don_beaver (don_beaver) wrote,
don_beaver
don_beaver

Categories:

Черные дыры, принцы и спящие красавицы

Сначала – об интересных новостях. Как известно, один из китов инфляционной теории - это темная вакуумная энергия, то есть мистическая энергия с отрицательным давлением, которая является свойством вакуума. Соответственно, во всех уголках Вселенной она одинакова и расталкивает галактики равномерно усердно. Поэтому постоянная Хаббла должна быть одинакова, и на дальних расстояниях - ранних стадиях расширения Вселенной, и вблизи. Но, как всегда, в инфляционную бочку теоретического меда неугомонные наблюдатели добавляют свой ковшик эмпирического дегтя. H_o-tension, проявляющееся в том, что постоянная Хаббла, вычисленная по реликтовому излучению (то есть относящаяся к далеким расстояниям и ранним стадиям расширения), и по расширению локального поля галактик оказались различны 67 против 74 и значимость этого расхождения достигла 4.4 сигма, что очень надёжно. Вот чего говорит руководитель проекта, нобелевский лауреат Рисс: "Современные космологические модели подразумевают, что текущие темпы расширения Вселенной должны совпадать с теми значениями, которые были вычислены по микроволновому фоновому излучению. Соответственно, наличие расхождений будет указывать на существование новой физики. В прошлом, теоретики постоянно говорили мне, что это невозможно, так как подобное нововведение разрушит все их теории. Теперь они думают, что нам придется это сделать", — заключает Рисс.
https://ria.ru/20190426/1553097558.html; https://arxiv.org/abs/1903.07603#
Я спокоен за инфляционистов: они сначала поплачут, а потом введут новую темную фигню – и снова будут на коне. Одной темной мистической фигней больше – подумаешь. В нашей с Васильковым теории, космологическая постоянная, конечно, функция расстояния – там, наоборот, надо искать решения, чтобы постоянная Хаббла так мало менялась на таком разбросе расстояний.

Вторая новость - и тоже от наблюдателей, что наша Вселенная проявляет признаки замкнутости:
«We find that a spatially closed Universe is preferred». (ApJ, 2018); https://arxiv.org/pdf/1801.08001.pdf
Это очень интересная новость, которая резонирует с моими нынешними размышлениями насчет вложенных черных дыр.
Хочу отметить, что в своих рассуждениях, я никаких теорий не выдумываю, а использую, в меру своих умственных сил, классическую ОТО для разбора разных моделей. Разница между теорий и моделью такая же, как между швейной машинкой и костюмом. При этом модели могут быть реалистичными, а могут быть гипотетическими (рубашка для динозавра), но все равно – они должны быть пошиты на швейной машинке известной теории. Главный результат ОТО относительно черных дыр: там время замерзает до нуля или останавливается – относительно внешнего наблюдателя. Но для падающего или внутреннего наблюдателя, со своим временем все нормально, зато у внешнего происходят какие-то безумные вещи типа бесконечно быстрой истории, которая будучи бесконечной для внешнего наблюдателя, заканчивается мгновенно для внутреннего.

Давайте для начала рассмотрим отдельную (ничего вокруг нет) дыру изнутри. Там все должно падать от границы к центру, порождая, как говорят многие, ужасную сингулярность – нечто точкоподобное с бесконечной плотностью. Но как мы уже говорили, ничего страшного на самом деле не происходит: вещество превращается в гравитационные волны, и гравитация внутри черной дыры становится отталкивающей, что сразу выводит нас за пределы теоремы Хокинга-Пенроуза о неизбежности сингулярности. Все остатки вещества и гравитационные волны разлетаются внутри дыры, демонстрируя Большой Взрыв (если речь идет о Вселенной) или какой-нибудь Маленький Взрыв, если взята маленькая дыра. К границе дыры изнутри, полагаю, эта волна обломков не должна приблизиться – там стоит барьер медленного времени (хотя для летящего наблюдателя это нетривиальный вопрос, который стоит обдумать отдельно). Значит, возникнет этакая метастабильная черная дыра, содержащая в себе облако негравитирующего гравизлучения и обломки гравитирующего вещества. Если в этих обломках будет маленькая черная дыра, то она достаточно быстро поглотит гравизлучение, масса обломков вырастет до критического – и снова дыра стабилизируется и внутри пойдет коллапс. А вот если там нет маленькой черной дыры, то процесс затянется надолго – пока обычное вещество не вычерпает из гравволн достаточно энергии. Это умозрительная модель, которая тем не менее работает согласно ОТО и указывает, что сингулярность недостижима для любой мыслимой дыры.

Почему мы взяли абсолютно отдельную дыру? Потому что если за ней что-то есть, то оно будет падать на неё с бесконечной скоростью и заставлять её расти. Или если мы включим квантовое испарение Хокинга снаружи дыры, то для нас, внутренних наблюдателей, она испарится с мгновенной скоростью – и мы должны оказаться снаружи. То есть нам, чтобы жить в стабильной дыре, надо как-то добиться того, чтобы за ней ничего не было (и ничего оттуда не падало), и чтобы она туда, в мир сверхбыстрых скоростей, не испарялась. Предположим, что мы живем в такой особенной дыре, которую назовем дырой нулевого уровня. Собственно, это может быть наша Вселенная.



Теперь, расположим в ней несколько дыр первого, второго и третьего уровней. Что это такое? Вот возникла черная дыра в 10 масс солнца при взрыве Сверхновой. Ничего не мешает собрать вокруг её столько вещества, что она окажется внутри сверхмассивной дыры в миллиард масс солнца. Но дыра звездных масс и внутри сохранит свою гравитацию и замкнутость. Теперь мы можем взять столько сверхмассивных черных дыр, что они образуют очень Большую Черную Дыру. Мы смотрим на неё снаружи, но сами находимся в Мегадыре. Как совместить точки зрения принцев и спящих красавиц, которые зависли возле черных дыр разного уровня, а то и норовят нырнуть в них? Давайте разбираться. Можно сформулировать следующие утверждения, которые, видимо, доказуемы, как теоремы:
1. Нулевая дыра – это максимально возможная дыра. Она не может расти из-за внешней аккреции и не может испаряться наружу из-за излучения Хокинга.
2. Жизнь течет только в нулевой дыре, оставаясь замороженной в дырах других уровней.
3. Проваливаясь в дыру любого другого уровня, мы мгновенно снова оказываемся в нулевой дыре или остаемся «спящими» навсегда.

Проиллюстрируем это на примере. Вот на нулевом уровне живет весёлый принц. А на границе дыры заснула красавица. Что должен сделать принц? Верно, приблизиться к ней на расстояние поцелуя, чтобы оживить. Она, конечно, оживает и утягивает за собой принца в черную дыру. Где оказывается эта парочка? Согласно утверждению 3 – снова в нулевой дыре. Почему? Потому что пока они спали, дыра поглотила все вокруг, и стала мегадырой. И как только она ею стала, жизнь в ней пробудилась - как в сказке, где принц и красавица стали жить-поживать. Так будет происходить с любой спящей красавицей на краю любой черной дыры – она должна дождаться, пока эволюция растущих друг в друге дыр, не вынесет её в дыру нулевого уровня. Это не факт – можно, видимо, бесконечно спать в третьесортных дырах, не всплывая до живого нулевого уровня.

Но почему нулевая дыра такая особенная? Возможно, нулевая дыра – это просто замкнутая Вселенная. Поэтому там нет границы, квантового испарения и внешнего мира. Что происходит, когда Большая Черная Дыра максимально расширяется в замкнутой Вселенной? Во что она превращается? Не знаю. Может, в ноль, а может в саму замкнутую Вселенную. Если кольцо расширяется по сфере (как ударная волна по атмосфере Земли), то она может, достигнув максимального размера, остановиться (черные дыры не уменьшаются в размерах), или двигаться дальше, пока не сойдется в точку на другой стороне сферы. Это хорошая тема для новых раздумий.
Tags: Научные истории
Subscribe
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your reply will be screened

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 89 comments
Previous
← Ctrl ← Alt
Next
Ctrl → Alt →
Previous
← Ctrl ← Alt
Next
Ctrl → Alt →