Сингулярность или как представить ничего

Возраст вселенной оценивается примерно в 13,8 млрд лет, именно столько времени понадобилось мирозданию чтобы вы смогли прочесть эту статью. Многие задаются сложным и от этого не менее интересным вопросом - что же такое "время" ? Древние греки считали, что время - это что-то цикличное, возвращающееся и повторяющееся, никак не зависящее от пространства и чего либо ещё. В 18 веке такая модель лишь укрепилась, Декартова система координат разграничила мир тремя взаимно перпендикулярными осями, время подразумевалось как отдельная, независимая от пространства линия. Однако, общая теория относительности Эйнштейна заставила ученых по новому взглянуть на пространство и время. Во-первых, она показала, что они неразрывно связанны между собой и образуют так называемый пространственно-временной континуум. А во-вторых, пространство может изменятся и деформироваться в присутствие любой формы энергии, а как мы знаем из самого известного уравнения Альберта Эйнштейна - E=mc², масса это тоже одно из проявлений энергии. Это первое и, пожалуй, самое важное, что стоит отметить и без чего дальнейшее понимание всего описанного в этой статье будет просто не возможно. Второе, что вы должны понимать так это то, что тема о которой пойдет речь в этом материале чрезвычайно сложная и комплексная, полное описания всех её аспектов займет ни одну книгу, в этой статье мы разберем только самые базовые основы такого явления как сингулярность, без глубокого погружения в теоретический материал.

На протяжении многих миллиардов лет звезда сжигает свое топливо в ходе термоядерного процесса, что помогает ей противостоять своей же гравитации. Однако, ядерное топливо когда-нибудь заканчивается и тогда тепловое давление, создаваемое в ходе термоядерного распада, перестает удерживать звезду от коллапса. Звезда начинает сжиматься, как бы обрушиваясь внутрь самой себя из-за своей огромной массы. В редких случаях, если звезда обладает сравнительно небольшой массой, она может сохранятся как белый карлик. Но масса такой звезды не должна в 1,4 раза превышать массу Солнца. Эту предельную величину вычислили в разноt время советский физик Лев Ландау и американский астрофизик Субраманьян Чандрасекар, позже эту величину назовут пределом Чандрасекара. Но что же происходит со звездами, превышающими этот предел ? В своих работах 1939 года, Роберт Оппенгеймер, отец атомной бомбы, показал, что такие звезды сжимаются до точки, обладающей бесконечной плотностью. Это и есть сингулярность.

Помните мы говорили о пространстве-времени? Так вот, в сингулярности, которая является точкой бесконечного искривления, пространство-время прерывается. В сингулярности уравнения Эйнштейна перестают работать, при сжатии звезды до таких величин должно происходить что-то абсолютно невообразимое и странное, что современная наука никак не может объяснить. Но почему же мы не наблюдаем ничего невообразимого и странного, где последствия, указывающие нам на то, что во вселенной существуют сингулярности? Все дело в так называемом принципе космической цензуры: все сингулярности, образованные в результате коллапса звезд или других объектов, скрыты от наблюдателя внутри черных дыр. Именно поэтому мы не можем наблюдать их, изучить их свойства и поведение - для этого потребуется прыгнуть в черную дыру.

Я не буду прилагать картинки из интернета с представлениями о том, как может выглядеть сингулярность. Такого рода картинки отражают суть сингулярности так-же, как отражают её фотографии попугая ара - никак. Поэтому лучше взгляните на попугая, как выглядят они мы уж знаем наверняка.

Давайте попробуем представить, что будет если мы упадем в сингулярность, то есть в черную дыру, внутри которой по принципу космической цензуры должна находится сингулярность. Для начала давайте вспомним, что такое черная дыра.

Первую теорию о существование черных дыр высказал британский астроном Джон Мичелл в далеком 1783 году. Его идея заключалась в следующем: если выстрелить пушечное ядро вертикально вверх, сила гравитации будет замедлять его движение, постепенно ядро замедлится до нуля и начнет падать обратно на Землю. Но, если его скорость будет выше определенного значения, называемого скоростью убегания, то силы гравитации окажется недостаточно, чтобы удержать ядро и оно благополучно улетит. Скорость убегания для Земли составляет 11 километров в секунду, её так-же называют второй космической скоростью, скорость убегания на Солнце 618 километров в секунду. 11 километров в секунду не такая уж и большая скорость, наши космические корабли спокойно преодолевают этот порог и благополучно улетают в космическое пространство, однако Мичелл предположил, что могут существовать звезды, намного массивнее Солнца, на которых скорость убегания будет превышать скорость света т.е. 300 000 километров в секунду. Такие объекты мы и называем черными дырами, ни один объект не может покинуть их пределы, даже фотон света.

Извне невозможно узнать, что происходит внутри черных дыр. Они имеют определенную границу, которую называют горизонтом событий. В этой границе сила гравитации черной дыры достаточно сильна, чтобы ничто не смогло покинуть её.

Стивен Хокинг описывал это так -

За последние годы кротовые норы стали чуть ли не главным предметом описания в научной фантастике. Особенностью их является то, что в них можно влететь в одном месте, а вылететь совершенно в другом. Но это только в теории. В своих работах Эйнштейн показал, что чтобы разогнать корабль до околосветовой скорости понадобится бесконечное количество энергии т.е. бесконечное количество топлива, поэтому кротовые норы - чуть ли не единственный вариант скоростного передвижения из галактики в галактику. Как же они устроены и причем тут сингулярность ? Кротовая нора - это фактически свернутое пространство-время таким образом, чтобы получилась небольшая труба. Сингулярность, гипотетически, как раз и является таким объектом, способным искривлять ткань пространство-времени настолько, чтобы образовывались подобные "норы". Однако, вероятность этого не велика, мы точно не можем сказать возможны ли такие путешествия, но и опровергнуть предположения мы пока что не в силе. Главное, что говорит против гипотезы о возможности путешествовать сквозь кротовые норы, это факт того, что мы не встречали путешественников во времени, хотя путешествия сквозь кротовые норы предполагают не только перемещения в пространстве, но и во времени тоже (помните начало статьи, где мы разбирали связь пространства-времени ?).

И так, давайте подведем итоги всего вышесказанного. В данной статье мы коснулись лишь самой поверхности огромного айсберга, под названием астрофизика, однако мы узнали фундаментальные основы, без которых погружение в эту тематику было бы невозможно. Поняли, что пространство-время неразрывно связанны между собой, что сингулярность это точка бесконечной плотности, в которой само понятие "время" перестает существовать. Обсудили реалистичность описанного в научно фантастических произведениях и фильмах способе мгновенного перемещения в пространстве и во времени, и попытались представить, что было бы с человеком, которому не повезло упасть в черную дыру.

Статья написана редакцией телеграмм канала @fonteusnews