Добавь сайт в закладки нажми CTRL+D
Всё, что наблюдают астрономы — звёзды, галактики, да и Земля вместе с нами – всё это может находиться внутри одной черной дыры. Откуда вообще взялась идея, что наша Вселенная может быть гигантской черной дырой? Какие аргументы приводят ученые, которые всерьез рассматривают такую возможность? И что это вообще может значить для человечества?
Что такое черная дыра
Начнем с азов, чтобы всем было понятно. Что же такое, эта самая черная дыра? Если совсем по-простому, то это такая область в пространстве-времени, где гравитация, настолько сильна, что ничто, абсолютно ничто, не может оттуда вырваться. Даже свет и тот попадает в эту гравитационную ловушку навечно.
Представьте себе воронку, только не с водой, а с пространством и временем. Все, что оказывается вблизи этой воронки, затягивается все сильнее и сильнее, и вырваться обратно уже не может. Граница этой воронки, та самая точка невозврата, называется горизонтом событий. Пересек ее – и все, обратной дороги нет.
А что же в самом центре этой воронки? А там находится сингулярность – точка, где плотность вещества и сила гравитации становятся бесконечно большими. Это, пожалуй, самое загадочное место во Вселенной, потому что там, как считают учёные, перестают работать все известные нам законы физики.
Кстати, черные дыры бывают разные. Есть звездные – они образуются, когда очень массивные звезды «схлопываются» под действием собственной гравитации, как бы сжимаясь в точку. А есть сверхмассивные – они находятся в центрах большинства галактик, в том числе и нашей. Их масса может быть в миллионы и даже миллиарды раз больше массы Солнца. А еще есть гипотетические первичные черные дыры – они могли образоваться в самые первые мгновения после Большого Взрыва, когда Вселенная была еще совсем молода.
Парадоксы и странности: почему возникла эта гипотеза
Ну хорошо, с черными дырами вроде разобрались. Но причем тут наша Вселенная? Откуда вообще взялась эта идея, что мы можем жить внутри черной дыры?
Есть несколько очень странных вещей, которые никак не укладываются в привычную физическую картину мира. И вот, некоторые ученые считают, что гипотеза о «Вселенной-черной дыре» может помочь эти загадки разгадать.
Одна из таких загадок – это так называемый информационный парадокс черных дыр. В квантовой механике (это раздел физики, который изучает мир на уровне элементарных частиц) есть фундаментальный принцип: информация, как и энергия, не может быть уничтожена. Вот совсем никак.
А теперь представьте, что какой-то объект падает в черную дыру. Вместе с ним туда попадает и вся информация, которая в нем содержится. И что же? Получается, что эта информация исчезает навсегда? Но ведь это противоречит законам квантовой механики. Как же так?
Этот парадокс долгое время ставил физиков в тупик. Пока не появился Стивен Хокинг, тот самый знаменитый ученый в инвалидном кресле, и не предположил, что черные дыры на самом деле не такие уж и «черные». Он доказал, что они медленно «испаряются», излучая энергию. Это излучение так и назвали — излучение Хокинга.
Космологи считают, это излучение Хокинга несет в себе информацию о том, что упало в черную дыру. То есть информация все-таки не исчезает бесследно, а как бы «просачивается» обратно, хотя и в очень искаженном виде.
Еще одно решение информационного парадокса черных дыр предлагает еще одна идея – голографический принцип. Суть в том, что вся информация об объеме пространства может быть как бы «записана» на его границе, как на голограмме.
И как это связано с черными дырами? А вот как: информация о всем, что находится внутри черной дыры, может быть «закодирована» на ее горизонте событий, границе невозврата. То есть черная дыра – это как бы гигантская голограмма, хранящая в себе информацию о своем содержимом.
Пионерами этой идеи были Леонард Сасскинд и Герард ‘т Хоофт, два выдающихся физика-теоретика. Они предположили, что голографический принцип может быть применим не только к черным дырам, но и ко всей Вселенной.
А теперь давайте вспомним про Большой Взрыв – то самое событие, с которого, как считается, началась наша Вселенная. Если мысленно «отмотать» расширение Вселенной назад, то мы придем к точке, где вся материя и энергия были сжаты в бесконечно малый объем с бесконечно большой плотностью. Что очень напоминает сингулярность черной дыры.
И вот тут возникает еще одно совпадение. Если рассчитать размер черной дыры, масса которой равна массе всей наблюдаемой Вселенной, то ее радиус окажется… очень близок к радиусу наблюдаемой Вселенной.
Разные модели «Вселенной-черной дыры»
И вот, на основе всех этих парадоксов и совпадений, некоторые физики начали разрабатывать модели, в которых наша Вселенная – это и есть внутренняя часть черной дыры. Причем черной дыры, которая находится в какой-то другой, «родительской» Вселенной. Давайте посмотрим, что это за модели.
Одна из самых известных – это Шварцшильдова космология. Ее авторы – Радж Кумар Патриа и И. Дж. Гуд – предположили, что наша Вселенная – это пространство внутри черной дыры, которая образовалась в результате коллапса звезды в другой Вселенной. А потом эту идею развил Никодем Поплавски, польский физик-теоретик. Он предположил, что черные дыры – это как бы «входы» в другие вселенные, а наша Вселенная – это «выход» из черной дыры, находящейся в другой вселенной.
Есть и другая модель – «Вселенная-пузырь». Согласно этой модели, наша Вселенная могла возникнуть внутри черной дыры в результате так называемого «отскока» коллапсирующей материи. То есть материя, сжимаясь в черной дыре, не достигает сингулярности, а как бы «отскакивает» от нее и начинает расширяться, образуя новую вселенную.
Существует и модель, предложенная Т. Х. Чжаном, в которой наша Вселенная рассматривается как полностью сформировавшаяся сверхмассивная черная дыра.
А еще есть ударно-волновая космология. В этой модели Большой Взрыв – это не начало всего, а просто взрыв внутри черной дыры, вызванный падением в нее большого количества материи.
Аргументы «за» и «против»
Конечно, у любой теории есть свои сторонники и противники. Какие же аргументы приводят те, кто верит в «Вселенную-черную дыру»?
- а) эта теория помогает решить информационный парадокс. Если Вселенная – это черная дыра, то информация никуда не исчезает, а просто остается внутри нее, «записанная» на горизонте событий.
- б) эта теория дает возможное объяснение происхождения Вселенной. Большой Взрыв – это не какое-то уникальное событие, а просто «обратная сторона» черной дыры.
- в) эта теория может объяснить, почему Вселенная расширяется с ускорением. Обычно для этого привлекают загадочную «темную энергию», но в модели «Вселенной-черной дыры» ускоренное расширение может быть естественным следствием ее внутреннего устройства.
Но есть и серьезные аргументы «против»:
- Самый главный – это отсутствие прямых наблюдательных доказательств. Пока что все это – лишь теоретические построения, которые очень сложно проверить экспериментально.
- Для того, чтобы эта теория работала, приходится выходить за рамки Стандартной модели физики и Общей теории относительности – двух наиболее проверенных теорий на сегодняшний день.
- Очень сложно придумать эксперимент, который мог бы подтвердить или опровергнуть эту гипотезу.
Так что, возможно, эта теория так и останется лишь красивой абстрактной моделью, не имеющей ничего общего с реальностью.
Что это значит для человечества
Ну хорошо, допустим, мы действительно живем внутри черной дыры. И что? Как это меняет нашу жизнь? Да, в общем-то, никак. Мы не почувствуем никакой разницы. Вся наша повседневная жизнь останется прежней. Но вот представление о Вселенной и о нашем месте в ней… это может измениться кардинально.
Мы – не просто жители маленькой планеты на окраине ничем не примечательной галактики. Мы – часть чего-то гораздо большего, грандиозного, непостижимого. Возможно, наша Вселенная – это лишь одна из бесчисленного множества других вселенных, которые, как матрешки, вложены друг в друга, образуя бесконечную «мультивселенную».
А это уже заставляет задуматься о природе реальности, о том, что такое пространство и время, о том, есть ли предел у познания.
Поделись видео:
