Відео

Транскрипція

Чорні діри являють собою найбільші в усьому Всесвіті згустки чистої енергії.

Якщо ви наблизитеся занадто близько, вони вас поглинуть і додадуть вашу енергію до своєї.

І, таким чином, енергія буде втрачена назавжди.

Чи ні? Як виявилося, у Всесвіту є секретний код.

Можливість живити цивілізацію енергією аж до смерті всього, або можливість змайструвати найбульшу бомбу у Всесвіті.

Але як?

Хіба ми не вивчили, що вся енергія захована навіки у чорній дірі, навіть світло?

Це все так.

Якщо ви думали, що знаєте все про найдивніші речі у Всесвіті, то зараз вони стануть ще дивнішими по одній простій причині:

Чорні діри обертаються.

Чому чорні діри обертаються?

Коли дуже-дуже масивні зорі помирають, їхні ядра коллапсують і стають чорними дірами

Це означає, що щось дуже велике стає дуже-дуже маленьким. Найменшим, що може існувати у Всесвіті.

Але зірки обертаються і фундаментальна властивість нашого Всесвіту така, що речі, які обертаються, не хочуть зупинятися.

Це називається моментом імпульсу.

І цей момент імпульсу нікуди не зникає. Великий об’єкт, що обертається та зменшується, починає обертатися ще швидше.

Тож, якщо ядро зорі коллапсує, його момент імпульсу змушує його обертатися все швидше і швидше, поки воно не сколапсує в чорну діру.

І чорна діра продовжує обертатися неймовірно швидко.

Деякі з них роблять мільйони обертів на секунду.

Так само, як і чорні діри, що не обертаються,

…діри, які обертаються, мають горизонт подій і сингулярність у їхньому ядрі, де сконцентрована вся їхня маса.

Зазвичай, сингулярність описують як одну нескінченно малу точку, в якої немає поверхні.

Але точки не можуть обертатися, отже сингулярніст, що обертається, не може бути точкою.

Тому її ще називають кільцевою сингулярністю (рингулярністю)

Кільцева сингулярність - це кільце без поверхні, товщина якого 0 і воно обертається дуже швидко, вміщуючи в собі всю масу чорної діри.

Чорна діра обертається так швидко, що прості і час викривляється.

Вона настільки вона потужна, що буквально тягне простір.

Це утворює нову і дуже дивну область простору-часу: Ергосферу, яка оточує чорну діру.

Якщо простір і час повністю зламані всередині горизонту подій, то в ергосфері вони зламані лише наполовину.

В ергосфері нічого не має сенсу.

В неї можна потрапати та залишити її, проте це відчуття не з приємних.

Це можна уявити так: падіння в статичну чорну діру - це як ковзання вниз по схилу.

Перебування в ергосфері чорної діри, що обертається - це як кружляння вниз по смертельному стоку.

Чорна діра передає свою кінетичну енергію у формі обертання всьому, що потрапляє в ергосферу.

Кільцева сингулярність змусить вас танцювати, незалежно від того, хочете ви цього, чи ні.

Для того, щоб там стояти на місці, потрібно рухатися швидше швидкості світла, що неможливо.

Ось і наш серкретний код: ми можемо взяти енергію з чорної дірки, і там її велечезна кількість.

Як взяти енергію у монстра

Для прикладу візьмемо надмасивну чорну діру в центрі Чумацького Шляху.

Ми б могли взяти з неї стільки ж енергії, скільки випромінюють всі зірки в Чумацькому Шляху за мільярд років.

Найпростіший спосіб взяти енергію - це, якби це дивно не звучало, кинути щось в чорну діру.

Ми побачили, як кільцева сингулярність діє на нас, коли ми входимо в ергосферу,

…що дуже схоже на коловорот, де простір-час мчить навколо нас.

Можна поступити розумно та використати рух води собі на користь, щоб плисти швидше, ніж до цього.

На практиці це означає, що можна послати ракету в ергосферу та здійснити обмін:

Ми даємо чорній дірі масу-енергію, а вона дає нам частину своєї обертальної енергії.

Але це не чесний обмін, ми отримуємо кращі умови.

Зазвичай, під час запуску ракети відбувається обмін енергії хімічної реакції на кінетичну енергію.

Це ніби плисти вперед в спокійному басейні.

Але запуск ракету всередині ергосфери, це - як плавання в басейні із хвилями.

Обертальна енергія хвиль дає набагато більше прискорення, ніж можна отримати, якщо плисти використовуючи лише свої сили.

Прискорення від обертання чорної діри настільки велике, що реката залишить ергосферу зі значно більшою енергією, ніж увійшла в неї.

Чорна діра віддає маленьку частинку своєї обертальної енергії вам, при цьому трішки сповільнюючись.

Очевидно, це потребує багато їжі.

На щастя, чорні діри неперебірливі.

Розвинута цивілізація майбутнього, скоріш за все, буде годувати чорну діру астероїдами, коли їй буде потрібна енергія.

Але є навіть кращий спосіб отримати енергію з чорної діри, і, як це не дивно, він призводить до створення найбілшої бомби, яку можна створити.

Бомба з чорної діри

Нам лише потрібні 2 речі: чорну діру, яка швидко обертається та велике дзеркало.

Дзеркало повинно цілком закривати чорну діру,

… що схоже на сферу Дайсона, мегаконстукцію, яка збирає енергію всієї зірки.

Проте, наше дзеркало легше побудувати.

Дзеркала простіші і чорні діри значно менші за зорі.

Якщо зробити дзеркало товщиною в 10 см, металу з великого астероїда має вистачити для чорної діри масою як наше Сонце.

Коли дзеркало на місці, все що нам потрібно, це відкрити вікно і вистрілити електромагнітними хвилями в чорну діру.

Щоб уявити, що відбудеться далі, уявіть ніби ви кидаєте м’яч в стіну, а він повертається назад швидше за кулю.

Хвилі влучають в чорну діру на швидкості світла.

Невелика частка хвиль впаде в чорну діру і зникне назавжди.

Але значно більша частина пролетить через ергосферу,

…де чорна діра прикладе до них силу свого обертання та підсилить їх.

Тепер вони починають суперяскраве розсіюватися, що словами науки означає:

“Відбиваються від дзеркала та чорної діри та стають сильнішими.”

Кожен раз, коли вони це роблять, їх енергія зростає експоненційно

Відкривши вікно в дзеркалі, можна дістати енергію хвиль так за швидко, як вона зростає.

Чим ми можемо теоретично скористатисия, щоб побудувати практично нескінченне джерело енергії, якого вистачить для всіх можливих практичних застосувань протягом трильйонів років.

Або, ми можемо її підірвати.

Якщо хвилі не випускати, вони продовжать наростати,

… і забирати все більше і більше енергії із чорної діри, до того часу, поки не зруйнують дзеркало.

Надмасивна чорна діра вивільнить стільки ж енергії, як наднова,

…створюючи найбільший вибух, на який тільки спроможні живі істоти.

Останній дім у помираючому Всесвіті

Красота бомби із чорної діри, процесу Пенроуза і суперсяючого розсіювання в тому, що це не фантастика.

У дуже далеком майбутньому це може бути єдиним способом вижити в помираючому Всесвіті.

Після того, як червоні карлики охолонуть і всі білі карлики перетворяться на чорні, Всесвіт стане темним навіки.

Чорні діри, що обертаються, можуть бути єдиним джерелом енергії у всьому Всесвіті, яким може скористатися життя.

Якщо це так,то останні живі істоти в історії Всесвіту можуть закінчити своє життя навколо чорної діри.

Що є однаково лякаючим і захоплюючим.

Виявляється, що навіть без світла, є місця, куди ми можемо податись.

Чорні діри настільки ж цікаві, на скільки і незбагненні, проте, на диво, ми досить чимало про них знаємо.

Використовуючи математику можливо розрахувати, як загине той, хто потрапить в чорну до них.

Якщо ви належите до того типу людей, яких захоплює математика та рорахунки,

…наші друзі на Brilliant створили фантастичну вікторину про чорні діри для того, щоб допомогти краще їх зрозуміти

Brilliant - вебсайт, який навчає думати як науковець скеровуючи вас.

Вони беруть концепти, як цей, розбивають їх на маленькі шматочки, ясно обдумують, та склеюють їх назад в цікаві висновки.

Якщо ви відвідаєте Brilliant.org/nutshell або перейдете по посиланню в описі,ви можете безкоштовно зареєструватися і вивчати інші цікавинки.

Як бонус для глядачів Kurzgesagt, перші 688 людей також отримають 20% знижки на річну підписку.

Якщо ви дійсно хочете вивчати чорні діри та допомогти Kurzgesagt, це саме те, що вам потрібно.