: Stretching the Fabric of Space-Time into a Black Hole

Оглавление

Сбросить всё

Английский оригинал	Перевод на русский
Сожалеем, но текст оригинала доступен только зарегистрированным пользователям.	Стягивание ткани пространства-времени в чёрную дыру ilves_ArtO 30.08.14 в 06:07 0
	Одним из следствий общей теории относительности Эйнштейна стало существование областей, в которых пространство-время искривлялось так сильно, что даже луч света попадал в ловушку. ilves_ArtO 30.08.14 в 06:11 0
	Эти области стали называться чёрными дырами, и их изучение - одна из самых увлекательных областей космологии. ilves_ArtO 30.08.14 в 06:11 0
	Применение теории струн к исследованию чёрных дыр является одной из самых существенных частей доказательства в пользу теории струн. ilves_ArtO 30.08.14 в 06:11 0
	Чёрные дыры образуются, как полагают, когда звёзды умирают и их огромная масса коллапсирует внутрь, создавая интенсивные гравитационные поля. ilves_ArtO 30.08.14 в 06:11 0
	Никто не "видел" чёрную дыру, однако учёные отметили гравитационные доказательства, соответствующие их предсказаниям, так что большинство учёных верит, что они существуют. ilves_ArtO 30.08.14 в 06:11 0
	Что происходит внутри чёрной дыры? ilves_ArtO 30.08.14 в 06:12 0
	Согласно общей теории относительности, возможно, что сама ткань пространства-времени искривляется бесконечное число раз. ilves_ArtO 30.08.14 в 06:12 0
	Точка с таким бесконечной кривизной называется пространственно-временной сингулярностью. ilves_ArtO 30.08.14 в 06:13 0
	Если вы проследуете по пространству-времени обратно к большому взрыву, то достигнете сингулярности. ilves_ArtO 30.08.14 в 06:13 0
	Сингулярности существуют также внутри чёрных дыр, как показано на рис. 9-6. ilves_ArtO 30.08.14 в 06:13 0
	Рисунок 9-6: Внутри чёрной дыры пространство-время стягивается в бесконечную сингулярность. ilves_ArtO 30.08.14 в 06:13 0
	Так как общая теория относительности говорит, что искривление пространства-времени эквивалентно силе тяжести, сингулярность чёрной дыры имеет бесконечное притяжение. ilves_ArtO 30.08.14 в 06:14 0
	Любая материя, попадающая внутрь чёрной дыры, будет разорвана этой интенсивной гравитационной энергией при приближении к сингулярности. ilves_ArtO 30.08.14 в 06:14 0
	По этой причине чёрные дыры представляют собой отличную теоретическую основу для проверки теории струн. ilves_ArtO 30.08.14 в 06:15 0
	Обычно гравитация так слаба, что квантовые эффекты не могут наблюдаться, однако внутри чёрной дыры гравитация становится господствующей действующей силой. ilves_ArtO 30.08.14 в 06:15 0
	Теория квантовой гравитации, такая как теория струн, могла бы в точности объяснить то, что происходит внутри чёрной дыры. ilves_ArtO 30.08.14 в 06:15 0
	Что происходит на границах чёрной дыры? ilves_ArtO 30.08.14 в 06:15 0
	Граница чёрной дыры называется горизонтом событий и представляет собой барьер, за который не может выйти даже свет. ilves_ArtO 30.08.14 в 06:17 0
	Если бы вы приближались к краю чёрной дыры, то начали бы проявляться релятивистские эффекты, включая и замедление времени. ilves_ArtO 30.08.14 в 06:17 0
	Для внешнего наблюдателя это выглядело бы так, как будто для вас время начало замедляться и в конце концов остановилось. ilves_ArtO 30.08.14 в 06:17 0
	(Вы, с другой стороны, ничего бы не заметили - до тех пор, пока огромные гравитационные силы чёрной дыры не сплющили бы вас, конечно.) ilves_ArtO 30.08.14 в 06:17 0
	Ранее полагалось, что в чёрную дыру только засасывает вещи, однако физик Стивен Хокинг превосходно показал, что чёрные дыры выделяют энергию, названную излучением Хокинга. ilves_ArtO 30.08.14 в 06:18 0
	(Эта идея была предложена в 1974 г., через год после в той же степени значительного открытия израильского учёного Яакова Бекенштейна того, что чёрные дыры обладают энтропией - термодинамической мерой беспорядка в системе. ilves_ArtO 30.08.14 в 06:18 0
	Энтропия измеряет количество различных способов упорядочить вещи в системе.) ilves_ArtO 30.08.14 в 06:18 0
	Квантовая физика предполагает, что виртуальные частицы постоянно создаются и разрушаются благодаря квантовым флуктуациям энергии в вакууме. ilves_ArtO 30.08.14 в 06:19 0
	Хокинг применил эту концепцию к чёрным дырам и осознал, что если такая пара создаётся вблизи горизонта событий, возможно, что одна из частиц будет затянута в чёрную дыру, а другая нет. ilves_ArtO 30.08.14 в 06:19 0
	Это будет выглядеть подобно тому, что чёрная дыра производит излучение. ilves_ArtO 30.08.14 в 06:19 0
	Для сохранения энергии частица, которая упала в чёрную дыру, должна иметь отрицательную энергию и снизить общее количество энергии (или массы) чёрной дыры. ilves_ArtO 30.08.14 в 06:19 0
	Поведение чёрных дыр имеет целый ряд странных аспектов, многие из которые были продемонстрированы Хокингом в 1970-х: ilves_ArtO 30.08.14 в 06:21 0
	✓ Энтропия чёрной дыры пропорциональная площади поверхности чёрной дыры (области горизонта событий), в отличие от обычных систем, в которых энтропия пропорциональна объёму. ilves_ArtO 30.08.14 в 06:21 0
	Это было открытием Бекенштейна. ilves_ArtO 30.08.14 в 06:21 0
	✓ Если поместить в чёрную дыру больше материи, она станет холоднее. ilves_ArtO 30.08.14 в 06:21 0
	✓ Так как чёрная дыра выделяет излучение Хокинга, из неё выходит энергия, так что чёрная дыра теряет свою массу. ilves_ArtO 30.08.14 в 06:22 0
	Это означает, что чёрные дыры нагреваются, теряя энергию (и, следовательно, массу) более быстро. ilves_ArtO 30.08.14 в 06:22 0
	Другими словами, в середине 1970-х Стивен Хокинг показал, что чёрные дыры со временем испарятся (если ей не "скармливать" больше массы, чем она теряет в энергии). ilves_ArtO 30.08.14 в 06:23 0
	Он проделал это, применив принципы квантовой физики к проблеме гравитации. ilves_ArtO 30.08.14 в 06:23 0
	Поле того, как чёрная дыра уменьшается до размеров длины Планка, становится необходима квантовая теория гравитации, чтобы объяснить, что с ней происходит. ilves_ArtO 30.08.14 в 06:23 0
	Решение Хокинга заключается в том, что в этой точке чёрная дыра исчезает, испуская последнюю вспышку случайной энергии. ilves_ArtO 30.08.14 в 06:25 0
	Это решение приводит к так называемому информационному парадоксу чёрной дыры, так как квантовая механика не позволяет информации теряться, однако не кажется, что энергия при испарении несёт в себе какую-либо информацию о материи, первоначально попавшей в чёрную дыру. ilves_ArtO 30.08.14 в 06:25 0
	Более подробно я обсуждаю этот информационный парадокс чёрной дыры и возможные способы его разрешения в главе 14. ilves_ArtO 30.08.14 в 06:25 0