Черные дыры - это самые загадочные и интересные объекты Вселенной. Но знаем мы про них крайне мало. Большинство наших знаний о черных дырах основаны на физико-математическом моделировании. В замечательном фильме "Интерстеллар" главный герой упал в черную дыру. Но что будет в реальности, если бы мы с нами произошло такое несчастье?
Давайте разбиратся!
Для начала давайте коротко разберемся в том, что же вообще такое черные дыры сами по себе, прежде чем будем говорить о падении в одну из них.
Банальная формулировка из любой научной энциклопедии будет звучать как-то так: Черная дыра - это область пространства-времени, гравитационное притяжение которой настолько велико, что покинуть её не могут даже объекты, движущиеся со скоростью света, в том числе кванты самого света.
Но что это значит?
С т.з. астрофизики черные дыры - это самые простые объекты во Вселенной. Они образуются, как один из вариантов эволюции очень тяжелых звезд, которые достигая конца своей жизни, обваливаются внутрь самих себя, в результате чего получается некая область пространства с очень большой гравитацией. Теоретически, совершенно любой объект во Вселенной может стать черной дырой, если его сильно сжимать и сдавливать.
Если попытаться себе все это представить, то получится такая аналогия: если пространство представить в виде некой ткани (даже есть такое выражение, как "ткань пространства"), плотно натянутой на каком-то каркасе, то черная дыра - это очень тяжелая гиря, проминающая эту ткань в определенном месте. Эта "вмятина" в пространстве\ткани - черная дыра. Она настолько сильна в своей гравитации, притяжении, что все, включая свет, как бы скатывается к ее дну. Граница, где еще ровная ткань пространства переходит к воронке от гири\черной дыры, называется горизонтом событий. Попав за него, любой объект устремится ко дну воронки, и никак не сможет вернуться обратно.
Черные дыры условно бывают двух видов: "маленькие", массой около массы Солнца и сверхмассивные, с массой в миллиарды масс Солнца.
Итак, что же находится в черной дыре?
Строго говоря, никто этого не знает, и знать не может. Из-за чудовищной гравитации законы физики не работают внутри самой дыры. Но можно попытаться теоретически описать "содержимое" дыры используя базовые законы самой вселенной.
Что мы имеем? Есть горизонт событий, о котором мы уже говорили. Это некая невидимая граница, попав за которую пути назад уже нет. За этой границей скрыта тайна. Т.к. ничто не может покинуть внутренности черной дыры, то любая информация остается внутри самой дыры и не покидает горизонта событий. Как выразился герой фильма Интерстеллар, если горизонт событий - это раковина моллюска, то сингулярность внутри дыры - это жемчужина.
"Сердце" черной дыры - это и есть та самая сингулярность. Некая область пространства, которая и формирует горизонт событий, искажение пространства вокруг черной дыры. Это некая точка с огромной массой, которая как бы втягивает в себя газ, пыль во вселенной, звезды и т.д.
А если в черную дыру все же упасть?
Для начала взгляд со стороны: наблюдатель, который будет следить за падением человека в черную дыру, никогда не увидит результата. Из-за искажения времени и пространства у горизонта событий будет казаться, что объект, достигший горизонта событий, так никогда и не пересечет его. Как бы застынет, словно фотография. Для самого несчастного, падающего в черную дыру, все будет "нормально". Все из-за того, что время у горизонта событий полностью останавливается.
И если черная дыра, в которую падает человек, окажется достаточно большой, с массой в миллиард солнечных, то пересекая горизонт событий, человек особо ничего не заметит в своих ощущениях до тех пор, пока не приблизится ближе к сингулярности. А вот тут для него начнется самое интересное.
Он превратится в спагетти.
Особенность гравитации внутри черной дыры такова, что она не однородна. И чем ближе к сингулярности, тем гравитация сильнее. А если человек падает в черную дыру ногами вперед, то они и будут притягиваться к сингулярности сильнее, чем плечи или голова. Это как раз и есть состояние спагетти, о котором мы говорили ранее. Ученые называют такой эффект не растяжением, а спагеттификаций. Чтоб звучало креативно.
Такой эффект приведет к тому, что тело будет растягиваться в направлении сингулярности в центре черной дыры и в конечном итоге гравитация разорвет человека еще до падения в саму сингулярность.
Что будет дальше - большая загадка. Что происходит с материей, которая достигает сингулярности? Как будет чувствовать себя человек, падая в черную дыру? Что происходит внутри сингулярности?
Все это лишь добавляет вопросов и не дает никаких ответов. Потому-то черные дыры - самые загадочные объекты во вселенной.
Кстати, есть ряд интересных гипотез о том, что из себя могут представлять черные дыры и что будет, если все же пережить падение в сингулярность.
Гипотезы
Черные дыры, как вход и выход в кротовых норах. Мы уже говорили об этом явлении ранее. Червоточина или мост Эйнштейна-Розена - это некая система, "коридор", соединяющий две точки пространства-времени путем искажения пространства до такой степени, что оно как бы сжимается, стягивается в одну точку, складывается, как лист бумаги. Для такого явления, согласно Эйнштейну, как раз нужно тело с гигантской массой, коим и является черная дыра.
Белые дыры, как обратная сторона дыры черной. Белая дыра - это противоположность черной дыре. Это область пространства-времени, в которую ничто не может попасть. Мы уже разбирали аналогию с тяжелой гирей на ткани. Так вот, белая дыра - это то, что мы увидим все на той же ткани и с той же тяжелой гирей, если только посмотрим на все это с другого ракурса. Если черная дыра - это вмятина в ткани, то белая - это возвышение на изнанке ткани.
Если черная дыра - это вход, то белая - выход. Любая черная дыра содержит белую дыру и наоборот.
И другим альтернативным взглядом на черную дыру является представление о черной дыре, как портале в другую вселенную или во вселенную большей размерности (4-е, 5-е измерение). Такое представление основано на теории того, что наша вселенная - это некая мембрана, растянутая на многомерном пространстве. Но об этом в следующий раз.
