Недавно на канале была статья про знаменитого учёного Стивена Хокинга. Хокинг занимался вопросами изучения Вселенной, в том числе - чёрными дырами. С чёрными дырами связаны понятия "Горизонт событий" и "Сингулярность". Разберемся что это такое простыми словами.
Сингулярность: загадочная точка в центре черной дыры
Чёрные дыры - одно из самых загадочных явлений космоса. В центре чёрной дыры есть область, которая называется сингулярностью.
Что такое чёрная дыра?
Ещё в XVIII веке родилась гипотеза о существование чёрных дыр - объектов, которые обладают настолько сильной гравитацией что даже свет не может покинуть их. В XX веке появилась общая теория относительности, которая стала основой для развития теории черных дыр. Гравитация была описана как искривление пространства-времени, а черные дыры описали как области с сильным искривлением пространства-времени, никакой сигнал черную дыру покинуть не может.
Кстати, есть доказанная зависимость между скоростью и временем. Чем выше скорость тем сильнее замедляется время. А во Вселенной ничто не может двигаться быстрее скорости света - то есть быстрее фотона - частицы, обладающей скоростью света.
Горизонт событий
Вблизи черных дыр гравитация настолько сильная, что даже свет не можёт её преодолеть. Никакой объект попавший под горизонт событий черной дыры не сможет вернуться назад. Внутри горизонта событий все пути ведут частицы в центр чёрной дыры.
Сингулярность
В рамках общей теории относительности была доказана неизбежность формирования сингулярностей, областей, в которых кривизна пространства-времени становится бесконечно большой, настолько, что само пространство-время просто перестает существовать. Все стремится к бесконечной плотности и к нулевому объему.
Как сработает чёрная дыра? Давайте на примере:
В классической физике есть пример описывающий падение абстрактного звёздолёта на черную дыру и наблюдение за ним со стороны.
Согласно теориии относительности, для пассажира звездолёта путь до горизонта событий будет совершенно обычным. Он будет двигаться с нарастающим ускорением пока не достигнет скорости света на горизонте событий. Наблюдатель увидит другую картину. Для него силуэт звездолета будет замедлятся по мере приближения к чёрной дыре. У самого горизонта событий он и вовсе застынет навеки.
Неизвестно что произойдёт со звездолетом после пересечения горизонта событий. Скорее всего преодолев световой барьер он продолжит своё ускорение. Вся масса черной дыры должна быть сосредоточена в её центре - в бесконечно мелкой сингулярностью. Поэтому остальное пространство чёрной дыры является областью, ограниченной горизонтом событий.
Науке неизвестно, что произойдёт со звездолётом после пересечения этой черты. Вероятнее всего, с точки зрения пассажира звездолёта, преодолев световой барьер, он продолжит своё ускорение. Стоит отметить, что вся масса чёрной дыры должна быть сосредоточена в её центре, бесконечно мелкой сингулярности. Поэтому остальное пространство чёрной дыры является просто областью, ограниченной горизонтом событий. Другими словами, термин «радиус чёрной дыры» не обозначает радиус материального объекта. Это радиус области, внутри которой не действует известная физика. Попав в неё, наш звездолёт не только не сможет вырваться назад, но и неизбежно попадёт в её центр.
Ещё более интересная особенность горизонта событий заключается в том, что с точки зрения наблюдателя никакой сингулярности не существует. Все что попало в черную дыру для внешнего мир навсегда останется у края горизонта событий. То есть с нашей точки зрения вся масса чёрной дыры сосредоточена не в центре, а по периферии. Звездолёт не только не достигнет центра, но и не пересечёт границы чёрной дыры.
Для тех же, кто попал в чёрную дыру, пересечение горизонта событий пролетит со скоростью света. Путешествие до сингулярности будет проходить при ещё больших нарастающих скоростях, что также нарушает законы нашей физики. В конечном итоге любое тело, угодившее в чёрную дыру, неизбежно станет частью сингулярности. По её меркам пройдёт сравнительно небольшое время, тогда как за пределами дыры, известная для нас, Вселенная может исчезнуть.
Надеюсь вы не окончательно запутались.
Остались вопросы? Понравилась статья? Подписывайтесь на канал