Форум предназначен для обсуждения тем, касающейся , уфологии, эзотерике, необъяснимому. А так же науки, истории и т.д.
 
ФорумФорум  Правила форума  ЧаВоЧаВо  ПоискПоиск  ПользователиПользователи  ГруппыГруппы  Наша группа VK  РегистрацияРегистрация  ВходВход  

 

 Чёрная дыра-Что такое

Предыдущая тема Следующая тема Перейти вниз 
АвторСообщение
Cephei
Admin
Admin
avatar



Реальное имя : Алексей
Сообщения : 193
Репутация : 7
Дата регистрации : 2011-02-16
Возраст : 25

СообщениеТема: Чёрная дыра-Что такое   4th Март 2011, 11:21

Черные дыры



Черные дыры — один из самых необыкновенных объектов, предсказываемых
общей теорией относительности Эйнштейна. У черных дыр интересная
история, поскольку они преподнесли теоретикам немало сюрпризов,
приведших к лучшему пониманию природы пространства-времени.

Давайте начнем с теории всемирного тяготения Ньютона. Силу
гравитационного притяжения мы испытываем прямо здесь, на поверхности
земли. Если подбросить камень, он упадет под действием земного
притяжения. А можно ли подбросить камень с такой скоростью, чтобы он на
Землю не вернулся? Можно. Если запустить камень со скоростью выше второй
космической скорости (около 11 км/с), он покинет гравитационное поле
Земли. Эта «скорость выхода» зависит от массы и радиуса земного шара.
Если бы Земля при ее нынешнем радиусе была массивнее или имела бы
меньший радиус при ее нынешней массе, скорость выхода была бы выше.
Возникает вопрос: что будет, если плотность и масса космического тела
настолько велики, что скорость выхода из его гравитационного поля выше
скорости света? Ответ: такое тело будет представляться внешнему
наблюдателю абсолютно черным, поскольку свет его покинуть не может.
Например, звезда с радиусом меньше, чем



где GN — постоянная Ньютона, а с — скорость света в вакууме, будет выглядеть абсолютно черной.

Для тех, кто не разбирается в формулах, приведу несколько примеров.
Чтобы тело, масса которого равна массе Земли, превратилось в черную
дыру, оно должно иметь радиус меньше сантиметра. Тело с массой Солнца
должно сжаться до диаметра меньше километра. На это еще в конце
XVIII века указал Пьер-Симон Лаплас, но тогда никто не придал этому
особого значения.

С появлением в 1905 году специальной теории относительности у нас
появилось понимание того факта, что скорость света в вакууме — не
рядовая скорость. Это космический предел: ничто не может двигаться
быстрее света. Теория относительности Эйнштейна также учит нас, что
пространство и время тесно взаимосвязаны. Для наблюдателей, движущихся
друг относительно друга, время течет с разной скоростью. Предположим, вы
стоите на улице и смотрите на проезжающие машины. Для водителей машин
время течет чуть медленнее, чем для вас, и несколько иначе. Предположим,
вы видите, как два светофора в разных концах улицы одновременно
переключаются на красный. Для водителей же они переключатся не
одновременно. Это получается после того, как мы учтем время, которое
требуется свету, чтобы пройти расстояние от светофора до наблюдателей. И
для вас, и для водителей свет движется с одинаковой скоростью, но время
для них течет медленнее. То есть, время относительно, а скорость света
абсолютна. Это противоречит нашим интуитивным представлениям о мире, так
как эффект этот на нас практически не сказывается, поскольку мы обычно
путешествуем на скоростях, которые очень далеки от скорости света, а
время измеряем не с абсолютной точностью. Однако в ускорителях
элементарных частиц этот эффект наблюдается постоянно. При скоростях,
близких к скорости света, частицы живут значительно дольше.

Пространство и время объединяются в единую концепцию
пространства-времени. Время воспринимается по-разному двумя
наблюдателями, движущимися друг относительно друга. Однако оба
наблюдателя воспринимают одно и то же пространство-время. Имеются точные
формулы, позволяющие нам связать наблюдения этих двух наблюдателей.

Теперь вернемся к гравитации. Она обладает очень важным свойством,
которое открыл еще Галилей: все тела падают одинаково, если не учитывать
сопротивление воздуха. В безвоздушном пространстве пушинка и камень
упадут на землю одновременно. В случае действия других сил это не так. В
электрическом поле заряженная частица будет двигаться иначе в случае
изменения ее массы или заряда. В теории всемирного тяготения Ньютона
причина, по которой все тела движутся под воздействием гравитационных
сил одинаково, сводится к тому, что сила гравитационного притяжения
пропорциональна массе тела. Иногда это называют «принципом
эквивалентности».

Эйнштейн осознал, что теория Ньютона противоречит теории
относительности, поскольку согласно ньютоновской теории гравитационное
взаимодействие между телами передается мгновенно. В 1915 году Эйнштейн
решил эту проблему таким образом, что из этого решения естественным
путем вытекает и принцип эквивалентности. Свою новую концепцию Эйнштейн
назвал общей теорией относительности. Он предположил, что гравитация
возникает вследствие искривления пространства-времени. В искривленном
пространстве-времени частицы движутся по кратчайшим траекториям.
Изначально параллельные линии таких траекторий в искривленном
пространстве-времени могут сближаться. Например, два земных меридиана на
пересечении с экватором параллельны, однако по мере удаления от него
они сближаются и, в конечном итоге, пересекаются в точке Северного
полюса. Конфигурация пространства-времени зависит от материи,
перемещающейся в нем. Общая теория относительности подразумевает, что
темп времени зависит от гравитационного поля. Следовательно, два жильца
одного дома, обитающие на первом и последнем этажах, воспринимают ход
времени по-разному. Для обитателя первого этажа время течет чуть
медленнее, чем для обитателя верхнего этажа. Для земных зданий этот
эффект пренебрежимо мал и составляет порядка 10–15 секунды за
секунду. Главное, что нам нужно усвоить, это то, что массивные тела
стягивают пространство-время на себя. В частности, вблизи массивных
объектов время течет медленнее, чем на удалении от них.

Физики всегда стремятся сначала разобрать простейшие ситуации.
Поэтому в 1916 году, вскоре после открытия общей теории относительности,
молодой немецкий физик Карл Шварцшильд (Karl Schwarzschield) нашел
простейшее сферически симметричное решение уравнений Эйнштейна. Это
решения описывает частный случай искривления геометрии
пространства-времени под воздействием точечной массы. Однако, вместо
геометрии, давайте обратим внимание на другой их аспект: темп хода
стационарных часов. Часы на поверхности Солнца идут на одну миллионную
медленнее, чем удаленные от Солнца часы. Часы на поверхности нейтронной
звезды идут со скоростью 70% от скорости часов вдали от нее. Здесь
налицо уже весьма значительный эффект расхождения во времени. Так вот,
решение Шварцшильда подразумевает, что часы в «центре» точечной массы
вообще остановились бы. Поначалу физики сочли это «нефизическим»
парадоксом, следствием слишком упрощенного анализа.

Дальнейшие расчеты показали, однако, что речь в решении Шварцшильда
идет даже не о некоем условном «центре», а о целой идеальной сфере.
Путешественник, пересекающий границы этой сферы и попадающий внутрь нее,
не испытывает ничего странного или необычного — для него время течет
по-прежнему. А вот для сторонних наблюдателей за пределами этой сферы,
принимающих сигналы от падающего внутрь сферы путешественника, любые
сигналы от него будут неуклонно замедляться, пока не исчезнут, как
таковые, при пересечении им поверхности сферы. Поверхность, на которой
стационарные часы замедляются до нуля, принято называть сферой
Шварцшильда или «горизонтом». Возврата из-за горизонта нет. Наблюдатель,
пересекший его и попавший внутрь сферы, обратно не выберется и будет
неизбежно поглощен сингулярностью в ее центре. «Сингулярность» — это
область сверхвысокого искривления пространства-времени, и путешественник
в ней попросту исчезнет и будет раздавлен огромной гравитационной
силой. Выясняется, что размер черной дыры согласно теории Эйнштейна
описывается все той же формулой, предложенной еще Лапласом в рамках
механики Ньютона, однако ее физическая интерпретация в корне меняется.

Черные дыры могут образовываться в результате астрофизических
процессов, когда у звезд с массой, на порядок превышающей массу Солнца,
кончается термоядерное топливо, и они обрушиваются внутрь себя под
действием гравитационных сил. Имеется достаточно данных наблюдений,
свидетельствующих о реальности существования таких черных дыр во
Вселенной. С астрофизической точки зрения обнаруженные черные дыры
подразделяются на две категории. Первый тип — это черные дыры,
образовавшиеся в результате коллапса массивных звезд и обладающие
соответствующей массой. Поскольку черные дыры кажутся нам реально
черными, наблюдать их крайне сложно. Если посчастливится, мы можем
увидеть лишь шлейф газа, затягиваемого в черную дыру. Разгоняясь при
падении, газ разогревается и испускает характерное излучение, которое мы
только и можем обнаружить. Источником газа при этом является другая
звезда, образующая парную систему с черной дырой и обращающаяся вместе с
ней вокруг центра масс двойной звездной системы. Иными словами, сначала
мы имели обычную двойную звезду, затем одна из звезд в результате
гравитационного коллапса превратилась в черную дыру. После этого черная
дыра начинает засасывать газ с поверхности горячей звезды. Второй тип —
это гораздо более массивные черные дыры в центрах галактик. Их масса
превышает массу Солнца в миллиарды раз. Опять же, падая на такие черные
дыры, вещество разогревается и испускает характерное излучение, которое
со временем доходит до Земли, его-то мы и можем обнаружить.
Предполагается, что все крупные галактики, включая нашу, имеют в центре
свою черную дыру.

Однако основным предметом нашего разговора является не астрофизика
черных дыр, а исследование их влияния на структуру пространства-времени.

Согласно теории Эйнштейна черная дыра представляет собой бездонный
провал в пространстве-времени, падение в который необратимо. Что упало,
то пропало в черной дыре навеки.

У черных дыр очень интересные свойства. После коллапса звезды в
черную дыру ее свойства будут зависеть только от двух параметров: массы и
углового момента вращения. То есть, черные дыры представляют собой универсальные
объекты, то есть, их свойства не зависят от свойств вещества, из
которого они образованы. При любом химическом составе вещества исходной
звезды свойства черной дыры будут одними и теми же. То есть, черные дыры
подчиняются только законам теории гравитации — и никаким иным.

Другое любопытное свойство черных дыр заключается в следующем:
предположим, вы наблюдаете процесс, в котором участвует черная дыра.
Например, можно рассмотреть процесс столкновения двух черных дыр. В
результате из двух черных дыр образуется одна более массивная. Этот
процесс может сопровождаться излучением гравитационных волн, и уже
построены детекторы с целью их обнаружения и измерения. Процесс этот
теоретически просчитать весьма непросто, для этого нужно решить сложную
систему дифференциальных уравнений. Однако имеются и простые
теоретические результаты. Площадь сферы Шварцшильда получившейся черной
дыры всегда больше суммы площадей поверхностей двух исходных черных дыр.
То есть, при слиянии черных дыр площадь их поверхности растет быстрее
массы. Это так называемая «теорема площадей», она была доказана Стивеном
Хокингом (Steven Hawking) в 1970 году.


«Чёрная звезда» Мичелла

Концепция массивного тела, гравитационное притяжение которого настолько велико, что скорость, необходимая для преодоления этого притяжения (вторая космическая скорость), равна или превышает скорость света, впервые была высказана в 1784 году Джоном Мичеллом в письме, которое он послал в Королевское общество. Письмо содержало расчёт, из которого следовало, что для тела с радиусом в 500 солнечных радиусов и с плотностью Солнца вторая космическая скорость на его поверхности будет равна скорости света.[8] Таким образом, свет не сможет покинуть это тело, и оно будет невидимым. Мичелл предположил, что в космосе может существовать множество таких недоступных наблюдению объектов. В 1796 году Лаплас включил обсуждение этой идеи в свой труд «Exposition du Systeme du Monde», однако в последующих изданиях этот раздел был опущен. Тем не менее, именно благодаря Лапласу эта мысль получила некоторую известность.

Структура пространства-времени





Все эти идеи глубоко затрагивают наши представления о структуре
пространства-времени. Обратите внимание, что начали мы с теории
поведения частиц на сферической плоскости, ограничивающей черную дыру,
то есть имели дело с 2+1 пространственно-временными измерениями, а
закончили теорией гравитации для 3+1 измерений. Получается, что одно
пространственное измерение взялось буквально ниоткуда! Однако оно
взялось не из неоткуда, а из взаимодействий между частицами в
2+1 измерениях.

А это значит, что пространство-время — не самое фундаментальное
понятие. Оно порождается более фундаментальными понятиями, и его законы
вступают в силу лишь после некоторого удаления наблюдателя от объекта
изучения. Позвольте привести аналогию. Предположим, мы наблюдаем
поверхность озера. Мы видим волны, мы видим жуков-плавунцов, бегающих по
поверхности воды и т. п. Поверхность озера представляется нам ясной и
вполне описываемой. Действительно, мы даже можем написать уравнения,
описывающие распространение волн, силы поверхностного натяжения и т. д.
Теперь, предположим, нам захотелось изучить структуру поверхности воды
более пристально. Под микроскопом мы увидим, что поверхность воды
наблюдается не столь отчетливо, как раньше. А уж если мы посмотрим на
неё в электронный микроскоп, то мы и вовсе увидим, как с поверхности
воды беспрестанно срываются испаряющиеся молекулы, а их место занимают
конденсирующиеся молекулы воды из воздуха, и поймём, что граница между
водой и воздухом носит чисто условный характер, поскольку точно
определить её местоположение невозможно. При ближайшем рассмотрении
оказывается, что мы недостаточно чётко дали определение поверхности
воды, что нужно, оказывается, каким-то образом включить в него явления,
происходящие на уровне отдельных молекул. В точности так же и
определение пространства-времени при рассмотрении последнего в самых
микроскопических масштабах утрачивает былую определенность. И
выясняется, что на этом уровне главной является концепция слоя
пограничных частиц, а само пространство-время — суть проявление их
совокупных свойств.

Если бы мы только жили в пространстве-времени с отрицательной
кривизной, то для понимания всего происходящего в нашей Вселенной
достаточно было бы создать адекватную теорию пограничного слоя,
описывающую поведение частиц в нём...

Интересно, однако, что, судя по всем имеющимся данным, в
макроскопических масштабах пространство-время нашей Вселенной имеет,
увы, положительную кривизну. На текущий момент нам неизвестно,
существует ли возможность для подобного описания гравитационных полей в
пространстве-времени с положительной кривизной. Такое описание, если бы
оно существовало и если бы нам удалось его найти, решило бы проблему
сингулярности Большого взрыва
Вернуться к началу Перейти вниз
Посмотреть профиль http://science.forumhy.com
Андрей74
Новичок
Новичок



Реальное имя : Андрей
Сообщения : 1
Репутация : 0
Дата регистрации : 2016-03-26

СообщениеТема: Re: Чёрная дыра-Что такое   26th Март 2016, 15:42

А был ли этот "БОЛЬШОЙ ВЗРЫВ""??? И почему большинство галактик имеют "черную дыру"??? А может все-таки это "звездные врата" для перемещения в пространстве??? Так много вопросов, а конкретных ответов нет. Всё теория и догадки. Ученые подсчитали примерный возраст вселенной.... Как???? Как можно подсчитать возраст вселенной??? Реально то, что мы живем на планете, а вокруг нас космос и, благодаря научным достижениям, планеты, звезды и наконец галактики. Так я к чему все это, к тому, что "черные дыры" это та же гипотеза. Ни один ученый не даст конкретного ответа или подтверждения. НО, я верю, что мы найдем этот ответ!!!
Вернуться к началу Перейти вниз
Посмотреть профиль
Cephei
Admin
Admin
avatar



Реальное имя : Алексей
Сообщения : 193
Репутация : 7
Дата регистрации : 2011-02-16
Возраст : 25

СообщениеТема: Re: Чёрная дыра-Что такое   26th Март 2016, 20:26

Это все вопрос времени.

__________________________________
Никогда не судите о человеке по его друзьями.
У Иуды они были безупречны.

Если что-то еще не доказано - это не означает, что этого не существует.
Если звезда в современный телескоп не видно, то это не означает что ее нет.
Вернуться к началу Перейти вниз
Посмотреть профиль http://science.forumhy.com
Cephei
Admin
Admin
avatar



Реальное имя : Алексей
Сообщения : 193
Репутация : 7
Дата регистрации : 2011-02-16
Возраст : 25

СообщениеТема: Re: Чёрная дыра-Что такое   26th Март 2016, 20:32

Хотя мне кажется черная дыра это дыра в пространстве. Что то на подобие взрыва петарды на вытянутом батуте.

__________________________________
Никогда не судите о человеке по его друзьями.
У Иуды они были безупречны.

Если что-то еще не доказано - это не означает, что этого не существует.
Если звезда в современный телескоп не видно, то это не означает что ее нет.
Вернуться к началу Перейти вниз
Посмотреть профиль http://science.forumhy.com
Спонсируемый контент





СообщениеТема: Re: Чёрная дыра-Что такое   

Вернуться к началу Перейти вниз
 

Чёрная дыра-Что такое

Предыдущая тема Следующая тема Вернуться к началу 
Страница 1 из 1

Права доступа к этому форуму:Вы не можете отвечать на сообщения
Форум о науке :: Наука :: Астрономия :: Черные дыры-
Перейти:  
Создать форум | © phpBB | Бесплатный форум поддержки | Контакты | Сообщить о нарушении | Создать свой блог