Физики предполагают, что наша Вселенная существует внутри чёрной дыры
Эта странная теория, над которой физики работают уже ни одно десятилетие, может пролить свет на многие вопросы, на которые не в состоянии ответить знаменитая теория Большого взрыва.
Согласно теории Большого взрыва, до того, как Вселенная начала расширяться, она пребывала в сингулярном состоянии-то есть в бесконечно малой точке пространства содержалась бесконечно высокая концентрация материи. Эта теория позволяет объяснить, например, почему невероятно плотная материя ранней Вселенной начала расширяться в пространстве с огромной скоростью и образовала небесные тела, галактики и скопления галактик.
Но в то же время, она оставляет без ответа и большое количество важных вопросов. Что спровоцировало сам Большой взрыв? Каков источник таинственной тёмной материи?
Теория о том, что наша Вселенная находится внутри чёрной дыры, может дать ответы на эти и многие другие вопросы. И к тому же в ней объединены принципы двух центральных теорий современной физики: общей теории относительности и квантовой механики.
Общая теория относительности описывает Вселенную в самых крупных масштабах и объясняет, как гравитационные поля таких массивных объектов, как Солнце, искривляют время-пространство. А квантовая механика описывает Вселенную в самых мелких масштабах — на уровне атома. Она, например, учитывает такую важную характеристику частиц, как спин (вращение).
Идея состоит в том, что спин частицы взаимодействует с космическим временем и передаёт ему свойство, называемое «торсион». Чтобы понять, что такое торсион, представьте космическое время в виде гибкого прута. Сгибание прута будет символизировать искривление космического времени, а скручивание — торсион пространства-времени.
Если прут очень тонкий, вы можете его согнуть, но разглядеть, скручен он или нет, будет очень сложно. Торсион пространства-времени может быть заметен только в экстремальных условиях — на ранних стадиях существования Вселенной, либо в чёрных дырах, где он будет проявляться как сила отталкивания, противоположная гравитационной силе притяжения, исходящей от кривизны пространства-времени.
Как следует из общей теории относительности, очень массивные объекты заканчивают своё существование, сваливаясь в чёрные дыры — области космоса, от которых не может ускользнуть ничего, даже свет.
В самом начале существования Вселенной гравитационное притяжение, вызванное искривлением пространства, будет превосходить силу отталкивания торсиона, благодаря чему материя будет сжиматься. Но затем торсион станет сильнее и начнёт препятствовать сжатию материи до бесконечной плотности. А поскольку энергия обладает способностью превращаться в массу, то чрезвычайно высокий уровень гравитационной энергии в этом состоянии приведёт к интенсивному образованию частиц, отчего масса внутри чёрной дыры будет нарастать.
Таким образом, механизм скручивания предполагает развитие поразительного сценария: каждая чёрная дыра должна порождать внутри себя новую Вселенную.
Если эта теория верна, то материя, из которой состоит наша Вселенная, тоже привнесена откуда-то извне. Тогда наша Вселенная тоже должна быть образована внутри чёрной дыры, существующей в другой Вселенной, которая приходится нам «родительской».
Движение материи при этом всегда происходит только в одном направлении, чем обеспечивается направление времени, которое мы воспринимаем как движение вперёд. Стрелка времени в нашей Вселенной, таким образом, тоже унаследована из «родительской» Вселенной.
Источник
В черных дырах могут быть вселенные. Рассказываем о новом открытии
Астрофизики показали, что в заряженных черных дырах теоретически могут существовать экзотические фрактальные объекты и множество других необычных вещей. Разбираемся, что мы вообще знаем о черных дырах теперь.
Что такое черные дыры?
Черные дыры — массивные космические объекты. Увидеть их почти невозможно, поскольку они не отражают свет, даже, наоборот, поглощают его в прямом смысле слова. Их сила притяжения настолько велика, что даже лучи света не могут устоять, и они попадают под влияние дыры. Поэтому вокруг нее «изображение» космоса нам кажется расплывчатым и искаженным. Это видно на картинке выше.
Черные дыры — не черные шары, какими мы привыкли видеть их. Они прозрачные, но оставляют черную тень. Это даже не дыра, а шарообразный поглотитель всего, что попадает под влияние его гравитации.
Как возникают черные дыры?
Звезды, превышающие массу и размеры нашего Солнца во много раз, в конце своей жизни взрываются и образуют либо нейтронную звезду, либо начинают сильно сжиматься, словно «падая» внутрь себя, стремительно уменьшая свои размеры при неизменной массе. Плотность материи в сжимаемой точке становится очень высокой, соответственно, гравитация сильно увеличивается. Когда размер звезды становится настолько мал и плотность настолько высока в одном месте, она «проваливается» внутрь себя, в результате чего появляется черная дыра.
Черная дыра, например, массой с одно Солнце будет по размеру меньше, чем наше светило.
Однако такие маленькие звезды, как наше Солнце, не превратятся в конце жизненного цикла в черную дыру — их масса недостаточна даже для взрыва и образования сверхновой. Взрыв, конечно, будет, однако на финальном этапе маленькие звезды превращаются в белых карликов — в очень маленькие и горячие звездочки, которые тоже вскоре затухнут.
В настоящее время мы знаем о четырех разных способах образования черных дыр
- Лучше всего изучен тот, что связан со звездным коллапсом. Достаточно большая звезда образует черную дыру после того, как ее ядерный синтез прекращается, потому что все, что уже можно было синтезировать, было синтезировано. Когда давление, создаваемое синтезом, прекращается, вещество начинает проваливаться к собственному гравитационному центру, становясь все более плотным. В конце концов оно настолько уплотняется, что ничто не может преодолеть гравитационное воздействие на поверхность звезды: так рождается черная дыра. Эти черные дыры называются «черными дырами солнечной массы», и они наиболее распространены.
- Следующим распространенным типом черных дыр являются «сверхмассивные черные дыры», которые можно найти в центрах многих галактик и которые имеют массы примерно в миллиард раз больше, чем черные дыры солнечной массы. Пока доподлинно неизвестно, как именно они формируются. Считается, что когда-то они начинались как черные дыры солнечной массы, которые в густонаселенных галактических центрах поглощали множество других звезд и росли. Тем не менее, они, похоже, поглощают вещество быстрее, чем предполагает эта простая идея, и как именно они это делают — все еще остается предметом исследований.
- Более спорной идеей стали первичные черные дыры, которые могли быть сформированы практически любой массой в крупных флуктуациях плотности в ранней Вселенной. Хотя это возможно, достаточно трудно найти модель, которая производит их, при этом не создавая чрезмерное их количество.
- Наконец, есть идея о том, что на Большом адронном коллайдере могут образовываться крошечные черные дыры с массами, близкими массе бозона Хиггса. Это работает только в том случае, если у нашей Вселенной имеются дополнительные измерения. Пока не было никаких подтверждений в пользу этой теории.
Насколько большие черные дыры?
Можно представить горизонт черной дыры как сферу, и ее диаметр будет прямо пропорциональным массе черной дыры. Поэтому чем больше массы падает в черную дыру, тем больше становится черная дыра.
По сравнению со звездными объектами, черные дыры крошечные, потому что масса сжимается в очень малые объемы под действием непреодолимого гравитационного давления. Радиус черной дыры массой с планету Земля, например, всего несколько миллиметров. Это в 10 000 000 000 раз меньше настоящего радиуса Земли.
Радиус черной дыры называется радиусом Шварцшильда в честь Карла Шварцшильда, который впервые вывел черные дыры как решение для общей теории относительности Эйнштейна.
Где находятся черные дыры?
Чаще всего они расположены в центре галактик. Они имеют большую силу притяжения, благодаря чему им удается удерживать звездные системы на очень большом расстоянии, образуя галактики, известные нам сейчас.
В центре нашего Млечного пути тоже есть сверхмассивная черная дыра под названием Стрелец А*. Она тяжелее Солнца в 4.02 млн раза, а радиус ее ≈ 45 астрономическим единицам (одна астрономическая единица = одному расстоянию от Земли до Солнца).
Помимо сверхмассивных черных дыр в центрах галактики есть и «локальные», образующиеся после кончины массивных звезд.
Что внутри черной дыры?
Никто не знает наверняка. Общая теория относительности прогнозирует, что в черной дыре сингулярность, место, в котором приливные силы становятся бесконечно большими, и как только вы преодолеваете горизонт событий, то уже не можете попасть куда-либо еще, кроме как в сингулярность. Соответственно, общую теорию относительности лучше не использовать в этих местах — она попросту не работает. Чтобы сказать, что происходит внутри черной дыры, нам нужна теория квантовой гравитации. Общепризнано, что эта теория заменит сингулярность чем-то другим.
Почему внутри черной дыры могут быть вселенные?
Существует множество гипотетических черных дыр — с электрическим зарядом или без него, вращающиеся или неподвижные, окруженные материей или плавающие в пустом пространстве. Некоторые из этих гипотетических черных дыр наверняка существуют в нашей Вселенной. Например, вращающаяся черная дыра, окруженная падающей материей — довольно распространенный тип этих объектов.
Но некоторые другие виды черных дыр являются чисто теоретическими. Описать их поведение и свойства можно, полагаясь только на математические методы. Одним из таких объектов является электрически заряженная черная дыра, окруженная антидеситтеровским пространством. Этот вид пространства имеет постоянную отрицательную геометрическую кривизну и похож по форме на седло.
Такого пространства в нашей Вселенной не существует, но его существование в теории открывает множество интересных эффектов, которые можно исследовать. Одна из причин, по которой это стоит исследовать, заключается в том, что заряженные черные дыры имеют много общего с вращающимися черными дырами, существующими в нашей Вселенной.
Авторы нового исследования обнаружили, что когда такие черные дыры становятся относительно холодными, они создают «туман» из квантовых полей вокруг своей поверхности. На поверхности объекта этот туман поддерживает гравитация черной дыры, но выталкивает наружу электрическое поле. В результате в таком тумане формируется сверхпроводящая среда. У таких черных дыр помимо обычного горизонта событий есть еще и внутренний горизонт. Благодаря этому в заряженные черные дыры можно проникнуть и не разорваться на атомы.
Ученые показали, что по ту сторону заряженной черной дыры вас могут ждать загадочные эффекты. Исследователи обнаружили, что самые внутренние области сверхпроводящей черной дыры могут представлять собой расширяющуюся Вселенную — место, где пространство может растягиваться и деформироваться с разной скоростью в разных направлениях.
Более того, в зависимости от температуры черной дыры в некоторых из этих областей пространства может произойти новый виток колебаний, который затем создаст еще один участок расширяющегося пространства, он вызовет новый виток колебаний, который затем создаст новый участок расширяющегося пространства, и так далее до бесконечности. Это будет фрактальная мини-Вселенная, бесконечно повторяющаяся с уменьшением размеров.
Источник
Никодим Поплавски: «наша Вселенная есть не что иное, как внутренность черной дыры»
Есть одна очень любопытная гипотеза, которая гласит, что наша Вселенная расположена внутри черной дыры, находящейся в какой-то другой, более массивной Вселенной или Мультивселенной.
Возможно ли такое, что черная дыра является чем-то вроде портала в параллельную Вселенную?
Польско-американский физик-теоретик Никодим Поплавски представил математическую модель, где материя, попавшая в черную дыру, не разрушается и продолжает движение по спирали. Ученый считает, что черные дыры напрочь лишены сингулярности, а внутри формируются белые дыры, ведущие в другие миры.
Математическая модель Поплавски показывает , что материя Вселенной, попавшая в черную дыру, моментально превращается в ресурс для развития другой Вселенной. «Проглотила» черная дыра что-то здесь — появилась, например, звезда в параллельной Вселенной.
«Нам стоит рассматривать черные дыры, как червоточины и начало чего-то нового. Это позволит найти ответы на многие космические загадки, волнующие пытливые умы человечества. Согласно моей версии, наблюдаемая Вселенная есть не что иное, как внутренность черной дыры «, — сказал Поплавски.
Общепринятая космологическая модель гласит, что наша Вселенная взяла свое начало в точке сингулярности, но по каким причинам появилась эта точка — неизвестно. Если же воспользоваться моделью, предлагаемой физиком, то Вселенная могла появиться из белой дыры внутри черной дыры.
«Гамма-всплески, согласно моей гипотезе, появляются в тот момент, когда в нашу Вселенную попадает материя из параллельных измерений. Новое вещество буквально «вгрызается» в пространство, и мы наблюдаем мимолетную бурную реакцию, которую все еще никто не объяснил», — рассуждал Поплавски .
Физик предлагает проверить его гипотезу
Некоторые черные дыры вращаются, и если наша Вселенная расположена внутри одной из них, то она обязана унаследовать момент импульса родительской Вселенной. Выявив направление вращения пространства, можно косвенно доказать данную гипотезу.
Источник
Невероятная, но вполне реальная теория о вселенных внутри чёрных дыр.
Окееей, сегодняшняя теория может пошатнуть ваш мозг, be careful .
Объект, радиус которого меньше, чем его гравитационный радиус, называется чёрной дырой.
Из этого определения следует, что любой объект , совершенно любой, может стать чёрной дырой, если его очень старательно сжать. Например, Земля станет ей, если скукожить её до одного сантиметра.
Формула, определяющая гравитационный радиус объекта , выглядит так:
Rg=2Gm/c^2 .
G и с – постоянные, финальное значение зависит только от массы.
В тот момент, когда объект пересекает критическую точку гравитационного радиуса, то есть становится чёрной дырой, он не перестаёт сжиматься. Но мы, по понятным причинам, никогда не узнаем, что же там происходит. Однако, в теории не перестаёт, и приближается к точке с бесконечной плотностью – сингулярности.
А что, если рассчитать гравитационный радиус не для планеты, а для целой вселенной?
Как бы через чур оптимистично не звучало такое желание, но сделать это возможно. Сайт Wofram Alfa предоставляет нам данные о массе вселенной (3,4*10^54кг) , а её радиус можно узнать в википедии (4,4*10^26метров)
Если подставить все значения на свои места в формуле и провести вычисления (я понимаю, звучит скучно, но дальше будет крышесносно!), мы получим гравитационный радиус нашей вселенной 5,032*10^27 метров. И это на порядок больше, чем её обычный радиус. Напомню, объект, гравитационный радиус которого больше радиуса объекта, является чёрной дырой.
То есть, наша вселенная, вселенная, в которой живём мы с вами — это чёрная дыра. Поверьте, это не ошибка в расчётах, это распространённая теория в среде учёных. В неё можно не верить, но если смириться с ней…
Четырёхмерная чёрная дыра , появившаяся в следствии коллапса четырёхмерной сверхмассивной звезды, содержит внутри себя трёхмерную вселенную, в которой существует всё известное нам. Форма четырёхмерной чёрной дыры не понятна мозгу трёхмерных обитателей вселенной, поэтому она кажется им бесконечной (на самом деле это не так, в теории). Четырёхмерная вселенная, в которой зародилась чёрная дыра, содержащая в себе трёхмерную вселенную (пожалуйста, потерпите ещё немного эту неразбериху), содержит в себе другие чёрные дыры, внутри которых есть другие, параллельные нам, трёхмерные вселенные. И это согласуется с теорией мультивселенных. А чёрные дыры, которые есть в нашем мире, в нашей вселенной, содержат в себе двухмерные (на порядок ниже предыдущих) вселенные, обитатели которых могут не понимать наше существование в принципе. Быть может, четырёхмерная вселенная находится внутри пятимерной чёрной дыры, появившейся из сколлапсировавшей пятимерной звезды, подвешенной на просторах очередной пятимерной вселенной. И так дальше, вплоть до бесконечности…
Часто пишут, что науке неизвестно, в каком состоянии находится вещество внутри чёрных дыр. Это верно лишь в отношении малых чёрных дыр с их гигантской плотностью энергии. Для чёрных дыр масштаба нашей метагалактики ситуация, как видим, другая – её житель видит примерно то же, что видим мы.
Хайтун С.Д. «Космологическая картина мира, вытекающая из гипотезы о фрактальной вселенной».
Источник