Видео

Транскрипт

Черные дыры это самые большие хранилища чистой, необузданной энергии во всей вселенной

Если приблизиться чересчур близко, они поглотят вас и добавят вашу энергию к себе в коллекцию.

И таким образом энергия навсегда теряется для нас.

Или нет? Оказывается, есть вселенский чит-код.

Способ генерации энергии для цивилизации до самого конца всего, или создания самой большой бомбы во вселенной.

Но как?

Не учили ли нас, что вся энергия в черной дыре находится в ловушке, даже свет ?

Это правда.

Всё, что мы знаем про самую странную вещь во вселенной станет еще страннее по одной простой причине:

Черные дыры вращаются

Почему черные дыры вращаются?

Когда очень, очень тяжелые звезды умирают, их ядра под действием собственной гравитации сжимаются в черную дыру.

Это означает, что нечто очень большое становится очень-очень маленьким. Самым маленьким, что может быть во вселенной.

Но звезды вращаются.

А основополагающее свойство нашей вселенной утверждает, что штуки, которые вращаются, обычно не хотят останавливать своё вращение.

Мы называем это угловым моментом.

И угловой момент не исчезает.

Большая крутящаяся вещь, которая уменьшается - начинает крутиться быстрее.

Так что, пока ядро звезды сжимается, её угловой момент заставляет её крутиться быстрее и быстрее.

Пока она не превратится в черную дыру.

И чёрная дыра продолжает крутиться. Невероятно быстро.

Некоторые вращаются миллионы раз в секунду.

Почему крутящиеся черные дыры особенные?

Прямо как не-вращающиеся черные дыры,

вращающиеся черные дыры имеют горизонт событий и сингулярность в центре, где сконцентрирована вся их масса.

Сингулярность описывают как бесконечно малую точку без площади и объёма.

Но точки не могут вращаться, так что вращающаяся сингулярность не может быть точкой.

Вместо, это КОЛЬЦЕгулярность

Кольцегулярность это кольцо с нулевой толщиной и без площади, крутящиеся невероятно быстро и вмещающие всю массу чёрной дыры.

Чёрная дыра вращается так быстро, что искривляет само пространство-время.

Она буквально тянет за собой пространство, такой силой она обладает.

Так появляется новый и очень странный регион пространства-времени: Эргосфера, обволакивающая чёрную дыру.

Если в чёрной дыре пространство-время полностью поломаны, то в эргосфере - только наполовину.

В эргосфере ничего не имеет смысла.

Вполне возможно войти в неё и вернуться, но, скорее всего, впечатления будут не из лучших.

Представьте это так: падение в статичную черную дыру это как скатиться в дыру.

Находиться внутри эргосферы вращающейся черной дыры это как закручиваться в воронке к смертельному стоку.

Чёрная дыра передаёт свою кинетическую энергию в виде вращения всему, что войдёт в эргосферу.

Кольцегулярность заставит и вас вращаться в танце, хотите вы того или нет.

Чтобы стоять на месте, необходимо двигаться быстрее скорости света, что невозможно.

Помните чит-код? Так вот. Мы можем украсть эту энергию, и украсть можно очень много.

Возьмём супермассивную чёрную дыру в центре Млечного пути.

Мы можем украсть больше, чем каждая звезда Млечного Пути сможет излучить за миллиарды лет.

Самый эффективный способ украсть эту энергию - это, как ни странно, бросить что-то в чёрную дыру.

Мы уже знаем, что кольцегулярность излучает энергию, которая действует на нас,

…что очень похоже на водоворот, с пространством-временем бегущими по кругу.

Если вы умны, вы можете использовать воду себе на пользу и плыть быстрее обычного.

На практике это означает “отправить ракету в эргосферу и поторговаться с чёрной дырой”:

Мы даём ей немного массовой энергии, а она нам - энергию вращения.

Но это не честная сделка. Нам достаётся больше.

Обычно, если вы запускаете ракету, то обмениваете химическую энергию на кинетическую.

Это все равно что плыть вперёд в бассейне.

Но если запустить ракету в эргосферу, это как плыть по волнам в бассейне с волнами.

Вращательная энергия этих волн даёт гораздо большее ускорение чем то, которое можете произвести вы сами.

Ускорение от вращения чёрной дыры настолько велико, что на выходе из эргосферы энергии будет больше, чем на входе.

Чёрная дыра отдаёт немного энергии вращения и немножко замедляется.

Конечно же на это требуется много еды.

К счастью, чёрные дыры не самые изысканные гурманы.

Продвинутая цивилизация будущего могла бы собирать астероиды и бросать их в чёрную дыру, когда её нужно ещё энергии.

Но есть способ ещё лучше и, как ни странно, это ещё и способ построить самую большую бомбу. Больше, чем кто-угодно может себе представить.

Нам нужно только две вещи, чтобы построить чёрнодырную бомбу: быстро вращающаяся чёрная дыра и большое зеркало.

Зеркало должно полностью покрывать чёрную дыру,

…что напоминает Сферу Дайсона, мега-структуру, которая собирает энергию целой звезды.

Хотя, наше зеркало гораздо проще построить.

Зеркала проще сделать, а чёрные дыры гораздо меньше звёзд.

Если сделать зеркало толщиной 10 см, то металла из одного большого астероида хватило бы на чёрную дыру с массой нашего солнца.

Как только зеркало окажется на своём месте, нам только нужно будет открыть окно и выстрелить в чёрную дыру электромагнитными волнами.

Можно представить что произойдёт дальше, если представить летящий мяч в стену, который возвращается обратно быстрее пули.

Волны попадают в чёрную дыру на скорости света.

Крошечная порция волн попадает за горизонт событий и навсегда исчезает.

Но гораздо большая порция проходит через эргосферу,

…в которой чёрная дыра придаёт им энергию вращения и усиляет их.

Эти волны начинают сверхизлучательное рассеивание. Переводя с научного языка:

“Скачут между зеркалами и чёрной дырой и становятся всё сильнее.”

Каждый такой отскок усиливает их экспоненциально.

Открыв несколько окон в зеркале, мы можем извлечь энергию из волн пропорционально скорости роста.

Это можно теоретически использовать для создания бесконечного источника энергии на триллионы лет.

Ну, или бомбы.

Если волны не выпускать, они будут становиться всё сильнее и сильнее,

…и брать больше и больше энергии от чёрной дыры, пока зеркало не разобьётся.

Супермассивная чёрная дыра испустила бы столько же энергии, сколько и взрыв суперновы,

…что делает взрыв этой бомбы самым большим в истории человечества, будущего и настоящего.

Красота чёрнодырной бомбы, процесса Пенроза и суперизлучательного рассеивания в том, что это не научная фантастика.

В далёком-далёком будущем это может быть единственный способ выжить в нашей умирающей вселенной.

Когда все красные карлики остынут, а все белые карлики станут чёрными, свет вселенной угаснет навсегда.

Вращающиеся чёрные дыры могут быть единственным источником энергии во всей вселенной.

Если это так, то последние существа вселенной однажды окажутся около чёрной дыры.

Что одновременно и пугает и вдохновляет.

Оказывается, что и без света есть куда идти.

Чёрные дыры так же интересны, как они загадочны, но мы уже на удивление много знаем.

С помощью математики мы можем рассчитать и построить теорию о том, как мы погибнем, если упадём в неё.

Если вам интересна математика и самостоятельное исследование этих проблем,

…наши друзья в Brilliant сделали фантастичный опросник по чёрным дырам, чтобы помочь вам разобраться в них.

Brilliant - это сайт с решениями проблем, который научит вас думать как учёный.