Jump to content
Sign in to follow this  

Черные дыры до сих остаются одними из самых загадочных объектов во вселенной

Recommended Posts

Черные дыры до сих остаются одними из самых загадочных объектов во вселенной. Когда-то в их существование мало кто верил. И то, что они имеются в реальности, описывалось лишь в различных физических моделях. Вопрос заключается в том, как изучить то, что находится на расстоянии миллионов световых лет от нашей планеты? Возможно, ответ на него сможет дать «звуковая черная дыра», которая также поможет решить и один из парадоксов, возникших еще при исследованиях Стивена Хокинга. Но что такое «звуковая черная дыра»? Давайте разбираться.

black-hole-2-750x500.jpg

Для начала нам нужно немного окунуться в историю. Еще в 1974 году 

Чтобы увидеть скрытое изображение Войдите или Зарегистрируйтесь!

 выдвинул предположение о том, что черная дыра на самом деле не черная. Ее черный цвет обусловлен тем, что гравитация в области горизонта событий настолько сильна, что даже лучи света не могут преодолеть это воздействие. Хокинг при этом предполагал, что структура пространства-времени на горизонте событий будет испытывать «квантовые колебания». То есть в этот момент пары частиц и античастиц могут освобождаться от воздействия гравитации и появляться по обе стороны от горизонта событий.

Этот процесс был назван «Излучением Хокинга». Благодаря «квантовым колебаниям», рождающиеся из вакуума черной дыры пары частица-античастица возникают вблизи горизонта событий черной дыры и одна из них «падает» внутрь черной дыры, а другая «улетает». Из закона сохранения энергии следует, что «упавшая» за горизонт событий частица должна обладать отрицательной энергией, в то время, как «улетевшая» должна обладать энергией положительной. Другими словами, черные дыры теряют энергию при излучении. Они медленно испаряются и сжимаются, в конечном счете полностью исчезая.

В чем заключается парадокс черных дыр

Проблема в том, что, согласно расчетам Хокинга, излучение черной дыры будет случайным. Это означает, что испаряющаяся черная дыра разрушает информацию, а квантовая физика основывается на предпосылке, что информация никогда не теряется. Это и есть главный парадокс, заключенный в исследовании природы черных дыр.

Также интересно: 

Чтобы увидеть скрытое изображение Войдите или Зарегистрируйтесь!

Что такое «Звуковая черная дыра»

Много лет назад физик-теоретик Билл Унру утверждал, что идеи Хокинга о горизонтах событий черных дыр должны также применяться к «звуковым горизонтам». Звуковой горизонт — это, грубо говоря, аналог горизонта событий, применяемый к звуковым волнам с той лишь разницей, что в черных дырах в качестве единицы измерения скорости используется скорость света, а в «звуковых черных дырах» — скорость звука.

В 2016 году Джефф Штайнхауэр из Техниона (Израильского технологического института) в городе Хайфе, Израиль, в одном из экспериментов воссоздал условия для возникновения того самого «звукового горизонта», ускоряя жидкость из атомов рубидия-87 до сверхзвуковой скорости. В том же году удалось обнаружить и аналог Излучения Хокинга. Квантовые единицы звука, названные фононами, появлялись парами, и один фонон направлялся по течению движущейся жидкости, в то время как другой уходил вверх по течению и «убегал».

Теперь, спустя три года, усовершенствованный аппарат позволил «проверить предсказания Хокинга». В своей новой работе Штайнхауэр и трое его сотрудников обнаружили, что их звуковое излучение не несет информации.

«Открытие дает нам намеки на информационный парадокс. Тепловая форма спектра говорит о том, что излучение Хокинга не несет никакой информации. Таким образом, мы должны искать информацию в другом месте, чтобы решить его.»

blackholeanalogy.jpg
Сравнение «звуковой» и «космической» черных дыр

Ключевой вопрос заключается в том, можно ли рассматривать пространство-время на горизонте событий черной дыры как непрерывное. Новые данные подтверждают, что в случае с жидкостью, течение которой, как известно, непрерывно, парадокс все еще сохраняется, так как энергия «звуковой черной дыры», уменьшаясь, приводит к потере информации.

Но есть большая загвоздка: условие, выполнимое для жидкостей, может не работать для пространства-времени, которое не обязательно может иметь непрерывный ход в области горизонта событий черной дыры. Наличие «прерываемого» течения времени в области горизонта событий могло бы объяснить парадокс, связанный с потерей информации, ведь в этом случае пары частиц, образующиеся в результате Излучения Хокинга, не исчезают бесследно, а просто «переходят на другой уровень» пространства-времени.

Таким образом, если удастся смоделировать «прерывистое» течение в рамках экспериментов со «звуковой черной дырой», мы сможем разрешить парадокс, связанный с исчезновением информации, возникающей в области горизонта событий черных дыр.

 



Источник: 

Чтобы увидеть скрытое изображение Войдите или Зарегистрируйтесь!

. 

  • Upvote 1

Share this post


Link to post

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.
Note: Your post will require moderator approval before it will be visible.

Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Restore formatting

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

Sign in to follow this  

×
×
  • Create New...