Video

Transkrypcja

Czarne dziury są największym składem energii we wszechświecie.

Jeśli znajdziesz się zbyt blisko, pochłoną cię i dodadzą twoją energię do swojej.

Energia ta będzie dla nas stracona na zawsze.

Ale czy na pewno? Wygląda na to, że istnieje pewien trik.

Sposób na zapewnienie energii dla cywilizacji, aż do ostatecznej śmierci wszystkiego, lub na konstrukcję największej bomby we wszechświecie.

Ale jak?

Czyż nie dowiedzieliśmy się, że energia (nawet światło) jest uwięziona w czarnych dziurach na zawsze?

Tak, to prawda.

Wszystko co wiesz o najdziwniejszej rzeczy we wszechświecie, staje się coraz dziwniejsze z prostego powodu:

Czarne dziury się kręcą.

Dlaczego czarne dziury się kręcą

Kiedy bardzo masywne gwiazdy umiera, jej jądro zapada się pod wpływem jej własnej grawitacji, zmieniając się w czarną dziurę.

To znaczy, że coś bardzo dużego staje się bardzo małe. Coś prawie najmniejszego jakiego może być w tym wszechświecie.

Ale gwiazdy się obracają, a podstawowym prawem świata jest, że coś co się obraca nie chce przestać się obracać.

Nazywamy to: momentem pędu.

I ten momentu pędu nie chce tak po prostu zniknąć. Duża kręcąca się rzecz, gdy stanie się mała, kręci się dużo szybciej.

Tak więc, gdy jądro gwiazdy zapada się, jego pęd sprawia, że ​​wiruje coraz szybciej, aż zapadnie się w czarną dziurę.

A czarna dziura wciąż się kręci, niewyobrażalnie szybko.

Niektóre z nich kręcą się miliony razy na sekundę.

Dlaczego obracające się czarne dziury są wyjątkowe

Podobnie jak nie wirujące czarne dziury,

… wirujące czarne dziury mają horyzont zdarzeń i osobliwość przy ich rdzeniu, gdzie skupiona jest cała ich masa.

Osobliwość jest zwykle opisywana jako pojedynczy, nieskończenie mały punkt bez powierzchni.

Ale punkty nie mogą się obracać, więc obracająca się osobliwość (singularity) nie może być punktem.

Zamiast tego jest to kołowa osobliwość (RINGularity)

Kołowa osobliwość to pierścień o grubości zero i bez powierzchni, wirujący niezwykle szybko, zawierający całą masę czarnej dziury.

Czarna dziura wiruje tak szybko, że przekształca przestrzeń i czas.

Dosłownie ciągnie za sobą przestrzeń, taka jest jej moc.

Stwarza to nowy i bardzo dziwny region czasoprzestrzeni: Ergosfere, która otacza czarną dziurę.

Jeśli przestrzeń i czas są całkowicie zniekształcone w horyzoncie zdarzeń, to są one tylko częściowo zniekształcone wewnątrz ergosfery.

Wewnątrz ergosfery nic nie ma sensu.

Można dostać się do niej, a następnie ją opuścić, ale prawdopodobnie nie jest to przyjemne doświadczenie.

Możesz sobie wyobrazić, że spadanie w statyczną czarną dziurę jest jak ześlizgiwanie się w dół dziury.

Znajdowanie się w ergosferze wirującej czarnej dziury jest jak spirala w dół po śmiertelnym drenie.

Czarna dziura przenosi swoją energię kinetyczną w postaci rotacji, do wszystkiego, co wchodzi w jej ergosferę.

Kołowa osobliwość zmusza cię do tańca, czy chcesz, czy nie.

Musisz poruszać się szybciej niż prędkość światła tylko po to, aby stać w miejscu, co jest niemożliwe.

Ale oto nasz trik: Możemy ukraść tę energię, jest jej sporo do kradzieży.

Jak ukraść energię potworowi

Przykład: supermasywna czarna dziura pośrodku Drogi Mlecznej.

Moglibyśmy ukraść z niej tyle energii, ile wszystkie gwiazdy w Drodze Mlecznej emitują łącznie w ciągu miliarda lat.

Najłatwiejszym sposobem na kradzież tej energii jest upuszczenie czegoś do czarnej dziury.

Widzieliśmy, że kołowa osobliwość zużywa na nas energię, gdy wchodzimy do ergosfery,

… to jak bycie w wirze wodnym, z czasoprzestrzenią kręcącą się dookoła.

Jeśli jesteś sprytny, możesz wykorzystać wodę na swoją korzyść i płynąć szybciej niż wcześniej.

W praktyce oznacza to wysłanie rakiety do ergosfery i handel z czarną dziurą:

Dajemy jej trochę energii masowej w zamian za część jej energii rotacyjnej.

Ale to jest nieuczciwy handel, my otrzymujemy więcej.

Normalnie, jeśli wystrzelisz rakietę, wymienisz energię chemiczną na energię kinetyczną.

To jest jak pływanie w basenie.

Lecz gdy wystrzelisz rakietę wewnątrz ergosfery, to tak, jakbyś płynął do przodu w basenie z nurtem.

Energia rotacji fal daje o wiele silniejsze przyśpieszenie, niż można normalnie uzyskać .

Przyśpieszenie uzyskane z obrotu czarnej dziury jest tak duże, że opuszczasz ergosferę z o wiele większą energią niż do niej wszedłeś.

Czarna dziura daje ci niewielką ilość swojej energii obrotowej i trochę zwalnia.

Oczywiście wymaga to dużo jedzenia.

Na szczęście czarne dziury nie są wybrednymi zjadaczami.

Zaawansowana cywilizacja przyszłości prawdopodobnie zabierze asteroidy, by wrzucić je do czarnej dziury, aby zwiększyć swoją energię kinetyczną.

Ale jest jeszcze lepszy sposób na zdobycie energii z czarnej dziury, wymaga to zbudowania największej bomby, którą jakakolwiek żywa istota mogłaby zbudować:

Bomba z czarnej dziury

Potrzebujemy tylko dwóch rzeczy do zbudowania bomby z czarnej dziury: szybko wirującej czarnej dziury i dużego lustra.

Lustro musi całkowicie otoczyć czarną dziurę,

…podobnie do Sfery Dysona, mega struktury, która zbiera energię całej gwiazdy.

Chociaż nasze lustro byłoby łatwiejsze do zbudowania.

Lustra są prostsze, a czarne dziury są znacznie bardziej zwarte niż gwiazdy.

Jeśli zrobimy lustro o grubości 10 centymetrów, metal z dużej asteroidy prawdopodobnie wystarczyłby na czarną dziurę o masie naszego Słońca.

Gdy nasze lustro znajdzie się na swoim miejscu, wystarczy otworzyć okno i wystrzelić fale elektromagnetyczne w czarną dziurę.

Możesz sobie wyobrazić, co stanie się dalej, wyobrażając sobie rzucenie piłką w ścianę, która po odbiciu wraca szybciej niż pocisk.

Fale uderzają w czarną dziurę z prędkością światła.

Niewielka część fal spada poza horyzont zdarzeń, aby zniknąć na zawsze.

Ale znacznie większa ilość przechodzi przez ergosferę,

… gdzie czarna dziura oddaje im część swojej energii rotacyjnej i wzmacnia je.

Rozpoczyna się teraz superradiacyjne rozproszenie, które jest naukowym słowem oznaczającym:

“Odbijaniem się między lustrami a czarną dziurą i stawaniem się silniejszym.”

Za każdym razem, gdy się odbiją, stają się coraz silniejsze.

Otwierając niektóre okna w lustrze, możemy wyciągnąć energię z fal tak szybko, jak rosną.

W teorii moglibyśmy stworzyć coś, co byłoby praktycznie nieskończonym źródłem energii przez tryliony lat.

Lub możemy to wysadzić w powietrze.

Jeśli fale nie zostaną uwolnione, będą coraz silniejsze,

… i czerpać coraz więcej energii z czarnej dziury, aż lustro się rozpadnie.

Supermasywna czarna dziura uwolniłaby tyle energii, co supernowa,

co uczyniłoby ją największą eksplozją, jaką mogłaby stworzyć żywa istota.

Ostatni dom w umierającym wszechświecie

Piękno bomby z czarnej dziury, proces Penrose’a i rozproszenie superradiacyjne polega na tym, że nie jest to science-fiction.

W dalekiej przyszłości może to być jedyny sposób na przetrwanie w naszym umierającym wszechświecie.

Gdy wszystkie czerwone karły ostygną, a wszystkie białe karły przemienią się w czarne karły, wszechświat zgaśnie na zawsze.

Obracające się czarne dziury mogą być jedynymi źródłami energii w całym wszechświecie, jakie może zebrać.

Jeśli tak, to ostatnia żywa istota może kiedyś zakończyć swoje życie przy czarnej dziurze.

Co jest zarówno straszne i podnoszące na duchu.

Okazuje się, że nawet bez światła, są miejsca, do których możemy się udać.

Czarne dziury są równie ciekawe, co tajemnicze, ale zaskakująco dużo o nich wiemy.

Używając matematyki możemy na przykład obliczyć i wymyślić teorie o tym, jak umrzemy, jeśli wpadniemy do niej.

Jeśli jesteś osobą, która ekscytuje się matematyką,

… to nasi przyjaciele z Brilliant przygotowali fantastyczny quiz o czarnych dziurach.

Brilliant to strona o rozwiązywaniu problemów, która uczy cię myśleć jak naukowiec, prowadząc cię przez problemy.

Biorą takie koncepcje, dzielą je na drobne kawałki, prezentują łatwe rozwiązania w każdej części, a następnie dochodzą do ciekawych wniosków.

Jeśli wejdziesz na Brilliant.org/nutshell lub klikniesz na link w opisie, możesz zarejestrować się za darmo i nauczyć się sporo fajnych rzeczy.

A jako bonus dla widzów Kurzgesagt, pierwsze 688 osób otrzyma również 20% zniżki na swoje roczne członkostwo.

Jeśli chcesz naprawdę nauczyć się o czarnych dziurach i wspierać Kurzgesagt, jest to jeden z najlepszych sposobów, aby to zrobić.