Обычный человек не тратит много времени на размышления о черных дырах, для этого существует Black Hole Initiative (BHI). Основанный в 2016 году в Гарвардском университете, это первый в мире академический центр, посвященный исключительно изучению этих фантастических и загадочных объектов.
После семинара BHI в прошлом году Гарвардский астрофизик Рамеш Нараян поговорил с некоторыми коллегами - Полом Чеслером и Эриком Куриэлем - о внутренней структуре черных дыр, которые, как считается, засоряют Вселенную. Их беседа привела к тому, что в BHI слишком часто задавались вопросом: что произойдет, если упасть в черную дыру?
Они не были первыми, кто вник в эту проблему. В 1915 году Альберт Эйнштейн обнародовал свою общую теорию относительности, заключенную в уравнениях. Они показывают, как распределение материи и энергии во Вселенной влияет на ее геометрию или кривизну, и как эта кривизна, в свою очередь, проявляется как гравитация.
Менее чем через год Карл Шварцшильд опубликовал первое (одно из многих) решение этих уравнений. Это дало явное описание гравитационного поля идеальной конфигурации материи: идеально сферической, электрически нейтральной и не вращающейся. Если бы эта масса была достаточно компактной, обнаружил Шварцшильд, центр сферы имел бы странное свойство: его кривизна и плотность были бы бесконечными, что приводило бы к так называемой сингулярности, буквальной складке в ткани космоса.
Физики считают такой объект, теперь называемый черной дырой Шварцшильда, идеализированной концепцией. Фактические вещи во Вселенной, включая черные дыры, всегда вращаются и имеют другие недостатки.
Только в 1963 году, почти полвека спустя, математик и физик Рой Керр предложил свое собственное решение уравнений Эйнштейна, которое описывает пространство и гравитационное поле, окружающее вращающуюся черную дыру в реальной жизни - впоследствии названную "Черная дыра Керра". Однако когда другие физики, основываясь на результатах Керра, попытались исследовать физику черных дыр, они обнаружили некоторые любопытные особенности.
По словам Кюриэль, они включали в себя "червоточины", которые могут вывести из черной дыры в другую Вселенную, а также «замкнутые кривые, похожие на время» - петли в пространстве-времени, которые в конечном итоге приведут путешественника к тому времени и месту, где он начал. Это звучало как научная фантастика, но уравнения Эйнштейна и Керра предполагали, что это возможно.
Хотя уравнения Эйнштейна существуют уже более 100 лет, их очень трудно решить. Кюриэль называет их «возможно, самыми математически сложными уравнениями в физике».
Фото: inter-nauka.com