Видео

Транскрипция

Черните дупки са най-голямата колекция от чиста и буйна енергия във вселената

Черните дупки са най-голямата колекция от чиста и буйна енергия във вселената

Ако се приближиш прекалено, ще те погълнат

и ще добавят твоята енергия към тяхната.

И така, енергията бива загубена завинаги.

Или така ли е?

Излиза, че има начин Вселената да се измами,

начин да се захранят цивилизации до самия край на всичко,

или да се направи най-голямата бомба във Вселената.

Но как?

Не знаем ли, че всичката енергия в черните дупки е затворена завинаги, дори светлината?

Това е вярно.

Всичко, което мислиш, че знаеш за най-странното нещо във вселената,

ще стане още по-странно, поради една проста причина.

Черните дупки се въртят!

Защо черните дупки се въртят

Когато много големи звезди умрат,

техните ядра се сплескват под своята гравитация в черни дупки.

Това означава, че нещо много голямо,

се превръща в нещо много малко.

Тоест най-малкото нещо, което може да съществува в нашата вселена.

Но звездите се въртят

и основно свойство на нашата вселена е, че това, което се върти, не иска да спре да се върти.

Това се нарича инерционен момент.

И този инерционен момент не може да изчезне.

Голям обект който се върти и стане по-малък, се върти по-бързо.

Така, със смаляването на ядрото на звездата,

нейната инерция я кара да се върти по-бързо и по-бързо,

докато не се сплеска в черна дупка.

А черната дупка продължава да се върти.

Неимоверно бързо.

Някой от тях се въртят милиони пъти в секунда.

Защо въртящите се черни дупки са специални

Както и като статичните черни дупки,

въртящите се черни дупки имат хоризонт на събитията и сингулярност в ядрото си,

където всичката им маса е концентрирана.

Сингулярността обикновено се описва като безкрайно малка точка без повърхнина

Но точките не могат да се въртят,

затова въртящата се сингулярност не може да бъде точка.

Вместо това, тя е пръстова сингулярност.

Пръстовата сингулярност е като халка без дебилина и повърхнина,

която се върти невероятно бързо

и съдържа всичката маса на черната дупка

Черната дупка се върти толкова бързо,

че изкривява самото време и пространство.

Тя е толкова мощна, че буквално тегли пространството със себе си.

Това създава нов, доста странен регион на пространство-времето - ергосферата,

която заобгражда черната дупка

Ако пространство-времето е напълно изкривено в хоризнота на събитията,

то е само наполовина изкривено в ергосферата.

В ергосферата нищо няма смисъл.

Възможно е да се влезе в нея и после отново да се излезе,

но вероятно не е хубаво преживяване.

Може да си го представите по следния начин:

падането в неподвижна черна дупка е като падане в дупка.

Да бъдеш в ергосферата на въртяща се черна дупка,

е като спираловидно падане в смъртоносен водовъртеж.

Черната дупка придава собствената си кинетична енергия във формата на въртене,

на всичко което се намира в ергосферата

Пръстовата сингулярност те лашка, независимо дали искаш или не.

Там трябва да се движиш по-бързо от светлината, за да стоиш неподвижен

което е невъзможно.

Но тук идва нашата измама.

Можем да откраднем тази енергия.

А има много енергия за крадене.

Как се краде енергия от чудовище

Да вземем свръхмасивната черна дупка в центъра на Млечния път.

От нея можем да откраднем толкова енергия,

колкото излъчват всички звезди в галактиката, взети заедно, за милиард години.

Най-лесният начин да бъде открадната тази енергия, макар и странно,

е да се пусне нещо в черната дупка.

Пръстовата сингулярност ни придава енергия щом влезем в ергосферата,

което прилича на водовъртеж в пространство-времето.

Ако си умен, можеш да използваш водата като предимство

и да плуваш по-бързо от преди.

Това представлява изпращане на ракета в ергосферата

и сключване на сделка с черната дупка:

Ние ѝ даваме маса-енергия, а тя ни дава ротационна енергия.

Но тази сделка не е честна. Ние вземаме повече.

Когато изстрелваш ракета,

ти трансформираш химична енергия в кинетична.

Това прилича на плуване в спокоен водоем.

Но изстрелването на ракета в ергосферата

е като плуване по посока на течението.

Ротационната енергия ти дава много по-силно ускорение от това,

което би постигнал сам.

Ускорението от въртенето на черната дупка е толкова голямо,

че напускаш ергосферата с много повече енергия от тази,

с която си влязъл.

Черната дупка ти отдава малко от своята ротационна енергия

и леко се забавя.

Това очевидно изисква много храна.

За наше щастие, черните дупки не са капризни.

Развила се бъдеща цивилизация би могла да събира астероиди и да ги пуска в черната дупка,

когато се нуждае от енергия.

Но има дори по-добър начин да откраднеш енергия от черна дупка,

и колкото и да е странно,

той включва построяването на най-голямата бомба, която някой може да се надява да създаде:

Бомбата на черната дупка

Необходими са само две неща за да се построи тази бомба:

въртяща се черна дупка и голямо огледало.

Огледалото трябва напълно да обгради черната дупка,

което наподобява Дайсънова сфера,

мегаструктура която събира енергията от звезда.

Но огледалото би било по-лесно за построяване.

Огледалата са по-прости, а черните дупки

са много по-компактни от звезди.

Ако направим огледалото 10 см дебело, металът на голям астероид би бил достатъчен

за черна дупка с масата на нашето Слънце.

Поставим ли огледалото, трябва само да отворим прозорец

и да изстреляме електромагнитни вълни вътре.

Може да си представим какво ще стане след това,

като си представим топка, която е хвърлена срещу стена

и се връща по-бързо от куршум.

Вълните удрят черната дупка със светлинна скорост.

Малка част от тях падат отвъд хоризонта на събитията и изчезва завинаги.

Но много по-голяма част минава през ергосферата,

където черната дупка прилага своята ротационна енергия на тях и ги усилва.

Те започват свръхизлъчващо разсейване,

което са лъскави научни думи означаващи:

“Отскачане между огледало и черна дупка и усилване.”

На всяко отскачане, те стават експоненциално по-силни.

Като отворим няколко прозореца в огледалото,

можем да източваме енергията от вълните докато растат.

На теория бихме могли да използваме това за да построим, за всички практически цели,

безкраен източник на енергия за трилиони години.

Можем и да го гръмнем.

Ако вълните не бъдат пуснати, те ще продължат да се усилват

и да отнемат повече енергия от черната дупка,

докато огледалото се счупи.

Свръхмасивна черна дупка би пуснала толкова енергия колкото супернова,

правейки бомбата най-голямата експлозия

която някое живо същество би могло да се надява да създаде.

Последният дом в умираща Вселена

Красотата на бомбата на черната дупка, процесът на Пенроуз

и свръхизлъчващото разсейване е, че те не са научна измислица.

В далечното бъдеще, това може и да е единствения начин

да се оцелее в умиращата ни Вселена.

Когато всички червени джуджета се охладят

и всички бели джуджета се превърнат в черни джуджета,

Вселената ще стане завинаги тъмна.

Въртящите се черни дупки може и да останат единствените източници на енергия във Вселената,

която животът може да събира.

Ако е така, може последното живо същество един ден да умре

край черна дупка,

което е еднакво страшно и ободряващо.

Оказва се че дори без светлина,

все пак има места където може да се отиде.

Черните дупки са толкова интересни, колкото и загадъчни,

но всъщност знаем изненадващо много за тях.

Използвайки математика, можем да правим изчисления и теории

относно това какво би станало ако паднем в тях.

Ако обичаш математиката,

приятелите ни в Brilliant направиха прекрасен тест за черните дупки,

за да ти помогнат да ги схванеш.

Brilliant е сайт за решаване на задачи, който ти помага да мислиш като учен, помагайки ти между задачите.

Те вземат идеи като тези, разделят ги на малки части,

представят ясно мислене във всяка част

и стигат до интересно заключение.

Ако посетиш Brilliant.org/nutshell или натиснеш хипервръзката в описанието на видеото,

можеш да се регистрираш безплатно

и да научиш всякакви готини неща.

Като бонус за гледащите Kurzgesagt,

първите 688 също ще вземат 20% отстъпка от своето членство.

Ако наистина искаш да научиш за черните дупки и да подкрепиш Kurzgesagt,

това е най-добрият начин.