Видео

Транскрипция

Черните дупки са най-мощните и екстремни неща във Вселената и са много

странни и сложни. Какво ще се случи ако паднеш в една, и какво всъщност представляват?

Първо, да обясним времето и пространството: Времето и пространството са като като сцената,

на която се играе театърът на Вселената. Но пространството не е фиксирано и времето не тече

еднакво навсякъде. Накратко, те са относителни. Материята изкривява пространството, а изкривеното

пространство казва на материята как да се движи. Има ли звезди и планети на сцената, то увисва под

тях. Тази деформирана сцена със своите малки изкривявания ни дава гравитацията. Черните дупки

не просто изкривяват сцената, те са като дупки. Места с толкова много маса, че

Вселената създала ‘забранена зона’ където законите се променят.

Повечето черни дупки се формират, когато огромни звезди умрат. Описахме процеса подробно във

видеото ни за неутронните звезди – важното в момента е, че в последните мигове на живота си,

вътрешностите на големите звезди имплодират с близо четвърт от скоростта на светлината. Това

струпва толкова маса толкова плътно, създавайки нещо толкова плътно, че един вид разбива

сцената на Вселената. Черна дупка с 10 слънчеви маси би имала диаметър едва

60 километра.

Ако погледнеш право към черна дупка, тя изглежда като… нищо. Пространството под контрола им

е блокирано от невидима еднопосочна бариера: хоризонтът на събитията. Хоризонтът на събитията

създава обвивка около обем от пространството, който е завинаги закрит от останалата

част от Вселената. Понеже черната дупка деформира пространството толкова, дори

светлината не може да избяга. И щом информацията не може да избяга отвътре,

невъзможно е да кажем как наистина изглежда.

Все пак, можем да наблюдаваме черните дупки заради ефекта им върху материята. Неща могат

да бъдат в орбита около тях, както около слънцето или около планета. Много черни дупки имат дискове

от материя в орбита извън хоризонта на събитията. Заради близката си орбита, тази материя може да

достигне половината от скоростта на светлината и малките сблъсъци и триенето между частици

ги нагряват до милиард градуса, което прави пространството около

тези черни дупки, иронично, зашеметяващо ярко.

Какво би се случило ако се опиташ да доближиш или дори да влезеш в черна дупка? Първо,

ще видиш най-странното криво огледало във Вселената. Материята не е

единственото нещо, което обикаля черните дупки: гравитацията е толкова силна, че и светлината

може да влезе в орбита. Ако кръжиш близо зад хоризонта, във фотонната сфера, накъдето и да

погледнеш, ще видиш… себе си! Право напред е твоя тил, понеже

светлината отскача от тила и прави пълна орбита около черната дупка. Гравитацията също променя

как времето тече. При по-силна гравитация, времето минава по-бавно. Докато ти наблюдаваш

вселената в забързан каданс, тези далеч те виждат в забавен каданс. Ако сега отлетиш

далеч от черната дупка, може да забележиш, че са минали епохи за останалата част от

Вселената, като лудо еднопосочно пътуване в бъдещето, където близките ти са

отдавна мъртви.

Но близо до черна дупка може да бъде много опасно. Предстои болезнена смърт от

‘спагетификация’. Понеже краката ти са значително по-близо до черната дупка от главата ти,

гравитацията ги дърпа повече, достатъчно, за да те разтегне. Докато се спускаш, това се влошава,

дърпането се усилва, тялото ти става по-тънко и дълго, докато от теб не остане само

тънка струйка от гореща плазма, глътната с едно последно всмукване, затрита от съществуване.

Спагетификацията е риск само при по-малки черни дупки, заради малките им

радиуси. Ако отидеш в центъра на някоя галактика и намериш свръхмасивна черна дупка, може и

да преживееш прекосяването на хоризонтът на събитията.

Докато доближаваш хоризонта на събитията, далечен наблюдател няма да види, че си влязъл, а ще види,

че си спрял и започнал да чезнеш. Последната светлина от теб идва бавно нагоре, срещу

хоризонта на събитията. Междувременно, от твоята перспектива, бездната на бялата дупка те среща,

докато светлина от по-малко посоки може да те достигне. Тъмнината те обгражда, докато

Вселената се смалява в мъничка светла точка.

Тук, в хоризонта на събитията, времето и пространството са толкова разбити, че е възможно

истинско пътуване във времето, така че може би е за добро, че нищо не излиза. Ако нещо можеше да

излезе, то би създало всякакви парадокси с пътуване във времето и други вселенски проблеми.

Колкото и страшен да е хоризонтът на събитията, той ни пази от този цирк.

Дали си оцелял дотук не е важно вече, защото предстои сигурна, смазваща смърт

в близкото ти бъдеще. В хоризонта на събитията, пространство-времето е толкова

изкривено, че всяко накъдето и да се движиш, всяко твое „напред“ води

към центъра на черната дупка. Ако се опиташ да тръгнеш нанякъде, ще достигнеш

центъра по-бързо. За да оцелееш най-дълго, трябва да не правиш нищо.

В центъра на черната дупка, намираме сингулярността: една точка с всичката материя,

която прекосила хоризонта на събитията някога, смачкана в безкрайно малка точка. Няма

спомен за нещата, които е погълнала, понеже те изчезват в черната дупка

завинаги. Сингулярността прави всичко еднакво. Всъщност, това обърква вселената по

интересен начин. Направихме цяло видео за този проблем, ако искаш да научиш още. Но

накратко, всичко, което се доближи прекалено, става чернодупкова материя, концентрирана в

сингулярността.

Тази липса на спомен за миналото означава, че черната дупка има само три свойства:

маса, спин, и заряд. Всичко друго е изгубено. В това отношение, те са като елементарни

частици. Това всъщност означава, че всички черни дупки във Вселената са

еднакви. Да, масите им са различни и някои се въртят по-бързо. Но ако

сложим всички сингулярности в магически музей на науката, те ще бъдат идентични, подобно на

електроните.

Но както елементарните частици, свойствата на сингулярностите са просто най-добрият начин да ги

опишем на лист, а не правилно описание на реалността. Днешните теории

за Вселената, именно Теорията на относителността, просто не могат да ги опишат или да ги обяснят.

Изкривяването на пространството става безкрайно, плътността става безкрайна, законите стават

безсмислени. Сингулярността няма повърхност или размер, малко като грешка с разделяне на 0

във Вселената. Затова, сингулярностите може даже да не съществуват, или да са съвсем различни.

Но това е всичко което знаем в момента, от най-добрите предсказания от най-добрата теория

за пространство-времето в момента.

Освен това, общо-взето всичко, което някога си чувал за черните дупки, дори тук, се отнася

до теоретични черни дупки, които не се въртят, защото уравненията им са много по-лесни.

Но черните дупки се раждат от умиращи звезди, които, доколкото знаем, са се въртяли много бързо

в последните си мигове, затова всички черни дупки във Вселената би трябвало да се

въртят в момента. Със страшни скорости, до 90% от скоростта на светлината. Тоест,

наистина, черните дупки са много по-налудничави от репутацията, която им се носи.

Сингулярностите на въртящите се черни дупки са още по-диви. Въртенето ги кара да се разширят

във формата на халка: пръстова сингулярност. Това въртене е толкова мощно, че то дърпа самото

пространство. Това създава нова зона около въртящите се черни дупки, наречен ергосфера,

където е невъзможно да стоиш мирно, колкото и да се мъчиш. Като водовъртеж на

време и пространство, течението е неудържимо и черната дупка те вкарва в орбита, независимо

дали искаш или не.

Добре, а какво ще стане с черните дупки, докато вселената старее около тях? Отново, не

сме сигурни, но имаме някои идеи, базирани на разбирането ни по физика: радиация на Хокинг.

В квантовата теория на полето, вакумът на пространството кипи с квантови флуктуации.

Тези флуктуации създават двойки частици материя и антиматерия от нищото,

които съществуват за кратко, преди да се унищожат взаимно. Случи ли се това близо до хоризонта на

събитията на черна дупка, една от тези частици може да падне вътре, спирайки унищожението.

Избягалата частица е радиация на Хокинг. Масата на тази частица трябва да дойде от

черната дупка, така че с течение на епохите, черните дупки ще се смалят и ще се изпарят.

Радиацията на Хокинг не е това, което пада в черната дупка, а нещо ново, което открадва

маса от нея. Докато черната дупка се смалява, радиацията на Хокинг се усилва, все по-бързо,

докато това, което остава, накрая се изпарява в блясък от високочестотна радиация. Като

атомна бомба. И следва тишина.

Но това няма да се случи още дълго време. Черна дупка с масата на нашето слънце

би имала живот, дълъг 10^67 години. Тоест, след 10,000 милиарда, милиарда, милиарда,

милиарда, милиарда, милиарда години, тя ще изгуби 0.0000001% от своята маса. Но повечето черни дупки

са много по-масивни. Най-масивните черни дупки в центровете на

галактики ще живеят 10^100 години. Колко дълго е това? Представи си пясъчен часовник,

където всяка песъчинка е елементарна частица във Вселената. Всеки 10 милиарда години,

една единствена песъчинка минава през гърлото. Ако изчакаме целия този пясък да изтече,

няма да е минал дори процент от живота на тези черни дупки. Просто не съществува

нищо, което да помогне на мозъците ни да схванат толкова дълъг интервал от време.

Ще разберем ли някога наистина черните дупки? Ще разберем ли какво се случва вътре?

Кой знае. Можем да видим само това, което става отвън, а теориите за вътрешностите им

са сигурно грешни. Но няма нищо лошо в това, да не знаем всичко. Просто означава, че все още

има работа за вършенее, загадки за решаване, и нужда за големи идеи, и именно затова

хората се занимават с наука. Но все пак, знаем със сигурност, че имаме предостатъчно време

да мислим за тях, преди последната черна дупка да изчезне.

[Kurzgesagt разказват за плюшените играчки и плакати, които продават в своя магазин. Линк в описанието!]