Есть только две бесконечные вещи: Вселенная и человеческая глупость, хотя насчёт первой я не уверен.
А. Эйнштейн
Когда я учился в университете, я сдавал зачёт по ММФ (Математические Методы Физики). Мой преподаватель, профессор, доктор физикой математических наук, объяснял мне что такое чёрная дыра.
Вообще, приятно иметь дело с высококвалифицированным человеком, который знает о чем говорит. Хочу, пользуясь случаем, выразить благодарность учителям, ведь, нередко, разговоры с ними и встречи всплывают в нашей памяти, часто заставляя задуматься.
профессор предложил провести мысленный эксперимент. Он сказал примерно следующее:" Возьмём маятник - метроном, гипотетический, который никогда не остановится. Допустим, что при каждой остановке, он испускает электромагнитный сигнал (наклоняется в одну сторону - сигнал, в другую,- тоже сигнал).
Теперь поместим наш маятник на какую-нибудь гипотетическую планету или любое другое небесное тело. Поставив наш метроном на поверхность этого небесного тела, будем в сторонке принимать испускаемые электромагнитные сигналы. Сигналы к нам приходят с определённой периодичностью. Теперь же начнём постепенно "вливать" в небесное тело массу. Что произойдёт?
Произойдёт следующее: по мере "вливания" в небесное тело массы, маятник, под все нарастающим действием гравитации, будет двигаться все медленнее, а значит сигналы будут приходить к нам со все большим промежутком времени, реже и реже. В конце концов, если мы будем "вливать" массу бесконечно, то между сигналами окажется бесконечный промежуток времени. То есть мы не дождемся сигнал никогда. Это и есть сингулярность, где величина массы обращается в бесконечность, и законы физики неприменимы.".
Этот эксперимент запомнился мне. Периодически он приходил мне на ум. Спустя десятилетие у меня появились свои догадки на этот счёт.
Я задумался: что такое бесконечность, и применимо ли математическое правило в данном случае?
Стоит разобраться.
Если рассматривать именно наш эксперимент, то бесконечность получается, только благодаря тому, что в бесконечность обращается масса небесного тела. Хотя, при этом при всем, в любой, сколь бы то ни было далекий от нас, момент времени мы бы не взяли и не посчитали массу тела, она будет равной конечному числу.
Тем самым и промежуток времени между получаемыми нами сигналами от маятника будет конечным, а не бесконечным.
Сама по себе математическая бесконечность существует только когда наша переменная равна конечному числу, и "ещё немного". То есть, когда о переменной по сути мы перестаем конкретно знать ,а делаем гипотетическую догадку о том, что когда-то, спустя много лет и чуть-чуть ещё она станет бесконечной и мы не сможем её подсчитать.
Именно тогда говорят, что законы физики в чёрной дыре неприменимы. Но, по большому счёту, неприменимость законов физики является следствием того, что у нас нет математического аппарата, способного оперировать с бесконечностями, а математические действия с ними превращаются в неопределенности.
Вместе с этим, хочется отметить, что в реальном мире, который имеет начало и конец, то есть время его существования конечно, никаких "парадоксальных" выводов делать не нужно. Ведь в такой Вселенной в сколь бы то ни было большой, но конечный, промежуток времени, мы всегда будем иметь и конечную массу нашего небесного тела и конечный промежуток времени между сигналами (т.е. мы будем ждать долго, но сигнала дождемся).
Тем самым законы физики прекрасно справятся с задачей, и окажутся применимы.
В следующих частях статьи мы поговорим о математической бесконечности и чёрных дырах более подробно. Пока же хочу заметить, что на данный момент существование чёрных дыр так и остаётся предположением, несмотря на то, что большинство уже приняло эту идею как факт. И существуют ли сингулярности в реальном мире, а не только в математическом аппарате большой большой вопрос.
А. Септима
