Читаем Интерстеллар: наука за кадром полностью

Если бы я с микроволновым передатчиком в руках падал в черную дыру, после пересечения горизонта событий меня бы неотвратимо затягивало вниз, к сингулярности, и любые передаваемые мной сигналы устремлялись бы туда же вместе со мной. Никто, находясь снаружи горизонта событий, не сможет получить отправленные после пересечения горизонта сигналы — они, как и я сам, станут пленниками черной дыры (см. главу 28, где рассказывается, какую роль это играет в «Интерстеллар»).

Рис. 5.3. Сигналы, которые я посылаю после пересечения горизонта событий, не могут выйти наружу. Важная оговорка: поскольку одно измерение тут опущено, я — двумерный Кип, скользящий по искривленной двумерной поверхности, части нашей браны (Мой набросок от руки.) 

По сути, черная дыра становится ловушкой из-за искривления времени. Если я зависну над дырой, сдерживая падение с помощью ракетных двигателей, то чем ниже я буду опускаться, тем медленнее будет течь для меня время. На горизонте событий время замедлится до полной остановки, и в соответствии с эйнштейновским законом искривления времени я должен буду ощутить бесконечно сильное гравитационное притяжение[28].

Рис. 5.4. Пространство вблизи вращающейся черной дыры затягивается в вихревую воронку (Мой набросок от руки.) 

Что же происходит внутри, за горизонтом событий? Время там искривлено настолько сильно, что, можно сказать, приобретает свойства пространственного измерения[29]: оно течет вниз, устремляясь к сингулярности. Этот нисходящий поток времени и служит причиной того, что выбраться из черной дыры невозможно. Все на свете неизбежно стремится к будущему[30], а поскольку будущее в черной дыре нисходит вниз, прочь от горизонта, ничто не способно прорваться сквозь горизонт вверх. 

Пространственный вихрь

Черные дыры могут вращаться — так же, как вращается Земля. Вращающаяся дыра затягивает пространство вокруг себя в воронкообразное завихрение (рис. 5.4). Подобно воздуху в воронке смерча, ближе к центру черной дыры пространство завихряется быстрее, а по мере удаления от дыры — медленнее. Все, что падает к горизонту дыры, затягивается в пространственный вихрь и кружится там, словно подхваченная смерчем соломинка. Как-либо защититься от этого вихревого движения, находясь вблизи горизонта, невозможно[31].

Рис. 5.5. Численно точное изображение искривления пространства и времени вблизи быстровращающейся черной дыры. Скорость вращения составляет 99.8 процента от максимально возможной (Рисунок Дона Дэвиса по моему наброску.) 

Искривления пространства и времени у черной дыры в точных цифрах

Все три аспекта искривления пространства — времени (искривление пространства, замедление и искажение времени, пространственный вихрь) описываются математическими формулами. Эти формулы были выведены из теории относительности Эйнштейна. Результаты их прогнозов отображены на рис. 5.5 количественно — в отличие от рис. 5.1–5.4, изображающих искривления лишь качественно.

Искривленная форма поверхности на рис. 5.5 в точности такова, какой мы бы видели экваториальную плоскость дыры из балка. Изменяющиеся цвета отображают замедление времени, как если бы его замерял некто, зависнув на постоянной высоте над горизонтом. В области перехода от синего цвета к зеленому скорость течения времени составляет 20 процентов от его скорости вдалеке от дыры. В области перехода от желтого к красному время замедляется до 10 процентов от его «нормальной» скорости. А у самого подножия, в районе черной окружности, время замирает. Это горизонт событий; он выглядит как окружность, а не как сфера, поскольку мы рассматриваем лишь экваториальную плоскость и используем только два измерения нашей Вселенной (нашей браны). Если бы мы восстановили третье пространственное измерение, горизонт выглядел бы сплюснутой сферой — сфероидом. Скорости, с которой пространство закручивается вокруг черной дыры, показаны белыми стрелками: на горизонте событий пространственный вихрь вращается быстро, а по мере того, как мы будем подниматься на космическом корабле вверх, он будет замедляться.

На численно точном рис. 5.5 не показана внутренняя область дыры. Об этом мы поговорим позже, в главах 26 и 28.

Перейти на страницу:

Похожие книги

История математики. От счетных палочек до бессчетных вселенных
История математики. От счетных палочек до бессчетных вселенных

Эта книга, по словам самого автора, — «путешествие во времени от вавилонских "шестидесятников" до фракталов и размытой логики». Таких «от… и до…» в «Истории математики» много. От загадочных счетных палочек первобытных людей до первого «калькулятора» — абака. От древневавилонской системы счисления до первых практических карт. От древнегреческих астрономов до живописцев Средневековья. От иллюстрированных средневековых трактатов до «математического» сюрреализма двадцатого века…Но книга рассказывает не только об истории науки. Читатель узнает немало интересного о взлетах и падениях древних цивилизаций, о современной астрономии, об искусстве шифрования и уловках взломщиков кодов, о военной стратегии, навигации и, конечно же, о современном искусстве, непременно включающем в себя компьютерную графику и непостижимые фрактальные узоры.

Ричард Манкевич

Зарубежная образовательная литература, зарубежная прикладная, научно-популярная литература / Математика / Научпоп / Образование и наука / Документальное
Люди на Луне
Люди на Луне

На фоне технологий XXI века полет человека на Луну в середине прошлого столетия нашим современникам нередко кажется неправдоподобным и вызывает множество вопросов. На главные из них – о лунных подделках, о техническом оснащении полетов, о состоянии астронавтов – ответы в этой книге. Автором движет не стремление убедить нас в том, что программа Apollo – свершившийся факт, а огромное желание поделиться тщательно проверенными новыми фактами, неизвестными изображениями и интересными деталями о полетах человека на Луну. Разнообразие и увлекательность информации в книге не оставит равнодушным ни одного читателя. Был ли туалет на космическом корабле? Как связаны влажные салфетки и космическая радиация? На сколько метров можно подпрыгнуть на Луне? Почему в наши дни люди не летают на Луну? Что входит в новую программу Artemis и почему она важна для президентских выборов в США? Какие технологии и знания полувековой давности помогут человеку вернуться на Луну? Если вы готовы к этой невероятной лунной экспедиции, тогда: «Пять, четыре, три, два, один… Пуск!»

Виталий Егоров (Zelenyikot) , Виталий Юрьевич Егоров

Зарубежная образовательная литература, зарубежная прикладная, научно-популярная литература / История / Научно-популярная литература / Учебная и научная литература / Образование и наука
The Beatles от A до Z: необычное путешествие в наследие «ливерпульской четверки»
The Beatles от A до Z: необычное путешествие в наследие «ливерпульской четверки»

Британский писатель, продюсер и музыкант Питер Эшер рассказывает историю «Битлз» через песни: их собственные, их коллег, предшественников и последователей. Для этого он использует классическую алфавитную систему, однако применяет ее неожиданным образом. К примеру, вы не встретите известнейших «Yesterday» на букву Y или «All you need is love» на букву A, вместо этого Эшер рушит устоявшиеся ассоциации и заменяет их другими, показывая даже привычные треки с новой стороны. При этом автор так искусно препарирует музыкальные композиции, указывая нам на важные и «вкусные» детали, что вам гарантированно захочется все это переслушать – так не отказывайте себе в удовольствии.И не забывайте, что Эшер лично знал легендарную «четверку», ведь Пол Маккартни даже когда-то жил в его доме! Поэтому здесь нашлось место и для уникальных историй и воспоминаний, которые вряд ли можно прочесть где-либо еще.Эта книга – повод влюбиться в музыку «Битлз» снова.

Питер Эшер

Зарубежная образовательная литература, зарубежная прикладная, научно-популярная литература
История целибата
История целибата

Флоренс Найтингейл не вышла замуж. Леонардо да Винчи не женился. Монахи дают обет безбрачия. Заключенные вынуждены соблюдать целибат. История повествует о многих из тех, кто давал обет целомудрия, а в современном обществе интерес к воздержанию от половой жизни возрождается. Но что заставляло – и продолжает заставлять – этих людей отказываться от сексуальных отношений, того аспекта нашего бытия, который влечет, чарует, тревожит и восхищает большинство остальных? В этой эпатажной и яркой монографии о целибате – как в исторической ретроспективе, так и в современном мире – Элизабет Эбботт убедительно опровергает широко бытующий взгляд на целибат как на распространенное преимущественно в среде духовенства явление, имеющее слабое отношение к тем, кто живет в миру. Она пишет, что целибат – это неподвластное времени и повсеместно распространенное явление, красной нитью пронизывающее историю, культуру и религию. Выбранная в силу самых разных причин по собственному желанию или по принуждению практика целибата полна впечатляющих и удивительных озарений и откровений, связанных с сексуальными желаниями и побуждениями.Элизабет Эбботт – писательница, историк, старший научный сотрудник Тринити-колледжа, Университета Торонто, защитила докторскую диссертацию в университете МакГилл в Монреале по истории XIX века, автор несколько книг, в том числе «История куртизанок», «История целибата», «История брака» и другие. Ее книги переведены на шестнадцать языков мира.

Элизабет Эбботт

Зарубежная образовательная литература, зарубежная прикладная, научно-популярная литература / Педагогика / Образование и наука