آنا، شما به آرامی توسط کشش فضا، توقف زمان و گرمای تابش هاوکینگ کشته خواهید شد. قبل از اینکه از افق رویداد عبور کنید و به اعماق سیاهچاله بروید، خاکستر خواهید ماند.

اما برای سفارش یک مراسم یادبود عجله نکنید - بیایید مدتی آنا را فراموش کنیم و از دیدگاه شما به این صحنه وحشتناک نگاه کنیم. و از دیدگاه شما، اتفاق عجیب‌تری رخ خواهد داد، یعنی مطلقاً هیچ چیز خاصی نیست.

شما مستقیماً به سمت یکی از شوم ترین نقاط جهان پرواز می کنید بدون اینکه کوچکترین لرزشی را تجربه کنید - بدون توجه به کشش فضا، اتساع زمان یا گرمای تابش. این به این دلیل است که شما در سقوط آزاد هستید و بنابراین وزن خود را احساس نمی کنید - این همان چیزی است که انیشتین آن را "بهترین ایده" زندگی خود می نامد.

در واقع، افق رویداد یک دیوار آجری در فضا نیست، بلکه پدیده ای است که مشروط به دیدگاه ناظر است. ناظری که خارج از سیاهچاله باقی می ماند، نمی تواند داخل را از طریق افق رویداد ببیند، اما این مشکل اوست، نه شما. از دید شما افقی وجود ندارد.

اگر ابعاد سیاهچاله ما کوچکتر بود، واقعاً با مشکل مواجه می‌شوید - گرانش به طور ناهموار روی بدن شما تأثیر می‌گذارد و به سمت ماکارونی کشیده می‌شوید. اما خوشبختانه برای شما، این سیاهچاله بزرگ است - میلیون ها بار بزرگتر از خورشید، بنابراین نیروی گرانش آنقدر ضعیف است که قابل اغماض باشد.

حق چاپ تصویر Thinkstockعنوان تصویر شما نمی توانید به عقب برگردید و از یک سیاهچاله خارج شوید، درست مثل اینکه هیچ یک از ما نمی توانیم در زمان سفر کنیم.

در داخل یک سیاهچاله به اندازه کافی بزرگ، حتی می توانید بقیه عمر خود را کاملاً عادی زندگی کنید تا زمانی که در یک تکینگی گرانشی بمیرید.

ممکن است بپرسید، زندگی یک فرد، برخلاف میل او، تا چه اندازه می تواند عادی باشد که به سوراخی در پیوستار فضا-زمان کشیده شود و هیچ شانسی برای خروج از آن وجود نداشته باشد؟

اما اگر در مورد آن فکر کنید، همه ما این احساس را می دانیم - فقط در رابطه با زمان و نه مکان. زمان فقط به جلو می رود و هرگز به عقب نمی رود و واقعاً برخلاف میلمان ما را به سمت خود می کشاند و فرصتی برای بازگشت به گذشته باقی نمی گذارد.

این فقط یک قیاس نیست. سیاهچاله ها پیوستار فضا-زمان را به حدی خم می کنند که در داخل افق رویداد، زمان و مکان معکوس می شوند. به یک معنا، این فضا نیست که شما را به سمت تکینگی می کشاند، بلکه زمان است. شما نمی توانید به عقب برگردید و از یک سیاهچاله خارج شوید، همانطور که هیچ یک از ما نمی توانیم به گذشته سفر کنیم.

شاید الان از خود بپرسید آنا چه مشکلی دارد. شما به فضای خالی یک سیاهچاله پرواز می کنید و حال شما خوب است، و او برای مرگ شما سوگواری می کند و ادعا می کند که توسط تشعشعات هاوکینگ از خارج از افق رویداد سوزانده شده اید. آیا او دچار توهم است؟

در واقع گفته آنا کاملا درست است. از دیدگاه او، شما واقعاً در افق رویداد سرخ شده اید. و این یک توهم نیست. آنا حتی می تواند خاکستر شما را جمع کند و برای خانواده شما بفرستد.

حق چاپ تصویر Thinkstockعنوان تصویر افق رویداد یک دیوار آجری نیست، نفوذپذیر است

واقعیت این است که طبق قوانین فیزیک کوانتومی، از دیدگاه آنا، شما نمی توانید از افق رویداد عبور کنید و باید در بیرون سیاهچاله بمانید، زیرا اطلاعات هرگز به طور غیر قابل برگشت از بین نمی روند. هر ذره اطلاعاتی که مسئول وجود شماست باید در سطح بیرونی افق رویداد باقی بماند - در غیر این صورت، از دیدگاه آنا، قوانین فیزیک نقض می شود.

از سوی دیگر، قوانین فیزیک نیز ایجاب می کند که در افق رویداد زنده و سالم پرواز کنید، بدون اینکه در مسیر خود با ذرات داغ یا هر پدیده غیرعادی دیگری روبرو شوید. در غیر این صورت تئوری نسبیت عام نقض خواهد شد.

بنابراین قوانین فیزیک از شما می خواهند که همزمان هم در خارج از سیاهچاله (به عنوان توده ای از خاکستر) و هم در داخل آن (ایمن و سالم) باشید. و یک نکته مهم دیگر: طبق اصول کلی مکانیک کوانتومی نمی توان اطلاعات را شبیه سازی کرد. شما باید همزمان در دو مکان باشید، اما فقط در یک نمونه.

فیزیکدانان چنین پدیده متناقضی را اصطلاح "ناپدید شدن اطلاعات در سیاهچاله" می نامند. خوشبختانه در دهه 1990 دانشمندان موفق به حل این پارادوکس شدند.

لئونارد ساسکیند فیزیکدان آمریکایی متوجه شد که واقعاً هیچ تناقضی وجود ندارد، زیرا هیچ کس شبیه سازی شما را نخواهد دید. آنا یکی از نمونه های شما را تماشا خواهد کرد و شما دیگری را تماشا خواهید کرد. شما و آنا دیگر هرگز ملاقات نخواهید کرد و نمی توانید مشاهدات را با هم مقایسه کنید. و هیچ ناظر سومی وجود ندارد که بتواند شما را هم از بیرون و هم از داخل سیاهچاله به طور همزمان تماشا کند. بنابراین، قوانین فیزیک نقض نمی شود.

مگر اینکه بخواهید بدانید کدام یک از مصادیق شما واقعی است و کدام واقعی نیست. واقعا زنده ای یا مرده؟

حق چاپ تصویر Thinkstockعنوان تصویر آیا شخص بدون آسیب از طریق افق رویداد پرواز می کند یا با دیوار آتش برخورد می کند؟

مسئله این است که "واقعیت" وجود ندارد. واقعیت به ناظر بستگی دارد. از دید آنا "واقعا" و از دید شما "واقعا" وجود دارد. همین.

تقریبا همه. در تابستان 2012، فیزیکدانان احمد آلمهیری، دونالد مارولف، جو پولچینسکی و جیمز سالی، که در مجموع با نام خانوادگی خود به عنوان AMPS شناخته می‌شوند، آزمایش فکری را پیشنهاد کردند که تهدیدی برای تغییر درک ما از سیاهچاله‌ها بود.

به گفته دانشمندان، حل تناقض پیشنهادی سوسکیند بر این اساس است که اختلاف در ارزیابی آنچه بین شما و آنا اتفاق می افتد با واسطه افق رویداد است. مهم نیست که آنا واقعاً یکی از دو نمونه شما را در آتش تشعشعات هاوکینگ می‌دید، زیرا افق رویداد مانع از آن شد که نمونه دوم شما را در اعماق سیاه‌چاله ببیند.

اما اگر آنا راهی برای یافتن آنچه در آن سوی افق رویداد اتفاق می افتد بدون عبور از آن پیدا می کرد، چه می شد؟

نسبیت عام به ما می گوید که این غیرممکن است، اما مکانیک کوانتومی قوانین سخت را کمی محو می کند. آنا می توانست فراتر از افق رویداد را با چیزی که انیشتین آن را "اقدام دوربرد شبح وار" می نامید، نگاه کند.

ما در مورد درهم تنیدگی کوانتومی صحبت می کنیم - پدیده ای که در آن حالت های کوانتومی دو یا چند ذره که توسط فضا از هم جدا شده اند، به طور مرموزی به یکدیگر وابسته می شوند. این ذرات اکنون یک کل واحد و غیرقابل تقسیم را تشکیل می دهند و اطلاعات لازم برای توصیف این کل نه در این یا آن ذره، بلکه در رابطه بین آنها موجود است.

ایده ارائه شده توسط AMPS به شرح زیر است. فرض کنید آنا ذره ای را در نزدیکی افق رویداد می گیرد - بیایید آن را ذره A بنامیم.

اگر روایت او از اتفاقی که برای شما افتاده درست باشد، یعنی شما توسط تشعشعات هاوکینگ از بیرون سیاهچاله کشته شده اید، پس ذره A باید با ذره دیگری - B، که باید در قسمت بیرونی سیاهچاله قرار داشته باشد، مرتبط باشد. افق رویداد.

حق چاپ تصویر Thinkstockعنوان تصویر سیاهچاله ها می توانند ماده را از ستاره های مجاور جذب کنند

اگر دید شما از رویدادها با واقعیت مطابقت دارد و شما در درون زنده و سالم هستید، پس ذره A باید با ذره C که در جایی در داخل سیاهچاله قرار دارد، مرتبط باشد.

زیبایی این نظریه این است که هر یک از ذرات فقط می توانند با یک ذره دیگر به هم مرتبط شوند. این بدان معنی است که ذره A یا به ذره B یا به ذره C متصل است، اما نه به هر دو در یک زمان.

بنابراین آنا ذره A خود را می گیرد و آن را از طریق دستگاه رمزگشای درهم تنیدگی خود می گذراند، که به او می گوید که آیا این ذره مربوط به ذره B است یا ذره C.

اگر پاسخ C است، دیدگاه شما بر خلاف قوانین مکانیک کوانتومی غالب شده است. اگر ذره A به ذره C که در اعماق یک سیاهچاله است وصل شود، اطلاعاتی که وابستگی متقابل آنها را توصیف می کند برای همیشه از دست آنا می رود، که با قانون کوانتومی که طبق آن اطلاعات هرگز از دست نمی روند، در تضاد است.

اگر پاسخ B است، آنا بر خلاف اصول نسبیت عام حق دارد. اگر ذره A به ذره B متصل شود، واقعاً توسط تشعشعات هاوکینگ سوزانده شده اید. به جای پرواز در افق رویداد، همانطور که نسبیت اقتضا می کند، به دیواری از آتش برخورد کردید.

بنابراین ما به سؤالی که با آن شروع کردیم بازگشتیم - برای شخصی که داخل سیاهچاله می شود چه اتفاقی می افتد؟ آیا به لطف واقعیتی که به طور شگفت انگیزی به ناظر وابسته است، بدون آسیب در افق رویداد پرواز می کند یا به دیواری از آتش برخورد می کند ( سیاهسوراخ هادیواره آتش، نباید با اصطلاح کامپیوتر اشتباه گرفته شوددیواره آتش، "دیوار آتش"، نرم افزاری که از رایانه شما در شبکه در برابر نفوذ غیرمجاز محافظت می کند - اد.)?

هیچ کس پاسخ این سوال را نمی داند، یکی از بحث برانگیزترین موضوعات در فیزیک نظری.

بیش از 100 سال است که دانشمندان در تلاش بوده اند تا اصول نسبیت عام و فیزیک کوانتومی را با هم تطبیق دهند، به این امید که در پایان یکی یا دیگری پیروز شود. حل پارادوکس "دیوار آتش" باید به این سوال پاسخ دهد که کدام یک از اصول غالب بوده و به فیزیکدانان برای ایجاد یک نظریه جامع کمک کند.

حق چاپ تصویر Thinkstockعنوان تصویر یا شاید دفعه بعد آنا را به سیاهچاله بفرستید؟

راه حل پارادوکس ناپدید شدن اطلاعات ممکن است در ماشین رمزگشای آنا نهفته باشد. تعیین اینکه با کدام ذره دیگر A به هم مرتبط است بسیار دشوار است. فیزیکدانان دانیل هارلو از دانشگاه پرینستون در نیوجرسی و پاتریک هیدن که اکنون در دانشگاه استنفورد در کالیفرنیا در کالیفرنیا مشغول به کار هستند، متعجب بودند که چقدر طول می کشد.

در سال 2013، آنها محاسبه کردند که حتی با سریع ترین رایانه ممکن طبق قوانین فیزیکی، رمزگشایی رابطه بین ذرات آنا به زمان بسیار طولانی نیاز دارد - به قدری طولانی که زمانی که او پاسخ را دریافت کند، سیاهچاله مدت زیادی تبخیر می شود. چند وقت پیش.

اگر چنین است، به احتمال زیاد آنا به سادگی مقدر نیست که بداند دیدگاه چه کسی درست است. در این صورت هر دو داستان به طور همزمان صادق می مانند، واقعیت به ناظر بستگی دارد و هیچ یک از قوانین فیزیک نقض نمی شود.

علاوه بر این، ارتباط بین محاسبات بسیار پیچیده (که ناظر ما ظاهراً قادر به انجام آنها نیست) و پیوستار فضا-زمان ممکن است فیزیکدانان را به برخی بازتاب‌های نظری جدید سوق دهد.

بنابراین، سیاهچاله‌ها فقط اجرام خطرناکی نیستند که در مسیر سفرهای بین ستاره‌ای قرار دارند، بلکه آزمایشگاه‌های نظری هستند که کوچک‌ترین تغییرات در قوانین فیزیکی در آن‌ها به اندازه‌ای رشد می‌کنند که دیگر نمی‌توان از آنها غفلت کرد.

اگر ماهیت واقعی واقعیت در جایی نهفته است، بهترین مکان برای جستجوی آن در سیاهچاله هاست. اما در حالی که ما درک روشنی از میزان امن بودن افق رویداد برای انسان ها نداریم، تماشای جستجوها از بیرون امن تر است. در موارد شدید، می توانید دفعه بعد آنا را به سیاهچاله بفرستید - حالا نوبت اوست.