Category: наука

Category was added automatically. Read all entries about "наука".

krym

Научно-фантастическая трилогия "Астровитянка": финальная информация

Полагаю, что бумажных переизданий научно-фантастической трилогии "Астровитянка", видимо, больше не будет. Поэтому подвожу итоги и снимаю посты про отдельные тома, делая на них ссылки. Первый том был опубликован в 2008 году, второй - в 2009-м, третий - в 2010. Супертом содержит все три книги:

Первая книга вышла еще тремя дополнительными изданиями - в карманном формате и мягкой обложке, а также с разделением на две части: "Космический маугли" и "Уравнение будущего". Самое свежее издание 2016-2017 года вышло с иллюстрациями Дм.Никулушкина:

Советовать, где купить в бумаге, не могу - потому что все практически раскуплено.
Но ищущий - всегда найдет. Всем моим читателям - большое спасибо!

P.S. Некоторые прошлые посты об Астровитянке и обсуждение отдельных томов:
https://don-beaver.livejournal.com/83867.html
https://don-beaver.livejournal.com/178988.html
https://don-beaver.livejournal.com/66729.html
P.P.S. Аудиокнига "Астровитянка" в шести частях: https://don-beaver.livejournal.com/197274.html
krym

Коллекция научных сказок

Первое и второе издание научных сказок. Пять книжек верхнего ряда - это первое издание четырех первых книг + "Колумбы вселенной" (это переиздание "Звездного витамина" и "Небесных механиков" под одной обложкой) в 2012-2015 годах. Нижний ряд: второе издание (2016-2018 годы) всех шести книг.


А это переиздание 2018 года всех шести книг в виде трехтомника: «Первооткрыватели» («Звёздный витамин» + «Создатели времён»), «Звездочёты» («Небесные механики» + «Космические сыщики») и «Драконоборцы» («Электрический дракон» + «Неоткрытые миры»). В трехтомнике исправлены все замеченные опечатки и ошибки прошлых изданий.


На этом научно-популярная серия "научных сказок" (общее число историй достигло обещанных 100) заканчивается. Еще неспешно пишется ранее анонсированный "учебник для астровитян" - более мемуарная книга с названием "13 научных историй", которая будет готова, может быть, в 2021 году.
krym

Почему гравитация "мгновенна" и не квантуется?

Мне задали хитрый вопрос: «Почему Лаплас оценил скорость гравитации в 50 миллионов скоростей света?» Над ним сломалось немало мудрых голов.
Одновременно, последние недели я веду упорную дискуссию с земляком Дмитрием из Челябинска – об еще одном хитром вопросе: нужна ли свето-временная коррекция координат планеты (то есть поправка между истинным и видимым её положением), если цепь фотонов от этой планеты образуют прямую линию между наблюдателем и истинным положением планеты?
На самом деле эти два вопроса тесно связаны.

Предыстория: Как известно, теория гравитации Ньютона предполагает дальнодействие – то есть бесконечно быстрое распространение гравитационной силы между планетами. Теория Эйнштейна, основанная на конечности скорости света и любого взаимодействия, с практической точки зрения приводит лишь к нескольким тонким эффектам, вроде аномальной прецессии орбиты Меркурия, но – удивительное дело! – с точки зрения скорости распространения гравитации остается на ньютоновских позициях. То есть, между планетами гравитация распространяется мгновенно – в отличие от света. Таким образом, мы видим в телескоп световое эхо планеты Сатурн, с отставанием от реального положения на световой час с лишком, а наша Земля в своем движении реагирует на гравитационное поле настоящего Сатурна - в его истинном положении, которое находится впереди от видимого на (орбитальная скорость 9.7 км/сек, умноженная на 4000 секунд дает) ~ 40 тыс. км, что составляет 2/3 от радиуса Сатурна. Если же мы захотим «исправить» положение и начнем рассчитывать гравитационное взаимодействие внутри Солнечной системы с учетом запаздывания гравитационного взаимодействия (что приведет к тому, что планеты будут притягиваться не к истинному, а к видимому положению планет), то наступит полный хаос: планеты и спутники начнут уползать со своих орбит как тараканы. Именно по стабильности орбиты Луны мудрый Лаплас сделал ограничение снизу на скорость гравитационного взаимодействия – и заключил, что она как минимум в 50 миллионов раз быстрее скорости света (см. Вики «Скорость гравитации»). С ростом точности наблюдений, эта оценка снизу должна повышаться и устремиться в бесконечность. Например, Том Ван Фландерн https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0375960198006501?via%3Dihub
в 1998 году оценил эту минимальную скорость гравитации уже в 20 миллиардов скоростей света. (Он был небесным механиком, главой небесно-механического отдела в Морской обсерватории США, откуда его изгнали за экзотические взгляды. Он их издал толстой книгой, которую мало кто прочитал. Лет 20 назад я его встретил на какой-то конференции возле ящика этих книг – и он мне её вручил.) Но как же теория относительности! – возопит возмущенный и просвещенный человек 21 века. Это возмущение парадоксальной ситуацией до сих пор остается, потому что в гравитационных учебниках это место как-то обходится стороной. У Фейнмана в томе 6 Электродинамика, в главе 21 разбирается вопрос не только отстающих, но и опережающих потенциалов Лиенара-Вихерта, которые компенсируют друг друга. Carlip в 1999 году изложил эту тему для гравитации https://arxiv.org/abs/gr-qc/9909087 – кто хочет, может поломать голову и потренировать математические навыки.

На самом деле, вопрос о «мгновенной скорости» гравитации и о соответственном отсутствии гравитационной аберрации решается довольно просто – так, например, как это написано в https://en.wikipedia.org/wiki/Speed_of_gravity: «A moving body's seeing no aberration in a static field emanating from a "motionless body"». Действительно, рассмотрим ситуацию, когда в пространстве находится гравитирующее и светящееся ПОКОЯЩЕЕСЯ тело – например, Сатурн (рис.1).

Вокруг него расположено статическое гравитационное поле и облако разлетающихся во все стороны фотонов. И вот с этим гравитационным полем и облаком фотонов встречается движущийся с некой скоростью наблюдатель. Фотоны, которые будут попадать в его телескоп, будут падать не «сверху», а немного спереди – как капли дождя попадают в лицо бегущему человеку. Соотвественно, наблюдатель будет видеть Сатурн не на его реальном месте, а со смещением. Этот эффект называется световой аберрацией. Если мы возьмём миллион таких подвижных наблюдателей – и у всех будет разная скорость, то получим миллион видимых положений Сатурна. Но все наблюдатели, измеряя гравитационное поле Сатурна – уверенно укажут на его истинное положение. Об этом говорят, как об отсутствии гравитационной аберрации. Но это отсутствие не связано с «мгновенной» скоростью распространения гравитации, потому что это стационарное поле уже существовало в той точке, где его решил померять наблюдатель. То же самое относится к гравитационному полю любого равномерно движущегося объекта: если можно найти систему отсчета, в которой это поле покоится, то оно будет «мгновенно распространяющимся» (или постоянно существующим) с практической точки зрения. Хотя объекты Солнечной системы нельзя, строго говоря, отнести к равномерно движущимся объектам, но во-первых их ускорения очень малы, а во-вторых, искривленные движения в гравитационных полях – это движение по геодезической, то есть максимально равномерное. Представим себе, что поле планеты резко изменилось – из-за разделения на две половинки, или коллапса, который привел к сбросу части массы в гравитационное излучение. Эти изменения уже нельзя компенсировать какими-то изменениями в скорости наблюдателя – и они будут распространяться со скоростью света, пока не достигнут удаленного наблюдателя. Именно на этом факте и держится явление антигравитации при быстром сбросе гравитационное массы Вселенной.

Очень интересный момент: эта условная «мгновенность» гравитационного взаимодействия связана с ПОЛЕМ, то есть с нечто таким, которое не разбивается на отдельные частицы или кванты. Если представить себе гравитационное поле как набор квантовых гравитонов, которые летают со скоростью света между планетами и звездами и обеспечивают их гравитационные взаимодействия, то сразу возникнет вопрос: а почему нет «гравитонной аберрации», которая должна быть полностью аналогична фотонной или световой аберрации? Если наблюдатель начнет падать на Сатурн, то гравитационное поле для него исчезнет, согласно принципу эквивалентности ОТО, а вот гравитоны от такого маневра исчезнуть не могут (как и фотоны). Именно это является известным камнем преткновения для создания квантовой теории гравитации – потому что, предполагая существование гравитонов, эта теория становится противоречащей принципу эквивалентности ОТО. Полагаю, что вторым, даже более тяжелым, камнем преткновения для квантовой теории гравитации (знают ли об этом квантовые гравитационисты?) будет необходимость создание такой теории, которая базируясь на гравитонах, двигающихся со скоростью света, должна приводить к отсутствию гравитационной аберрации – то есть фактически к бесконечно быстрой передаче взаимодействия между планетами. Это укрепляет мою уверенность, что квантовая теория гравитации не только не нужна для объяснения динамики Вселенной, но и попросту невозможна.
Согласно основному принципу специальной теории относительности, кто равномерно движется – объект или наблюдатель, совершенно неважно. Поэтому, если мы рассмотрим случай, когда Сатурн движется, а наблюдатель покоится, то эффект будет тем же самым: фотоны (= шарики, разбивающие стекло теплицы и мнущие помидоры) будут прилетать от видимого положения Сатурна, а гравитационные детекторы будут указывать на истинное положение планеты.

Обратим внимание на психологически сложный момент на рис.1 и 2: хотя телескоп и теплица указывают на смещенное положение планеты, весь ряд фотонов (=луч), если бы мы охватили его мысленным взором, указывает на текущее положение планеты. Можно представить себе телескопическую систему из нескольких приемников и хорошей синхронизацией, которая бы регистрировала бы поток фотонов на нескольких высотах и указывала бы на истинное, а не на видимое положение объекта. Мы с Дмитрием спорим именно вокруг этого психологически сложного момента, когда луч из фотонов идет от настоящего положения планеты, а из-за локальности сенсора для света, мы «видим» планету смещенной. Ему кажется, что фотоны, хотя и будут падать «сбоку», но, как стрелы, сохранят свое направление «вниз», что даст возможность наблюдателю восстановить истинное направление на планету. Я полагаю, что если рассматривать фотопластинку или матрицу, то там нет направления фотонов – а лишь факт их прилета на пластинку. Направление определяется с помощью телескопа и его оптической системы. Можно ли, условно говоря, по одному фотону (по его свойствам) понять (без помощи телескопа), откуда он прилетел? Это слишком хитрый вопрос для меня, выходящий за рамки моих познаний. Но после всех дискуссий, тема мгновенной скорости гравитации и световой аберрации стала гораздо яснее – по крайней мере, для меня самого. Может, и для кого-нибудь из вас.
krym

О позорище

Натолкнулся на флибусте на резкое критическое замечание от Gangnusa (знал я одного астрономического человека с такой фамилией, но, может, совпадение):

Gangnus про Горькавый: Сказка о том, как астрономы и часовщики спасали моряков (Детская образовательная литература) в 20:42 (+02:00) / 29-07-2020

"Позорище!
"ошибка в одну секунду во времени давала ошибку на четыреста метров в координатах плывущего судна."
Угловая секунда - 20000000/180/60 =31м
Временная - 15х больше = 765м.

Откуда 400?"

Я вздрогнул, и так как отслеживаю ошибки в своих книгах для будущих переизданий, то схватился за листочек и посчитал, что на экваторе ошибка в секунду дает что-то вроде 463 метра ошибки на море. Так как плавают не всегда на экваторе, то я разумно "округлил" до четырехсот метров. Но откуда взялось 765 метров? Всматриваюсь в расчеты критика:
15 х 31 метр = 765 метров

И вот этот умнейший человек мне грубит? Флибуста, забань его за двойку по математике.

Вопрос к наблюдателям-астрономом: Кто использует в своих расчетах свето-временную коррекцию (это когда видимое положение тела отстает от истинного из-за конечности скорости света)? Расскажите, как это происходит, насколько это смещение очевидно и значимо.
krym

Юпитер и Сатурн - два колеса космического поезда -II

Приятели говорят, что у меня руки по локоть в крови (соседей по науке), на самом деле - я добрейший человек, совсем не зверь. Вот диаграмму нарисовал про поезд Юпитер-Сатурн:



Берем короткий отрезок орбиты и принеберегаем медленным собственным вращением Луны. Показано два момента времени и колесо с красной полоской. Случай А - полоска не повернулась. Автомобилисты легко поймут мою терминологию: Луна является случаем мертвого тормоза или юза, когда колесо намертво заклинилось и юзит по земле (по рельсу), сгребая впереди камушки (синие стрелки).
Случай B (Земля) - колесо все еще юзит, при этом медленно вращается, поэтому камушков сгребает поменьше. Красная полоска показывает поворот колеса, но не в полоборота.
Случай С (Юпитер и Сатурн) - плавное качение без юза. Красная полоска сделала точно половину оборота, как и полагается на отрезке пути длиной в ПиЭр.
Случай Д (гипотетический) - если бы Сатурн без уменьшения его собственного вращения переместить на орбиту Урана или Нептуна, где орбитальная скорость станет меньше экваториальной, то был бы случай пробуксовки - когда колесо вращается (красная полоска показывает поврот более полуоборота) почти вхолостую, а машина едет медленно. Камушки вылетают назад.

Полагаю, что случай "качения" Юпитера и Сатурна связан с солнечными приливами, которые заставляют планету застревать в такой скорости вращения - для уменьшения диссипации в приливных горбах. Может, взяться и посчитать, когда время будет?
krym

Прекрасная статья о проблеме темной материи

Такое ощущение, что у журналистов стало больше здравого смысла, чем у многих ученых :)
(на всякий случай - речь идет не о моих работах)

"Возрождение MACHO может решить проблему темной материи – но заставит пересмотреть космологию"

На протяжении многих лет ученые пытались найти загадочные частицы темной материи – вимпы. Последние исследования показывают, что они вряд ли существуют. Однако неожиданные открытия 2016-2020 годов указывают: темная материя вполне может обойтись и без единой новой частицы. Только вот природа ее совсем не такая, как ожидалось. Более того: если все так, то наша Вселенная – циклическая. Такая Вселенная-феникс могла уже не раз пройти через сменяющие друг друга циклы расширения и сжатия. Попробуем разобраться, в чем тут дело.

https://naked-science.ru/article/astronomy/vozrozhdenie-macho

krym

Яркие шаровые скопления как индикатор гало из темной материи

Свежая статья Burkert-Forbes:
High-Precision Dark Halo Virial Masses from Globular Cluster Numbers: Implications for Globular Cluster Formation and Galaxy Assembly
https://arxiv.org/abs/1901.00900
“We confirm that the number of globular clusters (GCs), NGC, is an excellent tracer of their host galaxy's halo virial mass Mvir. The simple linear relation Mvir=5×10^9 M⊙× NGC fits the data perfectly from Mvir=10^10 M⊙ to Mvir=2×10^15 M⊙. This result is independent of galaxy morphology and extends statistically into the dwarf galaxy regime with Mvir=10^8−10^10 M⊙, including the extreme ultra diffuse galaxy DF44. As this correlation does not depend on GC mass it is ideally suited for high-precision determinations of Mvir”.

Речь идет о том, что полную (то есть с темной материей вместе) массу галактик в интервале пяти порядков можно вычислять с помощью простых подсчетов шаровых скоплений звезд возле данных галактик и умножения этого числа на 5*10^9 солнечных масс. Эта тема давно разрабатывается – и эта статья просто самая свежая и полная. Действительно, интересно: масса шаровых скоплений составляет доли процента от общей массы галактики (у нашего Млечного Пути их открыто 157, у Андромеды – около пятисот) – и с какого перепугу эти шарики стали прекрасным способом определять массу темного гало, состоящего из загадочных элементарных частиц (как считают квантовые космологи)? Насколько я понимаю, по светимости звезд, или по массе центральной черной дыры масса определяется хуже. Почему? Обратите внимание на эпитеты в абстракте: “excellent”, “perfectly”, “ideally”. Сами судите по основному графику работы (синюю и красную линии и линейки возле оси нанес я):



Действительно, превосходная зависимость, за исключением легких галактик, возле которых ярких скоплений просто нет. Давайте продолжим линию графика красной штриховой линией. Она упирается в вертикальную ось на 2.7 порядка ниже нуля.
Что означают эти результаты? Рассмотрим нашу модель, по которой темная материя состоит из «темных» шаровых скоплений из черных дыр и нейтронных звезд. Только небольшая часть (~1/1000) таких скоплений смогла захватить водородное облако и запустить процесс звездообразования – то есть стать обычным шаровым скоплением ярких звезд. Остальные продолжают двигаться невидимками в галактическом гало. Что хорошего в этой модели?
- Она объясняете частоту слияний черных дыр и гравитационные всплески, регистрируемые ЛИГО;
- Она легко снимает ограничение по гравитационному линзированию, потому что поймать в телескоп такое темной скопление, например, на фоне Магеллановых облаков, очень трудно;
- Она объясняет, почему вокруг Солнца на межпланетных и межзвездных масштабах нет темной материи;
- Она согласуется с нашими расчетами количества черных дыр;
Вышеприведенная статья выявляет еще один плюс этой модели:
- Становится понятным: почему масса галактик(=масса темного гало) хорошо коррелирует с числом ярких шаровых скоплений. Потому что за каждым ярким скоплением кроется гораздо большее количество «темных» родственников. (И это сразу отправляет волшебные "аксионы" туда, где им и полагается быть: в страну фэнтези).
- Если составить вышеприведенный график не для ярких скоплений, а для темных, то значения числа скоплений по оси Y вырастет в 1000 раз, и график спокойно продолжится вдоль штриховой линии еще на три порядка массы – до логического предела, когда самые легкие галактики сходятся с самыми тяжелыми шаровыми скоплениями.
Это продолжение графика – не железный аргумент, но признак того, что мы на правильном пути.

К сведению друзей-астрономов - вот прекрасная задача для студентов, аспирантов и прочих умных ребят: поискать в данных астрометрического спутника Гайя признаки темных шаровых скоплений, какое-то количество которых должно пролетать через галактический диск из звезд и возмущать звёздные траектории. Если нужно что-то обсудить и проконсультировать - всегда пожалуйста.
krym

Темная материя как черные шаровые скопления

Ну что друзья-астрономы и прочие интеллектуалы: проведем виртуальный семинар, раз они вошли в моду? Докладчик заявился только один ;)

Итак, идет большая война вокруг того, можно ли объяснить темную материю черными дырами (квантовые космологи не спешат расставаться со своими аксионами и прочими милыми сердцу финтифлюшками). И вот какой кусок из моей обзорной статьи хочется обсудить. Здесь нет ничего нового, лишь изложение идей других людей с моими оценками, но тем не менее...

"Многие специалисты считают, что гипотеза о том, что темная материя целиком состоит из черных дыр и нейтронных звезд, находится в противоречии с наблюдательными данными по гравитационному линзированию звезд в Магеллановых облаках (см. обзор и ссылки в статьях Долгова, 2018 и Belotsky et al, 2019). Если вокруг Галактики есть достаточно однородное гало из черных дыр или нейтронных звезд, то они должны загораживать обычные звезды соседних галактик, что вызовет резкое увеличение светимости этих звезд. Но если черные дыры имеют тенденцию к созданию скоплений, то это наблюдательное ограничение теряет силу (см. например, анализ Clesse and Garcia-Bellido, 2017; Belotsky et al, 2019).

Действительно, в галактическом гало располагаются большое количество шаровых скоплений с размером ~100 световых лет и с числом звезд ~10^4-10^6. Предположим, что аналогичную тенденцию к образованию шаровых скоплений имеют реликтовые черные дыры. Такие «черные» шаровые скопления будут практически невидимы и могут быть зарегистрированы только двумя способами: если черные дыры в них сливаются, что порождает всплеск регистрируемых гравитационных волн, или если черные дыры в таком кластере служат гравитационными линзами. Пусть типичное «черное» шаровое скопление состоит из ~10^5-10^6 черных дыр со средней массой дыры в ~30 масс Солнца и с общей массой в ~3*10^6 - 3*10^7 масс Солнца. Для формирования темного гало с массой в ~10^12 солнечных масс потребуется 3*10^4 - 3*10^5 таких «черных» шаровых скоплений. Если размер черного шарового скопления ~10 световых лет (Belotsky et al, 2019 рассматривает скопление черных дыр с размером порядка парсека), и они располагаются на расстоянии ~10^5 световых лет, то на небе общая площадь «черных» шаровых скоплений составит ~1 кв. градуса. Равномерное распределение «черных» шаровых скоплений по всей небесной сфере с площадью в 41253 кв. градуса означает малую вероятность того, что такое скопление попадет на линию между телескопом и звездами Магеллановых облаков. Поэтому наблюдения гравитационного линзирования в локальных участках неба ничего не смогут сказать о кластерах черных дыр, хотя эти наблюдения могут дать оценку фоновых, рассеянных черных дыр, не вошедших в скопления (или вылетевших из скоплений после взаимного слияния). Отметим, что такие черные шаровые скопления могут вызывать эффект линзирования как суммарным гравитационным полем, так и полем отдельных дыр, входящими в их состав.

Существование большинства черных дыр в плотных кластерах, подобных шаровым скоплениям, решает проблему генерации гравитационных волн, которые регистрируются ЛИГО. Такие волны возникают при слиянии двух черных дыр, но оставалось непонятным - как встретились в пространстве две черные дыры с размером ~100 км. Ведь черные дыры, как и нейтронные звезды, возникнув при взрыве сверхновой, получают такой импульс, что покидают своего компаньона по возможной двойной системе. Другие варианты образования двойных систем из черных дыр или нейтронных звезд маловероятны (см., например, Долгов, 2018). Слияния черных дыр и нейтронных звезд, находящихся в плотных шаровых скоплениях, решают эту проблему. Таким образом, LIGO регистрирует слияние реликтовых дыр и нейтронных звёзд из «черных» шаровых скоплений.

Гравитационные неустойчивости с учетом вязкой диссипативной среды сжатой Вселенной (см. например, Горькавый и Фридман, 1994) должны приводить к эффективному разбиению популяции реликтовых черных дыр на кластеры различных масштабов. Вероятно, к моменту формирования облаков из нейтрального водорода, черные дыры уже были организованы в иерархию скоплений различного масштаба. Самые крупные кластеры черных дыр захватили достаточное количество газа и превратились в эллиптические и спиральные галактики. Скопления средних размеров, в случае аккреции достаточного количества газа могли превратиться в яркие карликовые галактики, такие как Магеллановы облака, а могли остаться очень тусклыми скоплениями, которые на 99.9% состоят из темной материи – восемь таких карликовых галактик найдено среди спутников Млечного пути (Simon and Gena, 2007). Видимо, среди небольших и плотных скоплений черных дыр лишь немногие сумели захватить количество водорода, достаточное для активного звездообразования. Такие скопления превратились в шаровые скопления, которые содержат в центре кластер черных дыр, возможно, с IMBH. Остальные кластеры черных дыр остались в виде «черных» шаровых скоплений. Эти скопления постепенно собрались вокруг галактик, образовав массивное гало темной материи.

Поиск «черных» шаровых скоплений представляется одной из самых интересных задач для наблюдательной астрономии. Шаровые скопления с аномально высоким содержанием темной материи (“dark globular clusters”) уже найдены в одной из эллиптических галактик (Taylor et al, 2015). Отметим, что число шаровых скоплений хорошо коррелирует с массой галактик, подавляющую часть которой составляет гало из темной материи (Burkert and Forbes, 2020), что объясняется постоянством соотношения числа ярких и черных шаровых скоплений.

На наличие темной материи указывает отличие скоростей движения периферийных звезд от кеплеровского движения. Поэтому считалось, что Млечный путь имеет массивное гало темной материи, а шаровые скопления – нет. На самом деле, шаровое скопление может иметь в центре плотное скопление черных дыр, но оно не вызывает аномалии в динамике периферийных звезд. Отметим, что наблюдатели не смогли найти признаков темной материи в окрестности Солнца – и сейчас это понятно, потому что темная материя не рассеяна по всей Галактике, а содержится в плотных скоплениях. Число таких «темных» шаровых кластеров внутри тонкого газового диска Галактики может быть всего ~100 штук".
krym

Как пинаются эйнштейновские черные дыры?

Совсем не так, как ньютоновские! Часто эйнштейновскую теорию воспринимают как ньютоновскую, к которой добавили три известных эффекта, в которых Эйнштейн обычно не противоречил Ньютону, а усиливал его. Но мало кто знает, что существует эффект, в котором Эйнштейн и Ньютон приходят к противоположным выводам. Пусть у нас есть две черные дыры разной массы. Большая черная дыра покоится, а дыру поменьше мы отправим с небольшой скоростью по прямой линии на лобовое соударение с большой дырой. Что будет, когда дыры сблизятся и сольются? Ньютон уверенно скажет, что суммарная черная дыра будет двигаться в том же направлении, куда летела дыра поменьше. Только скорость суммарной дыры будет меньше из-за увеличения массы. Закон сохранения импульса!

В последние годы стали проводить множество численных экспериментов со столкновениями черных дыр. И, как выяснилось, две неодинаковые эйнштейновские черные дыры при слиянии ведут себя парадоксально: суммарная дыра начинает двигаться в направлении, откуда прилетела меньшая дыра! Это называется «Antikick», и он явно нарушает ньютоновскую логику.
Сейчас написано немало работ, в которых делаются попытки физической интерпретации этого «антипинка» - см. например, Rezzolla et al «Understanding the "anti-kick" in the merger of binary black holes”, 2010 (https://arxiv.org/abs/1003.0873). Эти интерпретации сделаны на основе гравитационных волн, анизотропной кривизны и т.д., но как-то они меня мало устраивали: хотелось что-то наглядное и убедительное. И вот чего придумал, хотя и не настаиваю – интерпретации часто вещь посложнее, чем расчеты.

Рассмотрим ситуацию с двумя дырами на языке потенциала GM/R, который их окружает. Это можно воспринимать как резиновую пленку, продавленную тяжелыми шарами. Легко увидеть, что для любых черных дыр, для которых 2GM/Rc^2=1, потенциал имеет одинаковую глубину на границе дыр: (c^2)/2. Таким образом, мы рассматриваем две сближающиеся воронки с одинаковой глубиной, но с разным размером плоского дна. Как известно со времен Эйнштейна, кружка выпадает из ослабевших рук и летит к земле, не потому что её притягивает Земля, а потому что она реагирует на окружающее её пространство, искривленное Землей. Если в какой-то момент Земля исчезнет, то кружка будет продолжать ускоренно падать – пока не получит сигнал об исчезновении Земли. Если перевести это на язык потенциала или воронки вокруг черной дыры, то какое-то тело, которое пытается вырваться из воронки, будет падать назад не из-за дыры, а из-за наклона воронки. Каждая часть черной дыры или любого гравитирующего тело падает в этой воронке, но падать приходится по кругу, что вызывает взаимную компенсацию и суммарный покой дыры или тела. И вот к нашей воронке приближается другая воронка и её потенциал складывается с нашим. Вокруг нашей дыры возникает асимметрия – склон, обращенный к маленькой черной дыре, становится пологим, а обратный склон только усиливается. И тогда большая черная дыра начинает двигаться из-за реакции на собственный потенциал – и начинает двигаться в направлении к меньшей дыре. Та тоже ускоряется по аналогичной причине, только реагируя на свой потенциал с противоположной стороны. А когда две дыры сталкиваются, то оказывается, что большая массивная дыра обладает большим импульсом (который, напоминаю, она набрала от асимметрии собственного потенциала) – и суммарная дыра начинает двигаться в том же направлении, что и большая дыра – или в обратном направлении к движению малой дыры.

Мне кажется это объяснение более наглядным. Конечно, понятно, что закон сохранения импульса выполняется - и это гравитационная волна унесла импульс, разрешив всей системе двигаться совсем не туда, куда думал Ньютон. Но тут важно, что это волна не классического периодического типа, а нечто вроде одинокого склона потенциала, по которому скатилась слившаяся дыра, а сама волна отправилась восвояси. Как я полагаю, именно такой склон потенциала и отвечает за антигравитацию, вызвавшую Большой Взрыв. Ведь если взять такие пары неодинаковых дыр, построить из них сферическую оболочку, а потом разом «подорвать» все дыры, то оболочка из суммарных дыр будет разлетаться во все стороны из-за очевидно отталкивающего потенциала, хотя, как мы знаем из учебников, гравитация «всегда притягивает».
krym

Новая коллекция материалов на сайте Астровитянки

Усилиями добровольцев, на сайте https://astrovityanka.ru появился целый набор новых статей и материалов (и они будут все время прибавляться, потому что идет интенсивная выборка самого интересного из этого многолетнего ЖЖ и других источников):

1. В разделе "Научные сказки" https://astrovityanka.ru/Nauchnyeskazki появились две новых истории-сказки от д.ф.-м.н. Влада Сыщенко - про электромагнитное излучение и радугу, опубликованные в "Кванте", а также научные истории из моего ЖЖ и других источников: "Зачем лететь на Марс?", "Парадигмы и учёные" и т.д.
2. В разделе "Статьи Горькавого" - масса прибавлений: статья "Кольца Сатурна и спутники Урана" из сборника, посвященного А.М.Фридману: https://astrovityanka.ru/Stat'iNikolajaGor'kavogo/Kol'caSaturnaisputnikiUrana; научно-популярная статья с А.М.Фридманом "На чем держатся кольца планет?" из журнала "Земля и Вселенная" 1991 года; научная статья про образование Луны из Известий КрАО, 2007 и полемическая статья о финансировании науки и т.д.
3. В разделе Интервью - статья об интернет-образовании https://astrovityanka.ru/Interv'jusNikomGor'kavym/UrokiWikishkoly?fbclid=IwAR3j566FbGTE6Tb_mNIL4iXhD3F60ifjT7mr2jamU-K2MrwsQ1wS4NVOE3E
Кстати, для тех, кто интересуется домашним образованием: вот полезнейшие ссылки на электронные копии старых школьных учебников: https://kramtp.info/news/16/full/id=47705?fbclid=IwAR27-WXs7gro_nYQIwxxmn9C9q4uuvxDwZNUHEc4X4jUYFjJ8PKxP4Xd124

Огромное спасибо команде, которая создала и развивает сайт "Астровитянки", который создан, конечно, не для "Астровитянки", а для помощи всем юным и умным.