Строго говоря, термин "сингулярность" принадлежит философии и обозначает нечто уникальное, не подчиняющееся общим законам или нарушающее структуру. Так, сингулярностью может быть узелок на веревке, дефект материала, та самая критическая точка на стекле, в которую достаточно тихонечко ткнуть - и бронированное стекло разобьется. В рамках истории сингулярностью можно считать жизни уникальных людей, Эйнштейна, например (забавно, да? Человек, который подвел физику к понятию сингулярности, сам в какой-то мере ею является). Однако самым интригующим и непонятным проявлением этого термина является гравитационная сингулярность.
Гравитационная сингулярность присуща, как считают ученые, черным дырам, и прячется за горизонтом событий.
Горизонт событий
Представьте себе черную дыру. Представили? Не врите. Девяносто девять процентов из нас (да мы и сами в общем-то) представляют эдакую темную область, черный шарик, где-то глубоко в космосе, такой плотный и тяжелый, что от него не может вырваться даже свет. Воспользуемся для объяснения феномена черной дыры способом Альберта Эйнштейна.
Гравитация - это искривление пространства, которое можно наглядно продемонстрировать при помощи эластичной поверхности. Если на такую поверхность положить тяжелый объект, поверхность прогнется под его весом. Глубина образовавшейся ямки отражает массу объекта, то есть пропорциональна его гравитации.
Уменьшая размер объекта при этом увеличивая массу, мы добьемся того, что он буквально "вопьется" в эластичную ткань пространства, а в какой-то момент мы вообще не сможем его разглядеть, так как эластичная ткань сомкнется над ним. Получится, что гравитационная ямка есть, а объекта как бы и нет. Все, он ушел из нашего мира, скрылся, пропал, но при этом оказывает воздействие на пространство. Скрылся за горизонтом событий. Представляя себе черный шарик, мы представляем не черную дыру, а именно ее горизонт событий.
Пока не понятно? Давайте представим себе ворону в аэродинамической трубе. Ветер дует, ворона летит. До определенной скорости ветра ворона сможет выбраться из аэродинамической трубы. Увеличивая скорость, мы сначала уравняем скорость вороны и ветра так, что несчастная птица будет махать крыльями на месте. Вот он, горизонт событий. Если подуть еще сильнее, ворону вынесет из аэродинамической трубы - она скроется за горизонтом событий. Теперь вместо вороны установим в аэродинамической трубе пищалку - устройство, постоянно издающее резкий, неприятный звук в направлении дующего ветра, то есть нагнетающей воздух турбины. Естественно, наблюдатель, стоящий за турбиной, услышит ужасный скрип пищалки и прибавит мощности. Он прибавит мощности и... в какой-то момент окажется в благословенной тишине (за исключением рева турбины, естественно). Звук пищалки больше не может преодолеть скорость ветра и вырваться наружу. Звук скрылся за горизонтом событий. В случае черной дыры роль звука (или вороны) играет свет, а роль ветра - гравитация. Условная поверхность, за которой свет уже не может преодолеть гравитацию черной дыры, называется горизонтом событий.
Гравитационная сингулярность
Что же там, за горизонтом событий? Там нас поджидает та самая загадочная сингулярность, особые условия. Для черной дыры это пространственно-временной континуум, стремящийся к бесконечности. Провалившаяся в эластичную ткань пространства черная дыра неимоверно растягивает расстояния и течение времени, так что сингулярность черной дыры это место, где пространства и времени в нашем понимании просто нет.
Что там происходит доподлинно неизвестно. Расчеты показывают, что час проведенный на орбите черной дыры будет равняться нескольким годам в условиях привычной нам гравитации. И чем ближе наблюдатель подлетит к черной дыре, тем больше замедлиться его время. Коснувшись горизонта событий, наблюдатель с нашей точки зрения окажется в вечном стазисе, застынет, так медленно будет течь его время. Сам же наблюдатель ничего не заметит.
Останется ли жив наблюдатель после пересечения горизонта и попадания в сингулярность - вопрос открытый. В конце концов он будет преобразован черной дырой в излучение Хокинга вместе со всей остальной угодившей в ловушку сингулярности материей.
Излучение Хокинга
Как говорил еще Михайло Ломоносов, если где-то что-то убыло, значит, где-то что-то прибыло. Фраза великого русского ученого задела астрофизиков XX века. Действительно, куда девается все то, что попадает в сингулярность? Не может же оно храниться там вечно. Появлялись теории наподобие белых дыр, в отличие от черных извергающих излучение и материю непонятно откуда. Объяснение дал Стивен Хокинг.
По теории Хокинга, черные дыры все-таки способны излучать. Подтвердив расчетами свои предположения, он отправил новое поколение на поиски неизвестного излучения черных дыр, однако пока поиски не увенчались успехом и излучение Хокинга остается гипотетическим.
Зачем все это?
Хотите гравилеты, бесконечную энергию и т.д. и т.п.? Для создания теории Всего, которая откроет перед человечеством дорогу к сверхестественному могуществу, необходимо связать друг с другом электромагнетизм, слабое и сильное взаимодействия, а так же гравитацию. Изучение сингулярности и черных дыр, является шагом на пути к пониманию устройства Вселенной, шагом к Теории Всего.
Если Вам приглянулась наша статья, просим Вас пожаловать в подписчики канала "Локаята". И конечно же призываем Вас ставить лайки и делиться в соцсетях нашими работами!
P.S. При написании статьи не пострадало ни одной вороны.