Форум В шутку и всерьёз

Информация о пользователе

Привет, Гость! Войдите или зарегистрируйтесь.


Вы здесь » Форум В шутку и всерьёз » Гранит науки » Светлое будущее чёрных дыр


Светлое будущее чёрных дыр

Сообщений 1 страница 2 из 2

1

Стивен Хокинг в очередной раз переписал историю Вселенной

«То, что мы наблюдаем, — это не сама природа, а природа, которая выступает в том виде, в каком она выявляется благодаря нашему способу постановки вопросов», — заметил однажды Вернер Гейзенберг, один из создателей квантовой механики, лауреат Нобелевской премии. Таким образом, познавая природу (задавая вопросы), мы создаём Вселенную по своему образу и подобию.

Итак, «способ постановки вопросов»...

Английского физика-теоретика Стивена Хокинга в его 67 лет (Хокинг родился 8 января 1942 года) сравнивают не иначе как с Ньютоном и Эйнштейном. При этом Хокинг уже почти 40 лет прикован к инвалидному креслу (страшный неизлечимый недуг с каким-то несерьёзным названием — боковой амиотрофический склероз).

«Мы можем с достаточной уверенностью говорить о том, что знаем историю Вселенной, начиная с первой секунды после Большого взрыва, — подчёркивает в одной из своих статей Хокинг. — Может, никакой особой точки и не было. Исходного материала для Большого взрыва тоже не требуется. Сильные гравитационные поля могут создавать материю». Роль одного из важных «инструментов» в этом гравитационном конструировании мироздания современная наука отводит, пожалуй, самым загадочным объектам Вселенной — чёрным дырам.
http://s51.radikal.ru/i134/1008/3b/97d66fcfe2c9.jpg
В 1970 году английские физики Стивен Хокинг (слева) и его коллега Роджер Пенроуз доказали, что в чёрной дыре должна быть область (сингулярность), в которой плотность вещества бесконечна. Фото из журнала Scientific American

В цикле работ, выполненном Хокингом вместе со своим многолетним коллегой, профессором Роджером Пенроузом в 1965–1970 годах, было показано, что в чёрной дыре должна быть так называемая сингулярность — состояние пространственно-временного континуума, в котором плотность и кривизна этого самого пространства-времени становится бесконечной. Другими словами, масса и тяготение чёрной дыры настолько колоссальны, что даже луч света (а фотоны, как известно, самые быстрые частицы Вселенной) не в силах вырваться за пределы чёрной дыры, преодолеть её тяготения. А это, в свою очередь, означает, что и мы, внешние наблюдатели, никакими способами не можем получить информацию о том, что же происходит в чёрной дыре. Она для нас становится как бы невидимой. Единственный способ хоть что-то узнать о чёрных дырах — наблюдать воздействие их гравитационного поля на другие космические тела.

И вот на днях, как сообщает агентство Би-би-си, Хокинг выдвинул новую теорию, которая кардинально меняет прежние наши представления о чёрных дырах. Выступая на научной конференции в Дублине, он заявил, что прежде ошибался, утверждая, что чёрные дыры уничтожают всё, что в них попадает. Теперь Хокинг уверен: чёрные дыры способны «выпускать» информацию…

Тут необходимо вернуться в 1973 год. Именно тогда Хокинг выдвинул и теоретически обосновал одну из главных своих гипотез: чёрные дыры не такие уж и «чёрные», они могут испускать частицы. «Это происходит в рамках квантового процесса «рождения виртуальных пар», при котором частицы и античастицы постоянно создаются из вакуума — как правило, лишь на мгновение, чтобы тут же аннигилировать, исчезнув без следа, — пишет в своей знаменитой книге «Новый ум короля» Роджер Пенроуз. — Если есть чёрная дыра, она может «проглотить» одну из частиц такой пары до того, как произойдёт аннигиляция, и вторая частица может покинуть чёрную дыру. Хокинговское излучение как раз и состоит из этих убежавших частиц».

В результате такого процесса чёрная дыра как бы испаряется, и в конечном счёте возможно, что от её первоначальной массы ничего не останется. Хокинг утверждает, что эта потеря невосполнима. Вернее, утверждал до самого последнего времени.

Теперь Хокинг пришёл к мнению, что не всё находящееся в пределах чёрной дыры навсегда теряется для остальной Вселенной. В соответствии всё с теми же законами квантовой физики информация не может быть потеряна полностью, подчёркивает учёный.

«Я размышлял над этой проблемой 30 лет и теперь нашёл ответ», — цитирует Стивена Хокинга агентство Би-би-си. — Мне жаль расстраивать поклонников научной фантастики. Но если вы упадёте в чёрную дыру, энергия вашей массы вернётся в нашу вселенную в изменённой форме».

Другими словами, чёрные дыры всё-таки не годятся в кандидаты для использования в качестве машины времени или как «ворота» в параллельные вселенные. «Излучение Хокинга» всё-таки содержит информацию, и чёрная дыра, таким образом, не создаёт принципиальной проблемы для постижения прошлого и будущего.

Судя по всему, такой вывод действительно непросто дался выдающемуся физику нашего времени. Ещё совсем недавно, в 1994 году, в лекции по общей теории относительности, прочитанной им в Институте математических наук имени Исаака Ньютона при Кембриджском университете, Стивен Хокинг подчёркивал: «Чёрные дыры, кажется, имеют внутреннюю энтропию и теряют информацию из нашей области вселенной. Я должен сказать, что эти требования весьма спорны: много учёных, работающих в области квантовой гравитации, включая почти всех тех, кто пришёл в неё из физики элементарных частиц, инстинктивно отклоняют идею, что информация о состоянии квантовой системы может быть утеряна. Однако такая точка зрения не привела к большому успеху в объяснении того, каким образом информация может покидать чёрную дыру. В конечном счёте я полагаю, что они будут вынуждены принять моё предложение, что информация безвозвратно теряется, так же как они были вынуждены согласиться, что чёрные дыры излучают, что противоречит всем их предубеждениям».

Как бы там ни было, но, несмотря на все эти теоретические «передряги», чёрные дыры как объекты Вселенной, не перестают потрясать воображение и учёных, и обывателей. Только один пример.

Известно, что минимальная скорость, необходимая для того, чтобы тело или излучение могли покинуть Солнце, — 620 км/с. Для Земли этот показатель — вторая космическая скорость — 11,19 км/с; для Юпитера – 62 км/с.

Если бы масса Солнца была сосредоточена в сфере радиусом в одну четверть от истинного значения, то в этом случае вторая космическая скорость увеличилась бы в два раза. Будь масса Солнца заключена в сфере радиусом в одну сотую от существующего, то вторая космическая скорость увеличилась бы в 10 раз (6200 км/с)! Продолжая эту мысленную процедуру «утрамбовывания» массы во всё более маленькие объёмы, мы можем представить себе тело столь малых размеров, что вторая космическая скорость для него превысит даже скорость света! Это-то и будет означать, что мы идентифицировали объект под названием чёрная дыра.

Но кроме того, и это, может быть, самое важное в теоретических построениях Хокинга, мы опять возвращаемся к «проклятому» вопросу космологии: есть ли место Богу в современной естественно-научной картине Вселенной? Наука, космология в данном случае, тем и хороша, что позволяет даже существование Бога сделать предметом своего анализа. Так, согласно оценкам Роджера Пенроуза, «для сотворения вселенной, близкой по своим свойствам к той, в которой мы живём, Творец ограничивает свой выбор исчезающе малым объемом в фазовом пространстве возможных вселенных — всего около 1/(1010)123 объёма всего пространства». Чтобы представить ювелирную точность Творца в этом акте творения, достаточно сказать, что полученное число нельзя даже полностью записать в привычной нам десятичной системе исчисления: оно представляло бы собой «1» с последующими 10123 нулями. Даже если бы мы были в состоянии записать «0» на каждом протоне и нейтроне во Вселенной, мало того — использовать для записи все остальные частицы Универсума, наше число осталось бы всё равно недописанным…

Поэтому можно только поражаться и восхищаться той смелостью и определённостью, с которой даёт ответ на вопрос, есть ли место Богу в современной естественно-научной картине Вселенной, человек, прикованный большую часть своей сознательной жизни к инвалидному креслу — Стивен Хокинг.

«Я доказал, что возникновение Вселенной могло произойти по законам физики. Но это не доказательство, что Бога нет, — это лишь показывает, что в нём нет необходимости, — заявил в 1990 году Хокинг. — Нет никакой разницы между нашими современными теориями и теорией тяготения Ньютона, просто современные теории намного сложнее. Но они означают то же самое... Мы по-прежнему считаем, что Вселенная логична и прекрасна. Просто мы отказываемся от слова «Бог».

0

2

Черные дыры не уничтожают информацию, заявляют астрофизики

http://cdn2.img22.ria.ru/images/105665/92/1056659243.jpg
МОСКВА, 4 апр – РИА Новости. Информация о состоянии материи, вопреки представлениям многих физиков и космологов, не исчезает полностью при ее попадании в черную дыру — ее следы можно найти в знаменитом излучении Хокинга, если его следы удастся обнаружить, заявляют астрофизики в статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters.

Черные дыры, возникающие в результате гравитационного коллапса массивных звезд, обладают столь сильным тяготением, что его нельзя преодолеть, не превысив скорость света. Никакие объекты или излучение не могут вырваться из-за границы воздействия черной дыры, которая получила название "горизонт событий".

Знаменитый британский астрофизик Стивен Хокинг предсказал, что судьба частиц, рождающихся рядом с горизонтом событий, может сильно отличаться — одна из пары может попасть за него и исчезнуть из нашего мира, а вторая может остаться "на свободе". Таким образом, черные дыры должны являться источником потока элементарных частиц, который и получил название "излучение Хокинга". Благодаря этому излучению черные дыры могут постепенно "испаряться".

Как рассказывает Деян Стойкович  (Dejan Stojkovic) из университета Баффало (США), о природе этого излучения ученые спорят уже почти четыре десятилетия. Проблема заключается в том, что если черные дыры действительно ведут себя так, как их описывает Хокинг, то тогда информация о состоянии материи, попадающая в них вместе с поглощаемой "пищей", будет безвозвратно теряться по мере их испарения, что напрямую противоречит законам квантовой механики.

Часть астрофизиков считает, что излучение Хокинга может нести в себе информацию об устройстве черной дыры и о том, как породившая его материя попала в нее, что может разрешить этот "информационный парадокс". Другие ученые полагают, что этого не происходит, и что нам нужна другая физика для объяснения природы этих объектов и процесса их испарения.

Стойкович и его коллеги по университету показали, что излучение Хокинга действительно может переносить информацию из черной дыры во внешнюю среду. Им удалось это показать благодаря новой математической модели черной дыры, которая воспроизводила не только то, как рождается излучение Хокинга, но и то, как взаимодействуют порождаемые им частицы.

Она однозначно показала, что наблюдатель, стоящий у горизонта событий и изучающий свойства излучения Хокинга, сможет увидеть во взаимодействии порождаемых им частиц следы внутреннего мира черной дыры. По словам физиков, излучение Хокинга содержит в себе информацию о гравитационных взаимодействиях внутри черной дыры, обмену фотонами и прочим "корреляциям", как называют их ученые. Подобные корреляции будут видны далеко не сразу, и для их обнаружения потребуется много времени, однако постепенно картинка будет становиться все яснее и яснее.

"Наши коллеги знали об этих корреляциях, но игнорировали их, так как они казались им маленькими и статистически незначимыми. Наши точные расчеты показывают, что, хотя они и являются крайне малыми по началу, постепенно они растут и становятся значимыми", — объясняет физик.

Таким образом, как считает Стойкович, его научной группе удалось разрешить парадокс потери информации внутри черной дыры. В качестве следующего шага астрофизики попытаются построить новую версию модели, в которой наблюдатель будет не парить над черной дырой, а падать в нее.

0


Вы здесь » Форум В шутку и всерьёз » Гранит науки » Светлое будущее чёрных дыр