Черные діри фізичного мислення

Черные діри фізичного мышления

Станислав Кравченко За основу візьмемо класичне рішення Шварцшильда для сферичної не обертовою маси: rгр = 2gM/c2. Насамперед, знайдемо граничні решения.

1. Найбільш маленька чорна дыра

Рассчитаем енергію електромагнітного кванта, коли він цей квант сам стане «чорної дырой».

Итак енергія «самосфокусированного» кванта равна:

E = 2p· hw чи E = hс/l,.

где Є - енергія кванта, h — стала Планка, w — кутова частота, l — довжина хвилі, з — швидкість света.

При цьому треба врахувати, що рух щодо замкнутої, у першому наближенні, кругової орбіті, припускає наявність за показ такої «орбіті» режиму стоячих хвиль. Іншими словами, в окружність такий орбіти має вкладатися ціла кількість полуволн. Якщо радіус такий орбіти позначити як rгр, то 2prгр = ½· ln, де n = 1; 2; 3; 4…

Принимая у увагу рішення Шварцшильда rгр = 2gM/c2 чи rгр = 2gE/c4 (E = mc2) і підставляючи до цього рішення вищенаведені формули при n = 1 одержимо добре відомі Планковские величины:

rгр = (2p· hg/c3)½;

E = (2p· hc5/g)½.

Данный розрахунок робить «прозорим» філософське й фізичну сутність фундаментальної довжини. Квант з такою довжини хвилі «ні рухатися», неможливе ні випроменити, ні прийняти цей квант. Будь-який спектр з ультрафіолетової боку обрізаний принципово. У більш загальному, філософському плані фундаментальна довжина виступає тієї теоретичної кордоном пізнання, від якої отримати якусь інформацію вже принципово неможливо. Нижче не «наша физика».

2. Найбільш велика чорна дыра

Первое припущення, яке напрошується саме, те, що все наше Всесвіт є саме така діра. Але, всупереч усьому, спостерігається лише одне примірник Всесвіту, який виглядає не сингулярной точкою і небо з нас чорне. Питання навіть у тому, що що спостерігається Всесвіт мало нагадує сингулярность.

В рішенні Шварцшильда rгр = 2gM/c2 між масою М і граничним радіусом r є лінійна залежність. Щільність речовини є ставлення маси М до займаному обсягу, пропорційному r3. Звідси випливає, що среднераспределенная предколлапсная щільність речовини чорної діри падає пропорційно кубу її розмірів. Що Спостерігається щільності речовини буде відповідати колапс у досить велику, та все ж кінцевих розмірів чорну діру. Тим паче, що про яке «внутрішньому тиску» матерії що спостерігається частини Всесвіту і бути неспроможна. Необхідний задовільний на запитання: чому що спостерігається частина Всесвіту з цілком певної кінцевої і ненульовий щільністю речовини не колапсує, не утворює чорну макси-дыру?

Проверяем:

При ненульовий реальної середньої щільності речовини Всесвіту (за оцінками близько 10−29…10−30 г/см3 чи? r? 10−38…10−39 кг/м3) традиційний підхід вимагає обов’язкового освіти безлічі «реальних чорних макси-дыр» кінцевих размеров:

Rr = 2gMr/c2.

Принимая округлено Mr = ?r· 4/3?Rr3? 4? rRr3 получим:

Rr = 2gMr/c2? 8g? rRr3/c2.

Откуда: c2 = 8g? rRr2 чи c2/8g?r = Rr2, Rr = c/(8g?r)0,5.

Учитывая, що: g? 6,7· 10−11 Н· м2·кг2 получим:

Rr = 3· 108/(8·6,7·10−11·10−39)0,5? 4· 1032[м].

Учитывая, що світловий рік приблизно дорівнює 0,9· 1016 м, одержимо Rr ~ 1016 світлових років — щось, досить близький до добре знайомому. Бентежить одне — розрахунковий радіус стандартної чорної макси-дыры «Вселенської» щільності приблизно такого ж порядку, як і що спостерігається частина Всесвіту, однак у цієї що спостерігається частини, немає навіть натяку на колапс чи сингулярне стан матерії у ній, швидше, навпаки. Що скасує рішення Шварцшильда?

Не приймаючи у увагу відкриті ще Фрідманом антигравітаційні (називатимемо речі своїми іменами) властивості лоренцинвариантной фази вакуумоподобной середовища, у межах традиційного розуміння, задовільного відповіді поставлене запитання нет.

3. Найстрашніше спорное

Однако справжня робота — не потурання оманам. Можливо, для фізика-теоретика чернордырная міфологія і приваблива, але задля філософа. Будь-якому трезвомыслящему людині очевидні внутрішня парадоксальність «чернодырной ідеї» і дивно, що авторитетні фізики ігнорують її. Досить одного — нескінченного часу досягнення горизонту будь-яким матеріальним об'єктом з місця зору зовнішнього спостерігача (інших немає), щоб у 100% впевнено констатувати — у Всесвіті, незалежно від її існування, же не бути сформована жодна чорна діра. Усі «підтвердження» — міфи, спочатку суперечать ОТО. Єдиним розумним дослідженням може лише дослідження предколлапсного стану матерії. Тому вкрай цікаво дослідження поведінка матеріальних об'єктів, суттєва частина речовини якого перебуває у істотно сильному гравітаційному полі стані, де мають місце істотно релятивістські ефекти, зокрема, Ефект Уповільнення Времени.

Естественно, в предколлапсном стані уповільнення часу нічого для будь-якого матеріального об'єкта Всесвіту буде кінцевим. Ефект уповільнення часу має виявлятися, в зокрема і в у цьому, що згадані процеси, що тривають в західних областях зі слабкою гравітацією один проміжок часу, сильна гравітації триватимуть для зовнішнього спостерігача істотно дольше.

И, навпаки, для маси сильному полі будь-яке зовнішнє випромінювання стане більш короткохвильовим (блакитне усунення), ніж мас зовнішніх областей. Інакше кажучи, сильне гравітаційного поля буде «розігрівати» опускающиеся потоки випромінювання та «охолоджувати» висхідні. Або, з іншого, релятивістська маса буде істотно «темнішою», якщо хочете, «холодніше» не релятивістської за тієї ж відносної швидкості (тому самому співвідношенні v/c). З погляду зовнішнього спостерігача кількість зіткнень між частинками релятивистского шару почне падати (падіння внутрішнього тиску). Для самих частинок шару, навпаки, піднаглядним ефектом буде збільшити кількість зіткнень частинок зовнішнього шару в одиницю їх часу (зростання зовнішнього тиску), «побіління», «розігрів» зовнішніх слоев.

Эффект уповільнення часу — єдиний врахований релятивістський ефект. Не менше значення матиме і ефект зміни константи швидкості світла релятивистском шарі стосовно зовнішнім. Фізично це перетворення кінетичної енергії релятивистского шару в енергію гравітації. Для зовнішнього спостерігач це завжди буде «уповільнення» руху частинок релятивистского шару. Енергія зіткнень між частинками релятивистского шару для зовнішнього спостерігача почне падати, що все тим самим падінням внутрішнього тиску. Для самих частинок шару піднаглядним ефектом буде збільшення «швидкості» частинок зовнішніх верств (константою тут не сама абсолютна величина швидкості, а кут нахилу світової лінії частки (відносини v/c), не изменяемый при відсутності взаємодії за зміни кривизни простору), тобто зростання тиску зовнішніх слоев.

Релятивистский ефект Скорочення Довжини призведе до того що, що з зовнішнього спостерігача ефективні розміри частинок релятивистского шару зменшуватимуться. Для самих частинок це завжди буде ефект «збільшення внутрішнього простору», збільшення відстаней між частинками шару і зменшення кількості зіткнень, отже, як і падіння внутрішнього тиску. Отже, сильне гравітаційного поля не стільки «долає» внутрішнє тиск, як його «скасовує». Динамічний рівновагу верств матерії неминуче порушено. Релятивістський шар почне ущільнюватися. Це своє чергу, ще більше збільшить кривизну внутрішнього простору. Відбудеться предколлапс, своєрідний «вибух всередину» з відповідним збільшенням маси релятивистского шару і дедалі більшим наростанням релятивістських ефектів. Вибухова падіння тиску має приводити переходити нейтронного стану матерії «падаючих» верств в звичайне стан протон-электронной суміші, точніше суміші, близькій за складом до сбросовым оболонок наднових. У ідеалі, за нескінченний проміжок часу, її міг стати повністю «релятивістським», компактним, з дуже «холодним» для зовнішнього спостерігача станом звичайного речовини, але з мізерно малими ефективними сечениями елементарних частинок. Для внутрішнього спостерігача зовнішня Всесвіт, навпаки, стане дедалі більше «гарячої», зі «сверхсветовыми» швидкостями і «дивно великими ефективними сечениями» частинок. Оскільки справжній повний колапс вимагає нескінченного проміжку часу будь-яку кінцевий проміжок будь-який матеріальний об'єкт всесвіту будь-який маси може пройти лише кінцеву предколлапсную стадію стискування. Проте неравновесные процеси гравітаційного стискування будуть істотно динамічними і породять серію ударних хвиль, і, і назовні, де релятивістські ефекти виявлені менше, що неминуче призведе до скидання частини зовнішніх верств. Цей скидання так само неминуче зменшить напруженість гравітаційного поля і перезапустит весь вищеописаний механізм предколлапса у напрямі з тією відмінністю, що релятивістський шар здадуть вже істотно перегрітий зовнішньої енергетичної накачуванням. Динамічний рівновагу верств матерії неминуче знову стане порушена вже в інший бік. Після фази стискування (вибуху всередину) неминуче має настати фаза розширення — вибуху назовні. Залишок буде істотною функцією вихідної маси об'єкта. Тільки для дуже масивних об'єктів, при пренебрежимо малої масі сбрасываемой зовнішньої оболонці, існує малоймовірна можливість зберегтися в доти чисто релятивістської фазі. Такі об'єкти спостерігатимуть як дуже компактні освіти зі звичайного речовини, але з дуже серйозним гравітаційним червоним зміщенням спектрів випромінювання. Традиційна астрофізика, не визнає інших пояснень червоного усунення, крім ефекту Доплера, дасть їм істотно більше дійсному розрахункове видалення з відповідним перерахунком мас і светимостей, не замислюючись над сверхочевидной парадоксальністю своїх расчетов.

Однако спостережна астрономія знає як сферичні не обертовою (низкооборотные) маси, а й быстровращающиеся. Тому безсумнівний інтерес представляє предколлапсное стан матерії, обертове з великою кутовий швидкістю. Вирішальну роль тут грати не сферичність геометрії об'єкта, його сплюснустость, «блинообразность». І тут неминучий прорив «перегрітого пара елементарних частинок внутрішнього релятивистского шару з повністю стертою інформацією щодо попередніх станах» лише самих «слабких» місцях — у полюсів із можливим переходом процесу у стаціонарний режим двуструйной генерації. Більшість об'єктів потенційно предколлапсного стану — активні центри галактик, спостерігаються саме тут стані. Цілком можливо, й ми з вами і справді колись були такий «струменем», а колись же й знову будемо. Нею замикається процес «массооборота» речовини у Всесвіті. Порахувати той процес — гідна Фізика, хоча й сверхсложная завдання, але загипнотизированное більшість воліють «шукати» чорно-білі фантомы.

Список литературы

Демидов В.Є. Час, що зберігається мов дорогоцінність. Глава третя. Годинник всіх і для кожного. НиТ, 1999.

Быковский О.А. «Гравітаційний парадокс» та її рішення. НиТ, 2000.

Носков М. К. Явище запізнювання потенціалу. НиТ, 2000.

Чиняков Р. Етюди Всесвіт. НиТ, 2001.

Торн К. С. Подорож серед чорних дір. Переклад з англійського Елдышева Ю. Н. НиТ, 2002.

Список литературы

Для підготовки даної роботи було використані матеріали із російського сайту internet.