Någon gång i slutet av 1960-talet dök en av de mest kända fysikerna från förra seklet, John Wheeler (1911-2008), upp i ett populärt vetenskapligt radioprogram av BBC. Han pratade länge och färgstarka om olika kosmiska underverk, och i slutet vände han sig till den smärtsamma frågan för honom om alla slags "felaktiga observationer och mytiska föremål."
Här kastade en amerikansk forskare ivrigt på hypotesen om förekomsten av "frysta" (mörka, frysta) stjärnor, vilket särskilt inte var hans smak. Han uttryckte sin förakt för dessa "fysiska och matematiska fantasier" och kallade dem "svarta hål". Så med Wheelers lätta hand framträdde det figurativa uttrycket "svart hål" i media och sedan i vetenskapliga verk.
Rymdtidens bottenlösa sjunker
Idag kallar vi ett svart hål för resultatet av det mest fantastiska naturfenomenet - fallet "i sig själva" av massiva himmelkroppar. På latin betyder kollapsus "fallna", varför astronomer ofta kallar svarta hål "kollapsar". De har en så superstark "koncentrator" av gravitationsfältet att ingenting, inklusive ljus, kan fly från dem.
Historiskt sett föregås svarta hål av mörka stjärnor som upptäcktes "på spetsen av en fjäder" av den brittiska astronomen John Michell (1724-1793). Baserat på Newtons teori om universell gravitation, beskrev Michell sådana stjärnor, vars tyngdkraft höll även ljusstrålarna. Naturligtvis skulle det vara omöjligt att märka en sådan helt svart stjärna. Michell beskrev sina beräkningar vid ett av mötena i Royal Society of London 1784 och kom omedelbart under eld. Trots allt, astronomi från den tiden kände inte sådana fenomen!
Så idén om mörka stjärnor, eller, som de kallas idag, "Newtonian" svarta hål, begravdes under lång tid i vetenskapliga arkiv. Det kom ihåg bara i en tid av Albert Einstein (1879-1955) och hans teori om universell gravitation. Einsteins teori kopplade tyngdkraften till rymdens krökning och lockade omedelbart många fysiker.
Kampanjvideo:
Hans kollega vid Berlin Academy of Sciences Karl Schwarzschild (1873-1916) kunde visa att ibland mycket koncentrerade gigantiska massor kan bilda en slags bottenlös tratt i rymdtid.
Fantastiska saker skulle behöva hända nära Schwarzschild kollaps: en människas hjärta började slå mindre och mindre, hans klocka skulle hopplöst hålla sig bakom och ljuset runt skulle bli rött. Tidens flöde skulle avta, upp till stelning nära det villkorade gränsen för det svarta hålet, som en flod i frost. Vad ska vi se i djupet av kollapsarens kollaps?
Tyvärr, så konstiga saker händer där att det helt enkelt är omöjligt att beskriva dem populärt. Trots att många fysiker argumenterar om den inre strukturen i svarta hål, har de teoretiskt sett redan hittat tillämpningar.
Tunnelbana mellan galaxer
För mer än 30 år sedan beslutade den berömda astronomen och science fictionförfattaren Carl Sagan att skriva en roman om interstellär resor och samtidigt inte hänga sig till tom fantasi, utan skapa en "riktig" extradimensionell tunnel på sidorna i hans bok. För att diskutera detaljerna vände han sig till den framstående teoretiska fysikern Kip Thorne, som entusiastiskt började arbeta.
Thorne och hans kollaboratörer har övertygande bevisat matematiskt att rymdtidskanalen inte bara kan skapas artificiellt utan också upprätthålls i ett "fungerande" tillstånd.”Ormhålet” som skapades på detta sätt i rymden skulle förena inte bara de avlägsna hörnen av vår Galaxy, utan också de metagalaktiska vidderna.
Sagan och Thornes samarbete ledde till science fiction bestseller Contact, som snart blev grunden för den mycket underhållande filmen med samma namn. Det finns verkligen en slags "tunnelbana" mellan galaxer, utmed vilka huvudpersonen reser. Under tiden kritiserade Wheeler inte bara svarta hål, utan alla typer av övergångsövergångar mellan dem. Med stor sarkasme kallade han dem "maskhål", "maskhål" och "masktunnlar." Det är helt enkelt fantastiskt, men dessa uttryck gick först in i journalisternas lexikon och migrerade sedan till vetenskapliga verk.
Science fiction litteratur talar ofta om de mest exotiska sätten att överskrida rum och tid. Till och med en slags taktik av framtida "star wars" föddes, när stridsflottan av jordgubbar "dyker" in i underrummet i ett svart hål och plötsligt dyker upp vid baserna på fientliga utlänningar, och snabbt rusar miljarder parsecs.
Dock utifrån astronomiska observationer kommer svarta hål att kräva titaniska ansträngningar för att "temma" dem, eftersom de är de farligaste rymdobjekten som utgör universums "lättnad".
Space cannibals
Astronomer registrerar ofta monströsa energibar från det avlägsna rymden. Detta kan vara ekon av de dramatiska processerna för planets och stjärners död i svarthålens sjunker. Rymdsmonster rivar isär en gas av oavsiktligt närmande stjärna och "sväljer" mindre himmelkroppar - planeter, kometer och asteroider.
Ett svart hål lockar sidan av en nära flygande stjärna inför den mycket starkare än motsatt sida. Denna kraftfulla tidvattenkraft sträcker stjärnan och får gas att falla från stjärnan i det svarta hålet. Astronomer har kommit fram till att svarta hål inte föds enorma, men att de gradvis växer på grund av gaser och stjärnor i galaxerna.
Bland de svarta hålen finns det också stora fidgets, som snabbt rör sig inuti galaxernas stjärnöar. Tillsammans med sina stillasittande motsvarigheter, äter dessa "rymdkannibaler" ständigt inte bara planetsystem som vårt solsystem, utan också sväljer damm och gasmoln som sträcker sig mellan stjärnkluster.
Astronomer har länge märkt att i mindre galaxer är svarta hål mindre massiva med massor av drygt några miljoner solmassor. Svarta hål i centrum av jätte galaxer inkluderar miljarder solmassor - faktum är att den slutliga massan av ett svart hål bildas under bildandet av en galax. I vissa fall ökar svarta hål inte bara genom att absorbera gasen från en enskild galax, utan också genom att slå samman galaxer, vilket resulterar i att deras svarta hål slås samman.
I mitten av Vintergatan ligger kärnan i vår galax, där det mystiska objektet Skytten A * är gömt. Astronomer tror att detta är den främsta utmanaren för rollen som ett svart hål med en massa av cirka fyra miljoner solmassor.
Med jämna mellanrum slukar denna lokala "kannibal" av vår den eller den stjärnan. Och sedan registrerar speciella röntgenteleskop "dödsskrik" hos armaturen i form av en röntgenpuls. Det är med sin hjälp som våra inre organ studeras i röntgenrummet.
Svarta hål kan emellertid vara ganska fridfulla och bilda dubbla stjärnsystem med vanliga stjärnor. Men denna idyll slutar också tragiskt, och efter hundratals miljoner, och kanske miljarder år, kommer avståndet mellan det svarta hålet och stjärnan att reduceras till en kritisk gräns. Stjärnens rörelse kommer att bli instabil och efter några revolutioner kring det svarta monsteret kommer det att försvinna in i livmodern.
Mystery of the Tunguska meteorite
I princip kan också ett konstgjort svart hål skapas. För att göra detta är det nödvändigt att komprimera vilken massa som helst till storleken på gravitationsradie (radien för sfären på vilken gravitationskraften som skapas av massan inuti denna sfär tenderar till oändlighet.), Och sedan kommer den själv att börja katastrofalt sammandras - kollaps.
Det är riktigt mycket svårt att göra, eftersom ju mindre massan är, desto mindre är gravitationsradie. Till exempel är jordens gravitationsradie ungefär en centimeter, och för att förvandla månen till ett svart hål måste den komprimeras till storleken på en stor molekyl.
Men med hjälp av modeller av mikroskopiska hål, eller, som de oftare kallas, mikrokollapsar, försöker de ibland förklara alla slags mystiska fenomen. Så det finns en hypotes om att den berömda Tunguska-meteoriten var inget annat än ett miniatyr svart hål som vandrade genom universumets enorma omfattning.
Man kan naturligtvis helt enkelt avfärda sådana uppfinningar, men här uppstår nyfikna detaljer: fullständig frånvaro av meteoritrester, explosionens ovanliga natur och motstridiga observationer av flygvägen.
Det finns idéer om att en sådan mikrokollaps-sar hade ett helt markbundet ursprung. Faktum är att det var under nedgången av Tunguska-meteoriten som den stora amerikanska uppfinnaren Nikola Tesla (1856-1943) testade en viss vågoresonator på det fantastiska Wondercliffe-tornet, som med hjälp av "stående vågor av världens elektriska eter" skulle överföra energi över hela planeten.
Urbana legender berättar hur en kolossal plasmoid blinkade över Podkamennaya Tunguska, omedelbart kollapsade i ett svart minihål. Denna process orsakade en orkan av energi, inspelad som ett Tunguska-mirakel.
Det finns också en version av denna hypotese, i vilken Tunguska-meteoriten i sig just var ett miniatyr svart hål som penetrerade vår planet med stor hastighet.
Hur troliga är slutsatserna från teoretiska fysiker? Finns det verkligen masktunnlar i rymden, eller är det bara en slags "fysisk och matematisk fantasi"? Och den viktigaste frågan: är det möjligt att föreslå några verkliga experiment för att skapa konstgjorda delrumsmaskhål som leder till utrymmet för andra dimensioner?
Är LHC en dommedagsmaskin eller en mikrokollapsargenerator?
Beräkningar visar att mikroskopiska svarta hål mycket väl kan uppstå i experiment med partikelacceleratorer, såsom den välkända Large Hadron Collider (LHC) som startades vid CERN.
Funktionsprincipen för LHC är teoretiskt ganska enkel: föreställ dig ett rör där två jättekanoner skjuter mot varandra med speciella projektiler - de elementära partiklarna som utgör atomer. När dessa mikroskopiska projektiler möts sprids de som fyrverkerier av alla slags fragment, bland vilka det kan finnas mikroskopiska svarta hål.
Om LHC-fysikerna upptäcker dessa mikroobjekt, kommer den vetenskapliga känslan att överträffa den senaste upptäckten av "gudspartikeln" - Higgs boson.
Vissa forskare tror att mikrokollapsar är mycket farliga föremål som kan leda till planetkatastrofer. Inledningen av LHC åtföljdes av protester, och en grupp fysiker stämde till och med CERN som en organisation som hotar mänskligheten med dödlig fara.
I slutändan sjönk lidenskaperna något, eftersom fysiker tydligt har visat att varje ögonblick laviner av kosmiska partiklar faller på jordens yta, mycket över energiprodukterna från kollisioner i LHC. Icke desto mindre utgör strömmar av kosmiska strålar med extremt hög energi ingen fara och genererar inte mikroskopiska svarta hål.
Å andra sidan visar datormodeller att om jorden besöktes av ett minihål skulle den omedelbart falla till vår planet och börja kretsa kring den och absorbera magma. Men oavsett hur olycksbådande denna process kan verka kommer det att ta flera miljarder år innan den på något sätt kommer att manifestera sig på ytan. Så det är mycket möjligt att vi har levt med ett svart hål under våra fötter länge …
Universumets framtid och livet i ett svart hål
Det är inte känt om mänskligheten kommer att existera om miljarder år, men i den optimala versionen kommer astronomer i den avlägsna framtiden kunna observera en helt annan Metagalaxy - det synliga universum. De flesta stjärnorna kommer att bränna ut, och de solliknande armaturerna förvandlas till täta dvärgar. Samtidigt blir mer massiva stjärnor svarta hål som är ännu mindre och har ett så starkt tyngdfält att till och med ljus inte kan övervinna det.
Dessa rester kommer dock att fortsätta att kretsa kring det galaktiska centrumet med en period på cirka 100 miljoner år. Kollisioner mellan resterna kommer att kasta några av dem ur galaxen. Resten kommer att slå sig ner i banor närmare mitten och kommer så småningom att samlas och bilda ett gigantiskt svart hål i centrum av galaxen, som en dag kommer att svälja allt materia.
Vad blir det - slutet på liv och förnuft i vårt universum?
Låt oss inte rusa, för vissa moderna teorier förutspår att även i de fruktansvärda djupet av svarta hål kan hela planeter existera, som roterar på obestämd tid om en central punkt. Enligt preliminära beräkningar kan sådana planeter till och med bli upplysta på grund av fotoner som fångats från utsidan i hålets fälla och roterar tillsammans med andra kroppar i samma stabila bana.
Endast den sista frågan återstår att lösa: kan det finnas liv på planeterna i ett svart hål? Enligt vissa teoretiker är detta möjligt. Dessutom kan vår framtida högutvecklade civilisation, som flyr från kosmiska katastrofer, hitta en verklig fristad i tarmarna i det supermassiva svarta hålet som upptar kärnan i Vintergatan.
Naturligtvis måste kolonisatorerna av svarta hål lösa ett antal grandiosa uppgifter, som att motverka kolossala tidvattenkrafter och skydd mot den starkaste strömningen av strålning. Men med tanke på förnuftens utveckling kommer en civilisation som har lyckats tränga in i det svarta hålet att ha verkligen fantastiska tekniker som kan lösa de mest fantastiska problemen.
Kanske inom några årtusenden kommer den mänskliga civilisationen att vara helt fri att öppna portaler för andra världar. I detta fall kan en mängd olika alternativ uppstå: maskhål mellan avlägsna delar av vår galax, underutrymmetunnlar mellan galaxer vid universumets yttersta rand, broar mellan förflutna och framtiden, maskhål till andra världar.
Då är framtidens mänsklighet inte rädd för några kosmiska katastrofer, och den kan fritt resa över olika universum och välja en gynnsam livsmiljö. Dessutom, efter att ha räknat ut hur universum föddes och varför de har olika egenskaper, kan supercivilisation börja söka efter färdiga genom svarta hålens halsar och skapa nya världar, mer anpassade för livet och inte mottagliga för alla slags katastrofer.
Så, vad gömmer svarta hål i sig själva? En väg till andra världar, framtidens gränslösa energi, universumets sista andetag eller andra världar?
Det är möjligt att den nuvarande generationen studenter och skolbarn vet svaret på några av dessa frågor. Vi kan bara vänta på det spännande ögonblicket när astronomer äntligen kommer att kunna börja direkt studera "kandidater för gravitationskollapsar."
Oleg FAYG