В статье рассматривается феномен черных дыр, включая последние исследования и экспериментальные данные, полученные в ходе их изучения. Также обсуждается вероятность существования кротовых нор.
Ключевые слова: черные дыры, квантовая механика, общая теория относительности, сингулярность, гравитация, горизонт событий, слияние черных дыр, гравитационные волны, кротовые норы, червоточины, экзотическая материя.
Введение
Черные дыры представляют собой одни из самых загадочных и захватывающих объектов во Вселенной. Их уникальные свойства и экстремальные условия делают их идеальными кандидатами для изучения фундаментальных законов физики. Одной из самых интригующих гипотез является возможность того, что черные дыры могут служить порталами в другие вселенные. Эта идея, хотя и звучит как научная фантастика, имеет под собой определенные теоретические основания и активно исследуется учеными.
Постановка целей и задач:
Цель данной работы заключается в рассмотрении современных теорий и гипотез, связанных с черными дырами и их возможной ролью в межвселенных переходах. Понимание природы черных дыр и их возможных функций не только расширяет наши знания о Вселенной, но и открывает новые горизонты для будущих исследований и технологий. Задачи для нашего изучения:
— рассмотреть, как квантовая механика и общая теория относительности описывают черные дыры;
— проанализировать последние исследования и экспериментальные данные;
— изучить теорию кротовых нор.
Основная часть:
Черные дыры являются уникальными объектами, которые описываются как квантовой механикой, так и общей теорией относительности, но каждая из этих теорий рассматривает их с разных точек зрения. Общая теория относительности, предложенная Альбертом Эйнштейном, описывает черные дыры как области пространства-времени с настолько сильной гравитацией, что ни свет, ни материя не могут покинуть их пределы. В центре черной дыры находится сингулярность, точка с бесконечной плотностью и кривизной пространства-времени. Граница вокруг черной дыры, за которую невозможно вернуться, называется горизонтом событий [1]. Квантовая механика, с другой стороны, описывает поведение частиц на микроскопическом уровне. В контексте черных дыр она рассматривает эффекты, такие как излучение Хокинга. Это излучение возникает из-за квантовых флуктуаций на горизонте событий, которые приводят к созданию пар частиц и античастиц. Одна из частиц может упасть в черную дыру, а другая — улететь, что приводит к медленному испарению черной дыры [2].
Исследования по изучению черных дыр в последние годы значительно продвинулись благодаря новым наблюдениям и экспериментальным данным. К ключевым открытиям можно отнести ближайшую к Земле черную дырку, которую обнаружили ученые из Университета штата Огайо в созвездии Единорога. Она является самой близкой к нашей Солнечной системе, а также одной из самых маленьких известных черных дыр, что требует пересмотра существующей классификации [3].
Рис.1 A0620–00 (V616 Единорога, Nova Mon 1975)
Также одним из значительных открытий стало наблюдение за слиянием чёрных дыр, что не только подтвердило теорию относительности Эйнштейна, но и дало возможность изучить поведение материи в экстремальных условиях. Исследования, проводимые на базе LIGO и Virgo, показали, что такие события могут происходить регулярно в нашей галактике. Когда две черные дыры сливаются, они создают мощные гравитационные волны, которые распространяются по всей Вселенной. Эти волны несут информацию о массе, спине и орбитальных параметрах черных дыр, что позволяет ученым изучать их свойства и эволюцию. Например, изучить, как ведет себя пространство-время вблизи горизонта событий, и как взаимодействуют гравитационные волны с окружающей материей.
Немаловажным событием можно считать столкновение черных дыр с нейтронными звездами. В 2020 году ученые зафиксировали первое такое столкновение, что вызвало мощные гравитационные волны, зафиксированные на Земле. Это предоставило данные о том, как такие события влияют на окружающее пространство-время, что важно для проверки теорий гравитации и общей теории относительности [4].
А что насчет кротовых нор? Кротовые норы, также известные как червоточины, представляют собой гипотетические структуры в пространстве-времени, которые могут соединять удаленные точки Вселенной. Эти теории основаны на уравнениях общей теории относительности Эйнштейна и вызывают большой интерес как среди ученых, так и среди любителей научной фантастики. Основные концепции кротовых норм — это общая теория относительности, согласно которой норы могут существовать как туннели в пространстве-времени, соединяющие две удаленные точки. Туннели могут быть проходимыми, если они заполнены экзотической материей с отрицательной плотностью энергии, которая предотвращает их схлопывание [5]. Вторым немаловажным пунктом является экзотическая материя, обладающая отрицательной плотностью энергии, которая служит для поддержания стабильности кротовой норы. Такая материя создает гравитационное отталкивание, препятствующее схлопыванию кротовой норы под действием гравитации [5].
Однако, несмотря на теоретические обоснования, прямых доказательств существования таких «червоточин» пока нет. С помощью новых телескопов и инструментов ученые пробуют получить более детальную информацию о структуре и свойствах этих загадочных объектов. Возможно, именно благодаря этим исследованиям мы когда-нибудь сможем узнать, являются ли черные дыры действительно порталами в другие вселенные.
Рис. 2 Двумерное сечение (опущены время и одна угловая координата — высота) простой кротовой норы, представляющее собой два устья (отверстия), соединённые горловиной, которые открываются в удалённые друг от друга части Вселенной
Заключение:
Таким образом идея о том, что черные дыры — это порталы в другие вселенные, звучит захватывающе и будоражит воображение. Однако, чтобы превратить эту гипотезу в научный факт, необходимы дополнительные исследования. Пока что это остается одной из самых интригующих загадок космоса.
Литература:
1. Black Holes and the Structure of Space-Time / Maldacena Juan. — Текст: электронный // Элементы: [сайт]. — URL: https://elementy.ru/nauchno-populyarnaya_biblioteka/25531
2. Максим, Н. Ф. Черные дыры: «пожиратели» света, помощники эволюции и двери в другие Вселенные / Н. Ф. Максим. — Текст: непосредственный // Воздушно-космическая сфера. — 2018. — № 1(94). — С. 95–101.
3. Темная лошадка: ближайшую к Земле черную дыру нашли в созвездии Единорога / Воронин Николай. — Текст: электронный // BBC: [сайт]. — URL: https://www.bbc.com/russian/features-56837541
4. Ученые заметили, как черные дыры столкнулись с нейтронными звездами. Это меняет представления о Вселенной. — Текст: электронный // BBC: [сайт]. — URL: https://www.bbc.com/russian/news-57655825
5. Джон, Фаулз Кротовые норы / Фаулз Джон. —: АСТ, 2004. — 407 c. — Текст: непосредственный.
