Ақ тесікті анықтадық па?

25 санын алыңыз. 25-тің квадрат түбірі 5 болуы мүмкін, бірақ ол оңай -5 болуы мүмкін. Өріс теңдеулерінің екі шешімі ретінде, қара және ақ саңылаулар сол кезде ғалымдарды толқытты және толқытты, бірақ олардың біреуі ғана танымал болды. Сурет: ESA / V. Бекман.

Қара тесіктер - бұл таңғажайып құбыжықтар. Олар жұлдыздар мен планеталарды Юпитердей жаппай жұлып алып, өздерінің жұмбақ үңгірлеріндегі барлық нәрсені ұстап алуға жетерлік. Оқиғалар көкжиегінен өткеннен кейін ештеңе қашып құтыла алмайды. Біреуі біздің галактикамыздың орталығында, мүмкін түнгі аспанда орналасқан барлық галактикалардың орталығында орналасқан. Олар, сөзсіз, әлемдегі ең күшті заттардың бірі. Дегенмен, біз олар туралы аз білетін болсақ және олар қаншалықты қызықты болса, бұл олардың әріптестері болып табылады, олар қарастыруға одан да қиын және қызықты болады.

1900 жылдардың басында Эйнштейн әлемді жалпы салыстырмалылықпен таныстырғаннан кейін қара тесіктер мен олардың математикалық қарама-қайшылықтары - ақ тесіктер пайда болды. Эйнштейннің өзі оларды алдын ала айтқан жоқ; ол қара саңылаулардың экстремалды табиғатын зерттеу үшін тым табиғи емес деп ойлады. Басқа ғалымдар үшін олар үлкен қызығушылық тудырды.

Өздерінің мәні бойынша қара тесіктер мен ақ саңылаулар өзгешеліктен тұрады (бұл жерде үлкен масса аз кеңістікке дейін конденсацияланады) және оқиға көкжиегі. Олардың өту бағыттарын қоспағанда, олар бір-біріне ұқсас. Қара тесіктер материяны жеп, ештеңе кетпеуге мүмкіндік береді, ал ақ саңылаулар заттар мен энергияның көп мөлшерін бөліп, олардың ішінде ештеңе жүруге мүмкіндік бермейді. Оларға ешқашан кіруге болмайды. Егер қорқақ экипаж ақ саңылауға кіруге тырысса, гамма сәулелерінің айқын күші оларды және олардың кемелерін құртып жібереді. Егер кеме энергияның осы мөлшеріне төтеп бере алатын болса да, ақ шұңқырдың айналасындағы кеңістік уақыты құрылымға енеді, сондықтан ішке кіру үшін қажет үдеу жылдамдығы неғұрлым жоғары болса, соғұрлым жақсырақ болады. Қысқасы, ақ шұңқырға кіру бүкіл ғаламда болғаннан гөрі көп энергияны қажет етеді.

Ақ саңылау жалпы салыстырмалылыққа бағынады және математикалық тұрғыдан дұрыс болғандықтан, бұл практикалық дегенді білдірмейді. Көптеген ғалымдар ақ саңылауларды «мүмкін емес мүмкіндік» деп атайды, демек, оларды жою мүмкін емес, бірақ олар біздің телескоптарымыздан да көрінбейді. Себебі, бұл құбылыс термодинамиканың екінші заңын бұзады: ғаламдағы энтропия әрдайым өзгеріп отыруы немесе өсуі керек.

Энтропия көбінесе хаос деп сипатталады, бірақ оны белгілі бір жүйеде бөлшектер үшін қанша күйге бөлуге болатындығын жақсы түсіндіруге болады. Мысалы, қираған үй - бұл энтропияның өсуі, өйткені бұл қоқыс көптеген басқа құрылыстарды - сарайларды, кітап сөрелерін, қорғандар мен қағаздарды жасау үшін жүре алады, ал үй - бұл бөлшектердің тек ерекше жағдайы. Ғаламның жалпы энтропиясы өсіп келе жатқанда, энтропияның аз, жергілікті төмендеуі орын алуы мүмкін. Бұл жерде қара тесіктер өте жақсы, өйткені олар планеталар сияқты энтропияда аз затты алады және уақыт өте келе кең кеңістікке тарайды, бұл кеңістіктің хаосын арттырады. Ақ саңылаулар, заттың шығуымен бірге, бұл заңды бұзады, өйткені олар жалпы энтропияны төмендетеді. Сондықтан физиктер уақыттың артқа жылжуы мүмкін емес деп тұжырымдайды.

Бірақ бұл әлі де ақ тесіктерді мүмкін емес етпейді.

Стивен Хокинг уақыт өте келе қара саңылаулар олардың массасын төгетінін көрсетті, бұл олардың ішінде мәңгілікке сақталмайтындығын білдіреді. Егер бұл ақпаратты жою мүмкін болмаса, ол қайда кетеді? Ақ саңылаулар кіреді. Үлкен қара тесіктің суреттері: NASA.

Энтропияға сирек түсетін уақыт уақытты өзгертіп, ақ тесік түзуі мүмкін. Жалғыз мәселе - біртіндеп қалпына келтірілгенде, ақ шұңқыр жарылып кетіп, күшті қуат жарылып кетеді. Кейбір ғалымдар дәл осы біздің ғаламды жаратқан деп тұжырымдайды; Үлкен жарылыс математикалық түрде ақ саңылауларға ұқсайды, жалғыз айырмашылық - Үлкен жарылыстың ешқандай ерекшелігі жоқ және ол бір уақытта барлық жерде пайда болды. Бірақ бұл зат пен энергияның неге кенеттен пайда болғанын түсіндіреді.

Кейбір зерттеушілер қара тесік туралы ақпарат парадоксасының жауабы ретінде ақ саңылауларды келтірді - қарама-қайшылық, қара тесігі арқылы жұтылған ақпарат Хокинг радиациясы кезінде біржола жоғалады, бірақ бұл ешқандай ақпарат ешқашан бола алмайтын кванттық механика заңын бұзады деп айтады. жойылсын.

Егер қара тесік ақ тесікпен байланыстырылса, қара тесік тұтынатын барлық заттар мен энергия ақ шұңқырдан не ғаламның басқа бөлігінде, не басқа ғаламда пайда болатын еді. Бұл ақпаратты сақтау мәселесін шешеді. Хокинг бұл теорияны көптеген жылдар бойы қолдады.

Сол сияқты, 2014 жылы теориялық физик Карло Ровелли бастаған топ кеңістіктегі уақыттың шектеулері салдарынан қара тесіктер бұдан әрі буланып кетпейтіндігін және қара тесік кванттық серпілісті (сыртқы қысым) сезініп, айнала алатындығын алға тартты. ақ тесік. Бұл дегеніміз, қара тесіктер олар пайда болған сәтте ақ түсті болады. Алайда, сыртқы бақылаушылар ауырлық күші уақыттың кеңеюіне байланысты миллиардтаған жылдар бойы қара шұңқырды көруді жалғастыруда. Егер бұл теория дұрыс болса, ғаламның алғашқы жылдарында пайда болған қара шұңқырлар кез-келген сәтте ғарыштық сәулелерге немесе сәуленің басқа түріне түсіп өлуге дайын болуы мүмкін.

Шындығында, біз біреуін көрдік.

GRB 060614 орналасқан жер. Бұл жарылыс күннен триллион есе күшті болды. Сурет: Хаббл ғарыштық телескопы

2006 жылы жаздың күндізгі күнінде НАСА-ның Свифт жер серігі аспанның өте таңғажайып аймағында ерекше күшті гамма-сәулелік жарылысты (GRB 060614 деп атады) түсірді. Мұндай жарылыстар екі санаттың біріне - қысқа жарылысқа және ұзақ жарылысқа - түседі және әдетте өте жаңа жарықтармен байланысты болса, GRB 060614 олармен де айналыспады. Ол керемет 102 секундқа созылды, бірақ ешқандай жұлдыздардың жарылуымен байланысты болмады. Гамма-сәулелік жарылыстардың көпшілігі, салыстыру үшін бар болғаны 2-30 секундты құрайды.

GRB 060614 өте аз жұлдыздар жарылыстар немесе ұзақ жарылыстар жасай алатын галактикада орын алды. Астрономдар мен астрофизиктерге бұл гамма-сәуленің жарылуы еш жерде пайда болмай, бірнеше минуттан кейін өздігінен құлап кеткені көрінеді. Бірнеше жылдан кейін ғалымдар GRB 060614 ақ түсті тесік болуы мүмкін деген болжамды енгізді. Бұл ақ түтіктен біз күтуге болатын нәрсені толықтай сипаттайды - күшті, тұрақсыз субстанция материя мен энергия пайда болғаннан кейін көп ұзамай жоғалып кетеді, әдетте оны көру өте кішкентай. GRB 060614 шын мәнінде осындай фантастикалық құбылыс болды деген тұжырымға келу мүмкін емес, қазіргі ғылыми модельдерде не болғанын түсіндіруге болмайды. НАСА ғалымдары гамма-сәуленің жарылуына мүлдем жаңа нәрсе себеп болды деп санайды, өйткені көптеген адамдар байқаулар мен мәліметтерге көп уақыт бөлгеніне қарамастан, олар не себеп болуы мүмкін екенін білмейді. 2006 жылы ашылғаннан бері ондаған телескоптар, соның ішінде Хаббл, оқиғаны зерттеді.

Әзірге біздің ғаламда осы ғажайып заттарды көрдік деп ешкім сенімді түрде айта алмайды. Бірақ біз мынаны айта аламыз: жалпы салыстырмалылық қара тесіктің ерекшелігінде бұзылады. Энергия тығыздығы мен қисықтық жалпы салыстырмалылыққа қара шұңқырдың ішінде болып жатқан нәрсені сипаттаушы бола алмайды. Физика туралы неғұрлым толық білмесек, қазіргі кезде тек ғылыми фантастикада өмір сүретін ақ саңылаулар мен құрт тәрізді заттарды жоққа шығара алмаймыз. Менің ойымша, бір сәтте қара тесіктер де фантастика деп саналған.