Квантовая черная дыра

Квантовая черная дыра
Quantum black hole (Квантовая черная дыра)

Квантовая черная дыра - чёрная дыра имеющая планковскую массу, размер и плотность.

Содержание

Определение квантовой черной дыры

Предполагается, что в результате ядерных реакций могут возникать устойчивые макроскопические чёрные дыры, так называемые квантовые чёрные дыры. Для математического описания таких объектов необходима квантовая теория гравитации. Однако из общих соображений весьма явно, что спектр масс чёрных дыр дискретен и существует минимальная чёрная дыра — планковская чёрная дыра. Её масса — порядка 10−5 г, радиус — 10−35 м. Комптоновская длина волны планковской чёрной дыры по порядку величины меньше или равна её гравитационному радиусу. Плотность вещества такой чёрной дыры составляет около 1094 кг/м³ и, возможно, является максимальной достижимой плотностью массы. Физика на таких масштабах должна описываться пока не разработанными теориями квантовой гравитации. Такой объект тождественен гипотетической элементарной частице с (предположительно) максимально возможной массой — максимону. Планковская чёрная дыра, возможно, является конечным продуктом эволюции обычных чёрных дыр, стабильна и больше не подвержена излучению Хокинга. Таким образом, все «элементарные объекты» можно разделить на элементарные частицы (их длина волны больше их гравитационного радиуса) и квантовые чёрные дыры (длина волны меньше гравитационного радиуса). Планковская чёрная дыра является пограничным объектом, можно встретить название максимон, указывающее на то, что это самая тяжёлая из возможных элементарных частиц. Другой иногда употребляемый термин обозначения квантовой черной дыры — планкеон.

Существование квантовых черных дыр

Существующие квантовые чёрные дыры крайне редки, так, как время их существования при неуправляемом процессе крайне мало, что делает их непосредственное обнаружение очень проблематичным.

В настоящее время предложены эксперименты с целью обнаружения свидетельств появления квантовых чёрных дыр в ядерных реакциях. Однако для непосредственного синтеза чёрной дыры в ускорителе необходима недостижимая на сегодня энергия 1026 эВ. Поэтому, в реакциях сверхвысоких энергий могут возникать виртуальные промежуточные чёрные дыры.

Эксперименты по протон-протонным столкновениям с полной энергией 7 ТэВ на Большом адронном коллайдере показали, что этой энергии недостаточно для образования микроскопических чёрных дыр. На основании этих данных делается вывод, что микроскопические чёрные дыры должны быть тяжелее 3,5–4,5 ТэВ в зависимости от конкретной реализации. Если вы думаете, что энергия столкновения элементарных частиц в 7 ТэВ, столь малая величина, то... чтоб достичь столкновения элементарных частиц с такой энергией на адронном коллайдере, нужны огромные затраты энергоресурсов. Что практически не оправдывает суть самого эксперимента "образование микроскопических чёрных дыр или создание макроскопических квантовых черных дыр".

Несмотря на активные исследования теории квантовой гравитации, пока не достигнуты успехи в этих исследованиях. Основная трудность построении заключается в том, что две физические теории, которые теория квантовой гравитации пытается связать воедино — квантовую механику и общую теорию относительности (ОТО), — опираются на разные наборы принципов.

Естественно, образование квантовых черных дыр практически не возможно в Большом адронном коллайдере без сверхмагнетизма и сверхвысокого давления, пусть даже посредством любых ядерных реакций, пусть и сконцентрированных в столь малой точке равной сингулярности. Основным продуктом квантовой черной дыры будет неимоверно огромная энергия, которая при неуправляемом процессе существования квантовой черной дыры уничтожит окружающее пространство, разделив попавшие в гравитационный радиус «элементарные объекты» на элементарные частицы, а элементарные частицы преобразуются в энергию (излучение Хокинга), излучаемую в пространство. Естественно, что Стивен Хокинг представил доклад, в котором он изложил свою точку зрения на разрешение парадокса исчезновения информации в чёрной дыре.

Основной ошибкой - информация исчезает в черной дыре, заключается в словах, что черные дыры взрываются. Допустим, что происходит исчезновение материи, как таковой, и существования информации о бывшей материи, то, взрываясь черные дыры оставляют после себя все о своем существовании до взрыва, следовательно, черные дыры оставляют после себя информацию о существовавшей материи, которая никуда не исчезла, а просто перешла в состояние энергии. А, что энергия ни от куда не возникает и никуда не девается, основной постулат Вселенной, чему противоречит исчезновение информации о материи в черной дыре.

Достаточно вспомнить слова Альберта Эйнштейна: "Высвободив всю энергию из одного только атома, этой энергией достаточно уничтожить планету Земля несколько раз"... Где Эйнштейн намекал на энергию при неуправляемом процессе существования квантовой черной дыры, как уничтожения материи и любой существовавшей материальной информации.

Возможно все-таки обратить неуправляемый процесс квантовой черной дыры в управляемый, что возможно при сверхмагнетизме и управляемом процессе поглощения элементарных частиц, то квантовая черная дыра с гравитационным радиусом вписывающимся в один квадратный миллиметр, может неограниченно снабжать энергией целый континент, поглощая всего один квадратный миллиметр элементарной материи на соответственно огромное излучаемое количество энергии.

Квантовым черным дырам присущи все процессы и свойства черных дыр, где одно из свойств, замедление течения времени возле непосредственной близости от гравитационного радиуса, интересующее ученых больше всего, даже больше чем неограниченное получение энергии, посредством стабильного существования этого объекта. Хотя искривление пространства-времени в рамках общей теории относительности, неограниченная энергия, создание пространственной «перемычки» (в современной терминологии кротовая нора), квантовая гравитация, частицы всего - бозона Хиггса, и существования Вселенной до и после Большого взрыва, более важнее чем изменение свойств течения времени вроде пресловутой "машины времени", что в принципе возможно при управляемом процессе существования сверхбольшой квантовой черной дыры, в триллионы раз превосходящую планковскую величину.

Родители квантовых черных дыр

Когда Альберт Эйнштейн предложил знаменитую теорию относительности в 1905 г. В центре его теории - картинка, понятная даже ребенку. Эта теория стала ярчайшим выражением мечты, владевшей Эйнштейном с 16 лет... И сам Альберт Эйнштейн говорил о своей теории относительности: "Если моя теория понятна даже ребенку, то она исключительно верна"!

Квантовые дыры прекрасно вписываются в теорию относительности Эйнштейна, но зарождение квантовых черных дыр, и их существование необъяснимо и спорно. Хотя очевидно, что родителями квантовых черных дыр являются сверхмассивные черные дыры, черные дыры, а также блуждающие сверхмассивные или обычные черные дыры, при столкновении с элементарной материей (астрономическими объектами).

Чтобы рассмотреть квантовые черные дыры, понять их механизм и физику существования, надо знать историю образования квантовых черных дыр. Каждому известно, что Вселенная зародилась из-за большого взрыва в точке сингулярности, из после образовавшегося облака первородного газа - Водорода, из звезд первого уровня, из туманностей от взрыва суперновых (умирающих звезд первого уровня). Вселенная существует в таком виде сегодня, какой представлена сегодня, из прошлого.

Большой взрыв

Экстраполяция наблюдаемого расширения Вселенной назад во времени приводит при использовании общей теории относительности и некоторых других теорий к бесконечной плотности и температуре в конечный момент времени в прошлом. Более того, теории не дают никакой возможности говорить о чём-либо, что предшествовало моменту Большого взрыва, а размеры Вселенной тогда равнялись нулю — она была сжата в точку. Это состояние называется космологической сингулярностью и сигнализирует о недостаточности описания Вселенной классической общей теорией относительности. Насколько близко к сингулярности можно экстраполировать известную физику, является предметом научных дебатов, но практически общепринято, что допланковскую эпоху рассматривать известными методами нельзя.

Многие учёные полушутя-полусерьёзно называют космологическую сингулярность «рождением» (или «сотворением») Вселенной. Невозможность избежать сингулярности в космологических моделях общей теории относительности была доказана в числе прочих теорем о сингулярностях Р. Пенроузом и С. Хокингом в конце 1960-х годов. Существование сингулярности является одним из стимулов построения альтернативных и квантовых теорий гравитации, которые стараются разрешить эту проблему.

Согласно теории Большого взрыва, дальнейшая эволюция зависит от экспериментально измеримого параметра — средней плотности вещества в современной Вселенной. Если плотность не превосходит некоторого (известного из теории) критического значения, Вселенная будет расширяться вечно, если же плотность больше критической, то процесс расширения когда-нибудь остановится и начнётся обратная фаза сжатия, возвращающая к исходному сингулярному состоянию. Современные экспериментальные данные относительно величины средней плотности ещё недостаточно надёжны, чтобы сделать однозначный выбор между двумя вариантами будущего Вселенной.

Хотя есть ряд вопросов, на которые теория Большого взрыва ответить пока не может, однако основные её положения обоснованы надёжными экспериментальными данными, а современный уровень теоретической физики позволяет вполне достоверно описать эволюцию такой системы во времени, за исключением самого начального этапа — порядка сотой доли секунды от «начала мира». Для теории важно, что эта неопределённость на начальном этапе фактически оказывается несущественной, поскольку образующееся после прохождения данного этапа состояние Вселенной и его последующую эволюцию можно описать вполне достоверно.

Звезды первого уровня, сверхзвезды

The first superstar (Первые сверхзвезды)
Simulation of explosion a Supernova (Симуляция взрыва Сверхновой)

Миллионы лет Вселенная была громадным водородным облаком, возникшим в результате большого взрыва, но внутри облака происходило нечто удивительное, ударные волны после большого взрыва создавали вихри и водовороты, что образовывало более плотные сгустки водорода. С течением времени все больше и больше водорода втягивалось в громадные газовые шары, вращаясь и все больше разогреваясь, эти шары достигли таких температур и плотности, что вспыхнули. Так родились звезды первого уровня, сверхзвезды.

Масса и размеры столь грандиозны, а время существования этих звезд, столь быстротечно, как и их интенсивная яркость. Эти сверхзвезды голубого цвета, так, как в них присутствует только водород, и синтезируется в ядре более тяжелый газ - гелий. Температура этих звезд самая высокая, 30 000—60 000 К, свет этих звезд освещает ярко всю Вселенную. Но самое основное в существовании сверхзвезд, это все-таки малое время их жизни, максимум 5-6 миллиардов лет, и после этого времени звезды взрываются оставляя после себя туманности, особенно неизбежно взрываются звезды такого размера, которые называются суперновыми.

Чтобы увидеть, что происходит в последние минуты жизни сверхновых или суперновых звезд, достаточно взглянуть на звезду, которая умерла миллиарды лет назад. Она огромна, ее смерть сделает возможной жизнь новых звезд и планет, жизнь и создание целой Галактики. За короткое время смерти звезды, можно быть свидетелем самого драматичного и разрушающего момента в космосе, у звезды закончилось водородное топливо, ядерный огонь, который поддерживал ее жизнь, погас...

По мере охлаждения звезда уменьшается, она начинает сжиматься под собственной тяжестью, она обрушивается внутрь себя и взрывается. И взрыв звезды, суперновой, такой яркий, что затмевает свет соседних живущих сверхзвезд. Разлетается бесконечное количество тонн звездного вещества на бесконечно огромное расстояние. Но не только звездную пыль (туманность) оставляет после себя суперновая.

Суперновая оставляет еще после себя железное ядро, сжатое до такой плотности и размера, а гравитация остаточного ядра настолько мощная, что определяется, как черная дыра, но свойственно размерам является сверхмассивной черной дырой.

Сверхмассивные черные дыры

Black hole (Черная дыра)

В 2000 году астрономы сделали одно необычное открытие, результаты которого в корне изменили все представления о возникновении вселенной. Астрономам удалось открыть не сложную взаимосвязь с галактиками и самой разрушительной силой во Вселенной, сверхмассивными черными дырами. Сверхмассивные черные дыры никого не интересовали и не были известны, однако они существуют и являются центральной частью любой галактики.

Основная задача исследователей и ученых заключается в том, чтобы узнать природу и механизм зарождения Вселенной, а так же одним из главных вопросов является зарождение и формирование Галактик. Наша Галактика легко различима на небе, в виде Млечного Пути, фактически, это вращающийся гигантский диск диаметром более 200 000 световых лет, в нем расположено более 200 миллиардов звезд, подобных нашему Солнцу, медленно вращающихся вокруг центра Галактики. Однако Галактика Млечный Путь одна из свыше 125 миллиардов Галактик, различных форм и размеров. Но астрономы не могли дать точного определения природе их возникновения.

Обратив свое внимание на черные дыры, и начав их поиск во Вселенной астрономы получили данные, что центром каждой галактики являются черные дыры. Эти черные дыры невообразимы по своим размерам, по массе они в миллионы раз больше обычных черных дыр, по размерам они сравнимы с солнечной системой. В районе расположения сверхмассивных черных дыр наблюдается очень высокая сила притяжения, за счет повышенной концентрации материи.

Сверхмассивные черные дыры настолько таинственны, что они использовались лишь для объяснения весьма редкого во вселенной феномена – активных галактик. Это один из самых ярких объектов на звездном небе. В этих галактиках прослеживается яркое ядро с фонтанирующего с его боков светящегося вещества. Такое облако светящегося газа с центром из сверхмассивной черной дыры называется Квазаром. Астрономы предполагали, что данное явление являлось результатом действия сверхмассивной черной дыры, притягивающей газ и звезды из своего окружения, как не парадоксально, но черная дыра захватывающая свет, абсолютно невидима, поэтому долгое время их не удавалось подтвердить.

Существование сверхмассивных черных дыр визуально обнаружить черные дыры нельзя, хотя существует метод их косвенного обнаружения, через расчет влияния их гравитации на окружающие звезды, сверхмассивная черная дыра может разгонять звезды до скорости превышающей 500 тыс. км/ч. Измерение скорости звезд в центральной зоне активных галактик, позволило выявить в них черную дыру. Данные полученные при исследовании активной галактики, оказались нечеткими, она располагалась слишком далеко, чтобы получить четкую картину. Но обработав внимание на данные по галактике в «Туманности Андромеды», явно определилось, что в центре статичной галактики была обнаружена повышенная активность звезд, которую могла вызвать только черная дыра.


Есть один признак опознания размеров сверхмассивной черной дыры, это определение скорости вращения периферийных звезд вокруг ядра галактики, и чем выше скорость вращения звезд, тем больше по массе сверхмассивная черная дыра в центре галактики, в чем это соотношение скорости звезд и массы ядра галактики прямо пропорционально.


Это говорит о существовании самой созидательной силы во вселенной, находящейся неподалеку от нас, и в центре нашей Галактики Млечный Путь. И если все таки задать вопрос: Что такое черная дыра? Возможен только один ответ: Черная дыра - объект обладающий сверхмагнетизмом, естественно с присущими ему всеми физическими свойствами по законам Вселенной. Возможно сказать, что такое невозможно, тогда посмотрите на звезды, вернее вглядитесь в ядра звезд и найдёте сходство, с единственной разницей, черная дыра остаток некогда существовавшей звезды, и масса черной дыры говорит о размере породившей её звезды.

Галактики

The scheme of Galaxy (Схема Галактики)
The enlarged scheme of Galaxy (Увеличенная схема Галактики)

Когда ясной темной ночью посмотреть на бескрайние просторы Вселенной, взору предстает широкая белесая полоса, пересекающая звездное небо. Древние греки, наблюдая небо, сравнивали эту полосу с пролившимся молоком и поэтому назвали ее «галаксиас», что значит молочный, млечный. Это название и легло в основу термина «галактика» - Млечный Путь. Особенно хорошо виден Млечный путь осенними ночами, когда он пересекает зенит и делит небо пополам. Он виден на небосводе обоих полушарий Земли, опоясывая небосвод по кругу, но, конечно, одним взглядом с Земли можно окинуть только половину этого кольца – остальная часть скрывается под горизонтом.

Галактика Млечный путь одна из стабильных галактик, но существует во Вселенной активные и умирающие галактики. Активные галактики, это галактики в центре которых существует Квазар, а умирающие галактики, это уничтожаемые галактики своим создателем, сверхмассивной черной дырой, после чего остается блуждающая черная дыра или блуждающая сверхмассивная черная дыра, с разбросанной звездной материей в виде энергии на сотни тысяч световых лет.

Любая Галактика подчиняется законам, и этим законам подчиняется все во Вселенной, есть законы которые мы знаем и о которых еще не задумывались. Галактическое существование, подчиняется законам магнетизма, огромному фундаментальному камню в существовании Галактики. И если просто вспомнить законы Ньютона о гравитации, то никто даже не понимает процесса происходящего в галактическом пространстве. Картина расположения всего вещества в галактике станет настолько понятным, если откроются все механизмы этого огромного мира - Галактика.

Сверхмассивная черная дыра в галактическом ядре, имеет магнитные полюса, магнитные линии, полюсную и перпендикулярную полюсной оси вращения, гравитационный пояс, что влияет на вращение и существование галактических рукавов, которые вращаются зависимо по полюсной и перпендикулярной осей сверхмассивной черной дыры. Галактика, где все вращается зависимо от магнитного поля, подчиняется силе этого магнитного поля, за пределами гравитационного пояса сверхмассивной черной дыры и в его пределах. Даже Солнечная система подчиняется вращению центра галактики Млечный Путь, в основе которой сверхмассивная черная дыра.

Но часто механизм существования галактик переходит в разрушительную фазу, когда галактическое ядро становится активным, и притягивает все галактические объекты к сверхмассивной черной дыре, тогда происходит галактический коллапс. Галактика перестает существовать, как устойчивая система.

Если Галактике предстоит бесславная смерть, то как определить, когда это произойдет?

Кошачий глаз

the phase center Galaxy of Cat's Eye (Фазы центра Галактики в виде кошачьего глаза)
the center Galaxy of Cat's Eye (Центр Галактики в виде кошачьего глаза)
Cat's Eye (Кошачий Глаз)

Стабильность любой галактики можно выяснить по состоянию и виду центра, виду ядра галактики, что является окружающей звездной массой вокруг сверхмассивной черной дыры. Нормальным состоянием галактики является объемное, не плотное, светящееся ядро. Где плотность звездной массы расположена далеко от центра галактики, закручено в рукава скоплений звездной массы.


"Бар (перемычка) — выглядит как плотное вытянутое образование, состоящее из звёзд и межзвёздного газа. По расчётам, главный поставщик межзвёздного газа к центру галактики." - что совершенно не правильно, в данном случае не поставка звездного газа, а поставка звездного вещества к центру активизировавшегося ядра галактики.


Такое наблюдается во многих галактиках, не стоит говорить, что приближение звездной массы к центру галактики грозит коллапсом для звездного вещества, и такое вполне может себя проявить. Появится оптически видимое состояние активности ядра галактики, как называемое Кошачий Глаз. Не надо путать это с планетарной туманностью Кошачий Глаз, активное состояние ядра галактики в виде "Кошачьего глаза" и туманность в виде "Кошачьего глаза" - две разные вещи.


Приведенные пять фаз состояния галактики говорят о активности галактического ядра:

1) Стабильное состояние галактического ядра выглядит, как плотно закрученное скопление звездной массы в виде рукавов, вокруг светлого шаровидного ядра.

2) Начало активности галактического ядра, начало распрямления рукавов, и стремление звездной массы к центру галактики, образовании перемычки, напоминающей Кошачий Глаз.

3) Средняя фаза активности галактического ядра, показывает необратимый процесс притяжения звездной массы к гравитационному поясу сверхмассивной черной дыры.

4 и 5) Заключительные фазы состояния галактического цента подготавливают бывшую некогда спокойную галактику к галактическому коллапсу, стремление остатков галактики к гравитационному поясу сверхмассивной черной дыды.



Интересующее активное состояние ядра галактики в виде "Кошачьего глаза" в начале галактического коллапса, а не последствия звездного коллапса в виде туманности "Кошачий глаз", потому, что будет уже поздно говорить вначале и процессе уничтожения целой галактики, и гибели солнечной системы тоже. Так, как, все астрономические объекты, находящиеся в рукавах галактики, пройдут в гравитационный пояс, и в его пределах будут уничтожены, распылены на элементарные частицы.


Рассматривая процесс образования Кошачьего Глаза в центре Галактики, можно с точностью сказать, что астрономическая материя галактики захватывается гравитацией черной дыры и разделяется на элементарные частицы, которые концентрируются вокруг галактического ядра. Гравитационный захват происходит медленно и размеренно, за счет слабых исходящих релятивистских струй энергии из полюсов черной дыры, удерживающих галактические объекты на достаточном расстоянии, и малыми порциями допускающиеся к уничтожению.


Приближаясь к черной дыре, астрономические объекты разгоняются до световой скорости, и в максимальной близости от зоны сингулярности, расщепляются на элементарные частицы, нагревая черную дыру. За счет термодинамики и уменьшения в размере, черная дыра быстрее производит этот процесс - уничтожения окружающих галактических объектов, превращая всю галактику в элементарные частицы для последующего процесса.


Не существует уже звезд, не существует планет и других объектов вокруг сверхмассивной черной дыры, некогда бывшей созидательной силой, а существует сверхмассивная черная дыра ставшая Квазаром и плотный, яркий пояс из элементарных частиц вокруг гравитационного пояса галактического ядра.


На звездном небе много галактик с активным состоянием ядра, и это заслуживает большего внимания для понимания природы сверхмассивных черных дыр, их состояния покоя, их начала активности, и их перехода в состояние Квазар.

Квазары

Когда материальный объект попадает за гравитационный пояс сверхмассивной черной дыры, он начинает разгоняться до огромной скорости. Скорость, которой достигают все объекты в пределе пояса гравитации, и эта скорость не сопоставима с космическими скоростями. От 180 тысяч до 600 тысяч километров в час и даже во много раз больше этих значений, такова эта скорость, которую можно достичь путем гравитации черной дыры, что даже дойдет и до скорости света, но уже в виде элементарных частиц.


Но это всего половина возможного, что ожидает любой объект попавший за гравитационный пояс черной дыры. Потому, что элементарная материя разгоняется до субсветовой скорости в непосредственной близости от черной дыры, в пределах гравитационного пояса, и под воздействием сверхгравитации. Но и не только гравитация разбивает на элементарные частицы материю, а огромная температура в этом процессе способствует этому, о чем говорит огромная яркость активного ядра Квазара.


Есть еще одна вспомогательная вещица, это образовывающиеся квантовые черные дыры, между элементарной материей и черной дырой. Любому объекту столкнувшимся с черной дырой, предстоит разложиться на элементарные частицы. И это произойдет с любой элементарной материей, как под воздействием квантовых генераторов сфокусированных в одной точке, и при достижении неограниченной мощности, так и от воздействия квантовых черных дыр. Насколько ближе подходит объект к черной дыре, настолько плотно соприкасается с сверхмагнитным веществом, что разделяется на атомы от воздействия излучения квантовых черных дыр и их квантовой гравитации.


Именно квантовые черные дыры инструмент в разложении элементарной материи на элементарные частицы, а после превращения частиц в энергию, а скорость и сверхмагнетизм всего лишь условия. В течении галактического коллапса квазар накапливает вокруг себя достаточное количество элементарной материи, что составляет наружную оболочку, а ядром является разогретая сверхмассивная черная дыра. В определенный момент, когда элементарная материя разогрелась до температуры равной звездной оболочки, при бесконечно огромном давлении, происходит высвобождение энергии в пространство в виде луча, излучения огромной мощности, что излучает черная дыра при создавшихся условиях.


Это излучение настолько интенсивное и мощное, что если попадет на обитаемый уголок, как планета Земля, жизнь исчезнет, а обитаемая планета превратится в безжизненную. Настолько губительное это излучение, что даже из совершено далекой галактики, губительно для всего живого. Этот процесс излучения продолжается до конечного поглощения наружной оболочки, неизбежного перехода массы в энергию посредством квантовых черных дыр. После остается только сгусток материи или одиночно блуждающая черная дыра, все зависит, чья масса больше за время существования Квазара, окружающих бывших звезд в виде элементарных частиц или сверхмассивной черной дыры.


Квантовые черные дыры


С тех пор как почти 100 лет назад задумались об ускорителе элементарных частиц, и 50 лет назад использовали их для решения таких задач, как разрушение атомов, превращения элементов, наблюдение за антивеществом и поиском частиц, ранее не наблюдавшихся в природе. Вскоре исследователи смогут формировать наиболее таинственные объекты Вселенной - черные дыры.


Черные дыры обычно представляются массивными монстрами, способными заглатывать космические корабли и даже звезды. Но дыры, которые будут созданы, дальние родственниками тем астрофизическим "бегемотам". Это микроскопические объекты размером с элементарную частицу. Они не смогут разрывать звезды, не станут господствовать в галактиках или угрожать нашей планете. Но их свойства поразительны: они должны испаряться вскоре после своего рождения, освещая датчики частиц, подобно рождественской елке. Таким образом, они могли бы дать ключ к пониманию связи пространства и времени и к решению вопроса о том, существуют ли другие измерения.

Два типа черных дыр

Первый тип черных дыр: Астрофизические черные дыры являются остатками массивных звезд, которые сколлапсировали под собственным весом. Когда на них падает вещество, они действуют как космические ускорители элементарных частиц, и единственный источник энергии, способный объяснить мощные потоки рентгена и быстрые газовые струи, наблюдаемые у рентгеновских двойных систем, а также преобразующие гравитационную в потенциальную энергию.

Второй тип черных дыр: Микроскопические черные дыры, которые имеют планковскую массу. Они возникли сразу после Большого взрыва при сжатии газовых уплотнений. Если пространство имеет скрытые измерения, то дыры могут рождаться и сегодня, при столкновении быстрых частиц и условиях сверхмагнетизма. Вместо того, чтобы "заглатывать" вещество, они переводят массу материи в квант энергии, испуская излучение и быстро распадаясь.

Энергия квантовой черной дыры

Осознание того, что дыры могут быть маленькими и какие квантовые эффекты могут при этом возникать, приводят к выводам, что энергия у черной дыры с массой выраженной Планком, прямо пропорциональна массе, это достаточно для испускания как безмассовых частиц, типа фотонов, так и массивных - электронов и позитронов. У квантовой черной дыры исходит количество квантов энергии в миллионы раз большее, чем у обычной элементарной частицы, равной по размеру. Почему такое происходит? В принципе квантовая дыра и элементарная частица схожи допустим только размерами, но на этом сходство заканчивается. Квантовая дыра извлекает энергию из окружающего пространства, по средством своих свойств, и покуда существует возможность получать энергию - живет квантовая дыра, а элементарные частицы отдают свою энергию окружающему пространству, естественно все это происходит до определенного предела.


Согласно теории относительности, информация о том, что попало в черную дыру, утеряно навсегда. Однако если дыра испаряется, то что происходит с информацией, содержавшейся внутри? Согласно предположению Хокинга, черные дыры полностью испаряются, уничтожая при этом информацию, что противоречит принципам квантовой механики. Разрушение информации не согласуется с законом сохранения энергии и делает подобный сценарий неправдоподобным. Масса, информация, все при "исчезновении" переходит в энергию.


Предположение о том, что от черных дыр ничто не остается, также неприемлемо. Но самом деле должно быть бесконечное разнообразие типов таких остатков, чтобы черные дыры смогли закодировать всю информацию о своем содержимом. Ведь законы физики гласят, что частота рождения частиц пропорциональна количеству их типов. Значит, остатки черной дыры должны рождаться в бесконечном количестве, в случае, если в природе существование их неустойчивое. И есть еще положение о локальности, согласно которому события в разных точках пространства могут влиять друг на друга только после того, как свет от одного дошел до другого, что неверно, и это до сих пор является камнем преткновения для теоретиков.


При соответствующих условиях две частицы при условиях сверхмагнетизма или сверхдавления, столкнувшись, могут создать квантовую черную дыру. Новорожденная дыра асимметрична, она может вращаться, вибрировать и иметь электрический заряд. Время и масса приблизительны. Энергия квантовой черной дыры в 1 ТэВ эквивалентна её массе около 10-24 кг. Успокаиваясь, квантовая черная дыра излучает гравитационные и электромагнитные волны. Как сказал физик Джон Уилер (John A. Wheeler), "дыра теряет свои волосы", т. е. становится невыразительным объектом, имеющим только заряд, спин и массу. Да и заряд быстро уходит, когда дыра испускает заряженные частицы.


Черная дыра уже не черная: она излучает. Сначала излучение уносит энергию вращения (спин), так что дыра замедляется и принимает сферическую форму. В основном излучение исходит вдоль экваториальной плоскости черной дыры.


Перестав вращаться, черная дыра характеризуется только массой, которая также уносится излучением и массивными частицами, которые испускаются во всех направлениях.


Дыра приближается к массе Планка (минимально возможной массе согласно существующей теории) и становится ничем. Согласно теории струн она начнет испускать струны, т.е. самые фундаментальные частицы вещества.

Созидание квантовой черной дыры

Насколько сильно нужно сжать кусочек вещества, чтобы он превратился в черную дыру? Чем легче тело, тем сильнее нужно на него воздействовать, прежде чем его собственная гравитация станет достаточной для создания дыры. Планеты и люди гораздо дальше от этого предела, чем звезды. Волновая природа вещества препятствует сжатию, частицы не могут быть сжаты до размера меньшего, чем характерная длина их волны, поэтому дыра не может иметь массу менее 10-8 кг. Но если у пространства есть дополнительные измерения, гравитация может существенно усиливаться на малых расстояниях, и объект не придется так сильно сжимать.


За прошедшее десятилетие физики поняли, что нет необходимости в достижении планковской плотности. Теория струн, одна из основных соперниц квантовой теории гравитации, предсказывает, что пространство имеет более трех измерений. Гравитация, в отличие от прочих сил, должна распространяться по всем этим измерениям и поэтому необычайно усиливаться на коротких расстояниях. В трехмерном пространстве сила гравитации учетверяется при уменьшении расстояния между объектами вдвое. Но в девятимерном пространстве гравитация стала бы в 256 раз сильнее. Данный эффект мог бы быть существенным, если бы дополнительные измерения пространства были достаточно большими. Но возможна и более сложная конфигурация дополнительных измерений - компактификация (т. е. свертывание дополнительных измерений), которая дает тот же эффект усиления гравитации и наиболее вероятна, если теория струн верна.


Дополнительный рост гравитации означает, что не осознан истинный масштаб энергии, при которой законы квантовой механики и гравитации смыкаются, когда зарождается черная дыра. Несмотря на то что пока нет экспериментальных подтверждений возможностей БАК для получения макроскопических черных дыр, и подобные идеи не проливают свет на многие теоретические загадки. Но, при сверхмагнетизме верно, что плотность, необходимая для рождения черной дыры, может лежать в достижимых пределах. Только стоит опасаться выделения количества энергии из одной элементарной частицы в условиях сверхмагнетизма, которая будет не сопоставима по своей мощности с термоядерной бомбой в своем превосходстве.


Достаточно взять небольшое количество водорода (единственного газа после момента Большого Взрыва) и при определенных условиях воздействия, зародившиеся квантовые дыры выделят такую энергию из этого объема, которая будет неимоверна разрушительна, и создаст все элементы, рождаемые в центре звезд. И при управляемом этом процессе и сверхмагнетизме, черные дыры различных размеров могли бы выделять безграничное количество энергии из элементарной материи, и даже дадут возможность проникнуть в дополнительные измерения, которые недоступны. И поскольку гравитация, в отличие от прочих сил, простирается в иные измерения, то и черные дыры тоже их чувствуют. Физики могут изменять размер черных дыр, настраивая ускоритель частиц на разную мощность энергии.


Создание черных дыр в ускорителях позволило бы проникнуть в глубины материи. В прошлом столетии физики упорно продвигались к границам микромира: от мельчайших пылинок - к атомам, затем к протонам, нейтронам и, наконец, к кваркам. Если они смогут создавать черные дыры, то достигнут масштаба Планка, который, как полагают, является пределом расстояния, меньше которого сами понятия пространства и длины, и сингулярности, по-видимому перестают существовать. Любая попытка исследовать существование более коротких расстояний, осуществляя столкновения при более высоких энергиях, неизбежно закончилась бы рождением черной дыры. В столкновениях при больших энергиях, вместо того, чтобы дробить вещество на мелкие кусочки, надо стремиться к рождению черных дыр планковского и все большего размера. Таким образом, их появление ознаменует конец всех споров и начало важного направления науке, возникнут новые задачи - исследования дополнительных измерений, времени, энергии и пространства, антигравитации и антиматерии, темной материи и энергии.

"Убийцы" Галактик

"Убийцами" Галактик являются не Сверхмассивные Черные Дыры, а маленькие чудовища, порождаемые сверхмассивной черной дырой, этим безобидным и созидательным монстром Вселенной, размер убийц Галактик равен величине Планка в своем радиусе и массе, это безжалостные и беспощадные убийцы Галактик - Квантовые Черные Дыры, уничтожающие все вокруг себя, преобразующие материю в энергию ради своего существования.

Квантовые черные дыры являются как созидательной силой ВСЕГО, так и являются разрушительной силой всего сущего во Вселенной, посредством Звезд, Сверхмассивных черных дыр, Квазаров, и начального процесса в существовании Вселенной - Большого Взрыва.

См. также

Источники

Ссылки


Wikimedia Foundation. 2010.

Смотреть что такое "Квантовая черная дыра" в других словарях:

  • ЧЕРНАЯ ДЫРА — область в пространстве, возникшая в результате полного гравитационного коллапса вещества, в которой гравитационное притяжение так велико, что ни вещество, ни свет, ни другие носители информации не могут ее покинуть. Поэтому внутренняя часть… …   Энциклопедия Кольера

  • Черная дыра — Общая теория относительности Математическая формулировка ОТО Космология Фундаментальные идеи Специальная теория относительности …   Википедия

  • Сверхмассивная черная дыра — Общая теория относительности Математическая формулировка ОТО Космология Фундаментальные идеи Специальная теория относительности …   Википедия

  • Чёрная дыра — У этого термина существуют и другие значения, см. Чёрная дыра (значения). Изображение, полученное с помощью телескопа «Хаббл»: Активная галактика M87. В ядре галактики, предположительно, находится чёрная дыра. На сни …   Википедия

  • Портал:Астрономия — …   Википедия

  • чёрные дыры — космические объекты, существование которых предсказывает общая теория относительности; согласно теории, чёрные дыры образуются при неограниченном гравитационном сжатии (гравитационном коллапсе) массивных космических тел. Излучение чёрных дыр… …   Энциклопедический словарь

  • Источники по ОТО — Общая теория относительности Введение в ОТО Математическая формулировка ОТО Космология Фундаментальные идеи Специальная тео …   Википедия

  • Гордон (телепередача) — У этого термина существуют и другие значения, см. Гордон. Гордон Жанр Научно популярные и философские беседы Автор(ы) Александр Гордон Режиссёр(ы) Леонид Гюне Производство НТВ Ведущий(е) …   Википедия

  • ФИЗИКА — (от древнегреч. physis природа). Древние называли физикой любое исследование окружающего мира и явлений природы. Такое понимание термина физика сохранилось до конца 17 в. Позднее появился ряд специальных дисциплин: химия, исследующая свойства… …   Энциклопедия Кольера

  • Звездная эволюция — Звёздная эволюция в астрономии  последовательность изменений, которым звезда подвергается в течение её жизни, то есть на протяжении сотен тысяч, миллионов или миллиардов лет, пока она излучает свет и тепло. За такие колоссальные промежутки… …   Википедия


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»