Один из подписчиков прислал мне следующий вопрос:
Добрый день. Где-то читал, что вторая космическая скорость для черной дыры - больше или равна скорости света. Так ли это? Если действительно разогнаться — удастся ли вырваться из горизонта событий?
Это одно из наиболее часто встречающихся заблуждений о чёрных дырах.
Если коротко: вторая космическая скорость (скорость убегания) для черной дыры не больше и не равна скорости света.
Корни этого заблуждения растут из 18-го века. Жил в Англии физик по имени Джон Мичелл. Он заметил, что скорость убегания для небесного тела растёт с увеличением массы этого самого небесного тела.
Так как скорость убегания прямо пропорциональна корню массы небесного тела, то он заключил, что достаточно массивная звезда будет иметь скорость убегания превышающую скорость света и соответственно свет не сможет покинуть такую звезду. Джон Мичелл назвал такие звёзды тёмными.
Это всё было задолго до того, как мы поняли настоящую природу света и скорости света. В представлении Мичелла свет был потоком корпускул испускаемых звездой. Эти корпускулы отлетали от звезды, затем замедлялись и падали обратно.
Всё это мало связано с чёрными дырами если не считать одного совпадения. Если используя ньютоновскую теорию гравитации рассчитать радиус, на котором скорость убегания становится равной скорости света, то окажется (почти случайно), что этот радиус равен шварцшильдовскому радиусу.
Этот несложный пример использовался многими преподавателями физики и стал источником заблуждения о том, что скорость убегания чёрной дыры равна скорости света. Но проблема в том, что в окрестностях чёрной дыры ньютоновский закон всемирного тяготения не работает, а кроме того шварцшильдовский радиус никак не связан со скоростью убегания.
Представим себе космический корабль «падающий» в чёрную дыру с точки зрения наблюдателя находящегося вдалеке. Массивные объекты искривляют пространство-время. По мере приближения корабля к чёрной дыре он входит в область искривлённого пространства-времени и его время начинает всё больше и больше отличаться от нашего.
Мы увидим, как корабль постепенно замедляется, его падение на чёрную дыру растягивается сперва на минуты, затем часы, дни, годы, тысячелетия и т.п. Хотя при этом с точки зрения наблюдателя находящегося на борту падающего корабля весь путь до горизонта событий может занять считанные минуты или даже секунды.
Это замедление времени (для удалённого наблюдателя) означает, что световой конус корабля вблизи горизонта событий отличается, от светового конуса наблюдателя.
Световой конус объекта — это множество всех точек в четырёхмерном пространстве времени, которых может достичь свет испущенный объектом.
В области с большой кривизной пространства-времени (как например вблизи горизонта событий чёрной дыры) световой конус «наклоняется», так как возможные пути света в искривлённом пространстве-времени изменяются.
На горизонте событий световой конус объекта касается горизонта, при этом весь световой конус будущего находится внутри горизонта событий. Внутри горизонта событий световой конус переворачивается! На практике это означает, что все возможные направления за горизонтом событий ведут к сингулярности. Но это было бы еще полбеды. Ось времени оказывается направлена к сингулярности!
Таким образом сингулярность — это не точка в пространстве. Это точка во времени! Именно поэтому оказавшись за горизонтом событий само понятие скорости убегания теряет смысл.
К примеру на Земле скорость убегания равна 11.2 км/с. Если мы бросим мяч с такой скоростью он гарантированно покинет Землю. Но мы не можем бросить мяч из пятницы в прошлый вторник. С какой скоростью мяч не бросай — назад во времени он не улетит.
Чтобы покинуть горизонт событий чёрной дыры нужно уметь путешествовать назад во времени. Понятия второй космической скорости или скорости убегания для чёрной дыры не существует.
Ставьте палец вверх чтобы видеть в своей ленте больше статей о космосе и науке!
Подписывайтесь на мой канал здесь, а также на мой канал на youtube. Каждую неделю там выходят видео, где я отвечаю на вопросы о космосе, физике, футурологии и многом другом!
