Nemají jasný horizont událostí. Toto prohlášení neučinil nikdo jiný než Stephen Hawking (Stephen Hawking); Co to tedy znamená, že už neexistují žádné černé díry? Záleží na tom, zda je Hawkingova nová myšlenka správná a co myslíte černou dírou. Tvrzení je založeno na nový článek od Hawkinga, ve kterém tvrdí, že horizont událostí černé díry neexistuje.

Horizont událostí je v podstatě bod, odkud není návratu, když se přiblížíte k černé díře. V Einsteinově obecné teorii relativity je horizont událostí tam, kde jsou prostor a čas tak pokřivené gravitací (přitažlivost, univerzální gravitace), že nikdy nemůžete uniknout. Překročte horizont událostí a můžete se pohybovat pouze vpřed, nikoli vzad. Problém s „jednosměrným“ horizontem událostí je v tom, že vede k tomu, co je známé jako informační paradox.

Profesor Stephen Hawking při letu v nulové gravitaci. Kredit: nula G.

Informační paradox má svůj původ v termodynamice, konkrétně ve druhém termodynamickém zákonu. Ve své nejjednodušší podobě jej lze uvést jako „teplo proudí z horkých předmětů na studené předměty“. Ale tento zákon je užitečnější, když je vyjádřen v termínech entropie. Tímto způsobem je formulováno jako „entropie systému se nikdy nemůže snížit“. Mnoho lidí interpretuje entropii jako míru neuspořádanosti systému nebo „nepoužitelnou“ část systému. Což by znamenalo, že vše by mělo být časem méně užitečné. Ale entropie je ve skutečnosti úroveň informací, kterou potřebujete k popisu systému. Uspořádaný systém (koule rovnoměrně rozmístěné v mřížce, abych tak řekl) je snadné popsat, protože objekty mají jednoduché vzájemné vazby. Na druhou stranu neuspořádaný systém (koule rozházené náhodně) vyžaduje k popisu více informací, protože pro ně neexistuje jednoduchý vzor (model). Takže když druhý zákon říká, že entropie nemůže nikdy klesnout, znamená to, že fyzické informace systém nelze redukovat. Jinými slovy, informace nelze zničit.

Problém s horizontem událostí je v tom, že byste mohli hodit objekt (s velkou entropií) do černé díry a entropie by prostě „zmizela“ („nula ven“). Jinými slovy, entropie vesmíru by se zmenšila, což je v rozporu s druhým zákonem termodynamiky. Samozřejmě nebere v úvahu kvantové interakce, konkrétně to, co je známé jako záření Hawking, který Stephen Hawking poprvé navržen v roce 1974.

Původní myšlenka záření Hawking vychází z principu neurčitosti Heisenberg kvantová fyzika. V kvantové fyzice (kvantové teorii) existují limity toho, co lze o objektu vědět. Nemůžete například znát přesnou energii předmětu. Kvůli této nejistotě může energie systému spontánně kolísat natolik, že zůstává v průměru konstantní. jestřábnictví prokázali, že páry částic se mohou objevit v blízkosti horizontu událostí, kde jedna částice uvízne uvnitř horizontu událostí (mírně snižuje hmotnost černé díry), zatímco druhá může „uniknout“ jako záření (unést část energie černé díry). ).

Záření Hawking blízko horizontu událostí. Kredit: NAU.

Protože se tyto kvantové částice objevují v párech, jsou „propletené“ (kvantově vázané). Je to vlastně jedno, pokud nechcete vyzařovat Hawking vysílal informace obsažené uvnitř černé díry. V původním znění Hawking, částice se objevily náhodně, takže záření emitované z černé díry bylo čistě náhodné. Proto záření Hawking vám neumožní vrátit žádné zachycené informace.

Nechat záření Hawking vynesly informace z černé díry, zapletené spojení mezi páry částic by muselo být přerušeno na horizontu událostí, takže uniklá částice by se místo toho mohla zamotat do hmoty nesoucí informace uvnitř černé díry. Toto porušení původního zapletení by způsobilo, že částice budou na povrchu horizontu událostí vypadat jako silný „firewall“ (firewall, „wall of fire“). To by znamenalo, že vše, co spadlo do černé díry, to neprodukovalo v černé díře. Místo toho by se hmota při vyzařování vypařovala Hawking když dosáhne horizontu událostí. Pak by se zdálo, že buď se fyzická informace objektu ztratí, když spadne do černé díry (informační paradox), nebo se objekty vypaří před vstupem do černé díry (paradox firewallu).

V tomto novém článku jestřábnictví nabízí jiný přístup. Místo toho, aby gravitace ohýbala prostor a čas v horizontu událostí, tvrdí, že kvantové fluktuace záření jsou lepší. Hawking vytvořit v této oblasti vrstvu turbulence. Takže místo jasného horizontu událostí by černá díra měla viditelný horizont, který vypadá jako horizont událostí, ale umožňuje únik informací. jestřábnictví tvrdí, že turbulence by byla tak velká, že informace opouštějící černou díru by byly tak neuspořádané, že by se nedaly obnovit.

Li Stephen Hawking správně, pak by to vyřešilo informační/firewallový paradox, který sužuje teoretickou fyziku. Černé díry by v astrofyzice stále existovaly (ta ve středu naší galaxie nikam nevedou), ale ztratily by horizont událostí. Je třeba zdůraznit, že článek neprošel recenzním řízením a trochu postrádá podrobnosti. Jde spíše o prezentaci myšlenky než o detailní řešení paradoxu. Bude zapotřebí další výzkum, abychom zjistili, zda je tato myšlenka řešením, které hledáme.

Černé díry jsou termín, který v roce 1967 vytvořil americký teoretický fyzik John Wheeler. Nazval tedy oblast ve vesmíru, jejíž gravitační přitažlivost je tak velká, že ji nemohou opustit ani předměty pohybující se rychlostí světla. Existence černých děr je základem mnoha teorií popisujících vývoj galaxií a hvězd, i když otázka jejich skutečné existence souvisí s tím, jak správná je teorie gravitace. Navzdory skutečnosti, že většina vědců nepochybuje o jejich existenci, formálně jsou tyto objekty považovány za hypotetické.

Vzhledem k tomu, že černé díry světlo nevyzařují a neodrážejí, lze jejich přítomnost odhalit pouze teoretickými metodami – vědci například poukazují na rychlou rotaci hvězd a odklon světelných paprsků v blízkosti center galaxií. Hlavní charakteristikou černé díry je velikost jejího horizontu událostí – hranice, za kterou se již nic nemůže vrátit.

V roce 1974 slavný vědec Stephen Hawking vyslovil hypotézu, že černé díry by měly zmizet. Mersini-Houghton popisuje zcela nový scénář: její výpočty ukázaly, že při kolapsu hvězdy dochází k takzvanému Hawkingovu záření, které způsobuje, že hvězda vlivem vlastní gravitace rychle ztrácí svou hmotnost. A to tak rychle, že se nestane černou dírou, ale jednoduše exploduje, aniž by vytvořil horizonty událostí.

„Tento problém jsme studovali více než 50 let, ale toto rozhodnutí nám dává hodně času k zamyšlení,“ říká Mersini-Houghton. Mnoho astrofyziků věří, že náš vesmír vznikl ze singularity, která se začala rozpínat od Velkého třesku, avšak pokud černé díry neexistují, pak budou muset své myšlenky zjevně přehodnotit.

MOSKVA 24. ledna – RIA Novosti. Britský teoretický fyzik Stephen Hawking, jeden ze zakladatelů moderní teorie černých děr, navrhuje přehodnotit jedno z hlavních ustanovení této teorie – existenci „horizontu událostí“ černé díry, díky kterému by hmota ani energie může se vrátit do vnějšího světa; toto "vězení" je pouze dočasné, což znamená, že černé díry v obvyklém smyslu neexistují, píše fyzik v článku zveřejněném v elektronické knihovně Cornell University.

„V klasické teorii neexistuje způsob, jak uniknout černé díře<…>(Kvantová teorie) nicméně umožňuje energii a informacím „uniknout“ z černé díry,“ říká Hawking, citovaný na webu Nature.

Byly stanoveny nové hranice hmotnosti pro hypotetické černé díry v LHCFyzici pracující na CMS detektoru Velkého hadronového urychlovače analyzovali data o srážkách protonů nashromážděných v roce 2012 a opět nenašli žádné známky zrodu mikroskopických černých děr v urychlovači, ale stanovili pro tyto objekty nové hmotnostní limity.

Jednou z hlavních vlastností černých děr – jak těch „obyčejných“, které vznikají při gravitačním kolapsu v pozdní fázi vývoje hmotných hvězd, tak superhmotných v centrech galaxií – je přítomnost horizontu událostí nebo Schwarzschildovy koule. , hranice, za kterou je gravitace černé díry tak velká, že jedinou cestou ven je překonat rychlost světla. Protože rychlost světla je limitní rychlostí, pak podle převládajících představ nemůže z černé díry nic odejít.

Podle Einsteinovy ​​teorie astronaut letící horizontem událostí nic neucítí – teprve později, když se přiblíží ke středu černé díry a gravitační gradient (rozdíl v síle gravitace v různých bodech) naroste, jeho tělo bude natahujte, dokud se nezmění na „špagety“ a zasáhnete singularitu ve středu.

2014: jaké vědecké myšlenky by měly odejítSlavní vědci sestavili svůj seznam populárně vědeckých nápadů, které ve světle nejnovějších výzkumů a moderních názorů ztratily svůj význam.

V roce 2012 americký fyzik Joseph Polchinski na základě kvantové teorie dospěl k závěru, že na horizontu událostí by se měla objevit „ohnivá stěna“ vysokoenergetických částic a toků záření. To však odporovalo Einsteinovým představám. Hawking navrhl vyřešit tento paradox „odstraněním“ horizontu událostí.

Podle jeho předpokladů kvantové efekty v okolí černé díry deformují časoprostor tak silně, že jasná hranice horizontu událostí prostě nemůže existovat. Podle Hawkinga existuje „zdánlivý horizont“ (zdánlivý horizont) – povrch, na kterém je záření opouštějící střed černé díry pouze zpožděno. Na rozdíl od klasického horizontu událostí může ten „zdánlivý“ v určitém okamžiku zmizet a to, co bylo v černé díře, může vyjít ven.

„Nepřítomnost horizontu událostí znamená, že neexistují žádné černé díry jako objekty, z nichž záření nikdy nemůže uniknout,“ píše Hawking.

Sám vědec nepopsal důvody, proč by zdánlivý horizont mohl zmizet, ale Don Page (Don Page) z Kanadské univerzity v Albertě se domnívá, že k tomu může dojít, když se černá díra v důsledku Hawkingova záření stane tak malou, že se gravitační a kvantové efekty stanou nerozeznatelný.

Černé díry neexistují? 29. září 2014

A jako by to všechno nestačilo: nyní jsou informace, že vůbec neexistují. ženský matematicky prokázánože takové astrofyzikální objekty jako černé díry prostě v přírodě existovat nemohou.

Pojďme se podrobněji dozvědět, o jakou verzi jde ve vědě ...

Spojením dvou zdánlivě protichůdných teorií Laura Mersini-Houghton, profesorka fyziky na University of North Carolina College of Science and Arts, matematicky dokázala, že černé díry nemohou vůbec existovat. Její výzkum nutí vědce nejen přehodnotit strukturu časoprostoru, ale také přehodnotit původ vesmíru.

Černé díry – termín, který před půl stoletím zpopularizoval americký teoretik John Wheeler – jsou supermasivní relativistické objekty, na jejichž existenci stojí mnoho astrofyzikálních teorií popisujících vývoj galaxií, hvězd, kvasarů. A ačkoli dnes o jejich existenci většina astronomů nepochybuje, formálně jsou tyto objekty považovány za hypotetické.

Protože tyto objekty nevyzařují vlastní světlo ani neodrážejí cizí světlo, jejich přítomnost lze určit pouze nepřímými metodami. O jejich existenci jsou tedy vědci přesvědčeni rychlou rotací hvězd v blízkosti center galaxií a vychylováním světelných paprsků (lensing), který je pozorován v blízkosti těchto silně gravitujících objektů.

Astronomové si uvědomují dva typy černých děr – hvězdné hmoty a supermasivní černé díry s hmotností miliard Sluncí.

Probíhá debata o existenci černých děr středních hmotností. Předpokládá se, že první typ vzniká během kolapsu hmotných hvězd, kdy hvězda, která nabobtná, odhodí své vnější vrstvy a zhroutí se dovnitř pod vlivem své vlastní gravitace. Původ supermasivních černých děr vyvolává mezi astronomy spory: zda vznikly současně s vesmírem ve sraženinách temné hmoty, nebo při kolapsu velkých oblaků plynu.

Totéž se stane, bude-li Země stlačena na velikost vlašského ořechu: její hustota vzroste natolik, že se žádné těleso nemůže odtrhnout od jejího povrchu, byť se pohybuje rychlostí světla.

Hlavní charakteristikou černé díry je velikost jejího horizontu událostí – pomyslného povrchu, za který se tělo ani informace nemohou dostat zpět. Krása černých děr spočívá v tom, že proti sobě stojí dvě základní fyzikální teorie – Einsteinova teorie gravitace, z níž vyplývá možnost jejich existence, a kvantová teorie, která předpokládá, že žádná informace ve Vesmíru nemůže nikam zmizet.

V roce 1974 slavný britský vědec Stephen Hawking předpověděl, že by se černé díry měly vypařit. Kvantová teorie říká, že ve fyzikálním vakuu se neustále rodí páry částice-antičástice. Zrození takových párů v blízkosti horizontu událostí zároveň umožňuje možnost, že jedna částice spadne do černé díry, zatímco druhá ne. Uniklé částice tak mohou díky takzvanému Hawkingovu záření odnést spoustu děr.

Je pozoruhodné, že Hawking předložil svou teorii krátce poté, co se v roce 1973 setkal v Moskvě se sovětskými fyziky Jakovem Zeldovičem a Alexejem Starobinským.

Přesvědčili Hawkinga, že rotující černá díra může vyzařovat elektromagnetické vlny a částice.

Marcini-Houghton matematicky popsal proces kolapsu hmotných hvězd a dospěl k paradoxu. Její výpočty ukázaly, že při kolapsu hvězdy dochází k Hawkingovu záření, které způsobuje, že hvězda rychle ztrácí svou hmotnost.

A to tak rychle, že hustota vnitřních oblastí přestane růst a tvorba černé díry se zastaví.

„Já sám se z toho šoku nemůžu vzpamatovat. Studujeme tento problém již více než 50 let a toto rozhodnutí nám dává mnoho k zamyšlení,“ řekl výzkumník.

Studie, která byla předložena ArXiv, online úložišti nerecenzovaného fyzikálního výzkumu, obsahuje přesná matematická řešení tohoto problému a byla připravena ve spolupráci s Haraldem Peifferem, odborníkem na matematickou relativitu z University of Toronto (Kanada). ). Dřívější studie Mersini-Houston, rovněž předložená ArXiv v červnu, byla publikována v Physics Letters B a obsahuje hrubé řešení zkoumaného problému.

Experimentální data mohou někdy poskytnout fyzický důkaz, že ve vesmíru existují černé díry. V tuto chvíli jsou však podle Mersini-Houstonové matematické závěry konečné.

Mnoho fyziků a astronomů věří, že náš vesmír vznikl z jedinečnosti, která se začala rozpínat po velkém třesku. Pokud však singularity neexistují, vědci budou muset znovu promyslet teorii velkého třesku a dokonce i otázku, zda k němu skutečně došlo.

"Fyzici se po desetiletí pokoušeli sjednotit tyto dvě teorie - Einsteinovu teorii gravitace a kvantovou mechaniku - a tento scénář uvádí teorie do harmonie," říká Mersini-Houston. - Je to velmi důležité".

Co vlastně zůstává na místě hmotných hvězd, mohou odhalit další pozorování. Exploze hmotných hvězd již byly pozorovány v nedávné historii, takže v roce 1987 astronomové pozorovali nejjasnější supernovu SN 1987A. Na jejím místě však zatím nebyla objevena černá díra ani neutronová hvězda.

prameny

http://www.gazeta.ru/science/2014/09/26_a_6235185.shtml

http://arxiv.org/abs/arXiv:1409.1837

http://www.newsfiber.com/p/s/h?v=EYb27xuC%2FrUc%3D+ABi3NuZBMb0%3D

http://nauka21vek.ru/archives/58918

A ještě něco vám připomenu: nebo se například podívejte, jak se to děje Původní článek je na webu InfoGlaz.rf Odkaz na článek, ze kterého je tato kopie vytvořena -

Jeden americký vědec navrhl, že černé díry – jeden ze „základních kamenů“ moderní fyziky – neexistují a nemohou existovat. Teorie, kterou navrhl, vysvětluje fenomén temné energie ve vesmíru.

Podle pozorování pohybu galaxií provedených v posledních letech je vesmír ze 70 % složen z takzvané „temné“ neboli neviditelné energie, díky které se rozpíná stále větší rychlostí.

Podle Nature George Chaplin (George Chapline) z národní laboratoře. Lawrence v Livermore navrhl, že kolaps hmotných hvězd nevede ke vzniku černých děr, jak soudí moderní astrofyzika, ale speciálních hvězd obsahujících temnou energii. "Černé díry téměř jistě neexistují," říká.

Doposud se věřilo, že černé díry jsou jedním z nejpřesvědčivějších potvrzení správnosti Einsteinovy ​​obecné teorie relativity, podle níž gravitace není nic jiného než vlastnost časoprostoru deformovaného masivními tělesy. Podle teoretických principů při nekontrolovatelném stlačení hvězdy o hmotnosti překračující určitou prahovou hodnotu tento kolaps pokračuje, dokud se „nezhroutí“ do bodu, z jehož „pasti“ není schopno uniknout ani elektromagnetické záření.

Pravda, sám Einstein, zdůrazňuje George Chaplin, nevěřil v existenci černých děr. "Bohužel nevysvětlil přesně proč," říká pan Chaplin. Kořen problému je zjevně v kvantové mechanice, další revoluční teorii dvacátého století, na jejímž vzniku se přímo podílel i Einstein.

Z pohledu obecné teorie relativity ve vesmíru neexistuje žádný „univerzální čas“. Navíc rychlost hodin, obecně řečeno, není konstantní a závisí na tom, kde se nacházejí. Přitom kvantová mechanika, jak podotýká George Chaplin, má smysl pouze tehdy, existuje-li univerzální čas, jinak je její aparát prostě nepoužitelný.

Do očí bijící divergence těchto dvou teorií se projevuje zejména při pokusech popsat fyziku událostí, které se odehrávají v blízkosti takzvaného „horizontu událostí“ hypotetické černé díry. Vzdálenému pozorovateli se bude zdát, že se zde čas prakticky zastavil. Posádce hvězdné lodi padající při „myšlenkovém experimentu“ do černé díry ale čas uběhne jako obvykle. "Obecná teorie relativity předpovídá, že se v horizontu událostí nic nestane," říká pan Chaplin.

Nicméně již před třemi desetiletími teoretici poukazovali na to, že podle zákonů kvantové mechaniky by se hmota měla stát „přecitlivělou“ na sebemenší odchylky v blízkosti horizontu událostí. „Tento výsledek byl rychle zapomenut,“ říká pan Chaplin, „protože nesouhlasí s předpověďmi obecné teorie relativity. Ale ve skutečnosti je výsledek naprosto správný.“

Podivné chování hmoty, zdůrazňuje, je charakteristickým znakem kvalitativního „fázového přechodu“ časoprostorového kontinua. V tomto případě kolaps masivní hvězdy nevede ke vzniku černé díry, ale ke vzniku objektu („hvězdy“) sestávajícího z temné energie, v důsledku čehož vznikají zajímavé a tajemné gravitační efekty.

Venku bude taková hvězda připomínat černou díru se silným gravitačním polem. Ale uvnitř ní může „negativní“ gravitace temné energie vést k tomu, že se látka od ní „odrazí“. Pokud je hvězda dostatečně velká, podotýká ve svém článku pan Chaplin, elektrony od ní „odražené“ se promění ve své vlastní antičástice – pozitrony – které po anihilaci s elektrony povedou ke vzniku charakteristického záření gama. V tomto případě je spektrum záření hypotetického objektu o hmotnosti 1 milionu hmotností Slunce v oblasti jednotek MeV v dobré shodě s rozložením anihilačního záření o síle 511 keV přicházejícího z centrální oblasti Galaxie. Toto spektrum je také velmi podobné spektru gama záblesků, což umožňuje interpretovat je jako výsledek pádu hmoty, nikoli však na černé díry, ale na hvězdy s temnou energií. Podle George Chaplina je Vesmír plný "prapůvodních" hvězd s temnou energií, které vznikly na úsvitu Vesmíru nikoli v důsledku kolapsu hvězd, ale v důsledku deformace časoprostoru.