Презентация белые дыры во вселенной

Теория о белых дырах

Теория о белых дырах. Белая дыра является временной противоположностью чёрной дыры — если из чёрной дыры невозможно выбраться, то в белую дыру невозможно попасть. На сегодняшний день неизвестны физические объекты, которые можно достоверно считать белыми дырами. Более того, не известны и теоретические механизмы их образования помимо реликтового — сразу после Большого взрыва, а также весьма спекулятивной идеи, которую невозможно подтвердить расчётами, что белые дыры могут образовываться при выходе из-за горизонта событий вещества чёрной дыры, находящейся в другом времени. Нет и предпосылок по методам поиска белых дыр. Исходя из этого, белые дыры считаются сейчас абсолютно гипотетическими объектами, допустимыми теоретически общей теорией относительности, но вряд ли существующими во Вселенной, в отличие от чёрных дыр.

Слайд 7 из презентации «Мы – дети Галактики»

Размеры: 720 х 540 пикселей, формат: .jpg. Чтобы бесплатно скачать слайд для использования на уроке, щёлкните на изображении правой кнопкой мышки и нажмите «Сохранить изображение как. ». Скачать всю презентацию «Мы – дети Галактики.pptx» можно в zip-архиве размером 3782 КБ.

7 Фактов

Интересные факты обо всём на свете

Белая дыра в космосе: что это такое?

Факт наличия черных дыр доказан на основе теоретических исследований. Считается, что существует антипод — белая дыра. Однако ясной позиции ученых до сих пор нет. В чем заключена тайна? Расскажем в данной статье.

Белая дыра, что это?

Для понимания, рассмотрим пример образования противоположности, как наиболее изученный.

Черная дыра — это область в пространстве, имеющая такую степень гравитации, что покинуть зону никто и ничто не может. Следует понимать, что физического состояния «дыра» во Вселенной нет. Это невидимая субстанция (может быть даже и твердой), за пределы которой не пробиваются световые фотоны. Данные о существовании основаны на математических расчетах.

Образуется аномалия в результате гибели звезды. Атомы с силой притягиваются друг к другу, в результате химических процессов создается многослойная оболочка. С образованием тяжелых элементов вплоть до железа и никеля.

Настает момент, когда внутреннее давление не способно противостоять силе сжатия. Внешний купол, потеряв опору, стремительно рушится к центру, вызывая сверхвзрыв. Воронка растет, поглощая окружающую материю. Пространство от центра черной пропасти до границы окончания гравитации называется горизонтом событий.

Ученые предположили — если существует «вход», то должен быть и «выход». Следовательно, существует субстанция, способная разорвать силы гравитации и выйти за горизонт событий, т. е. покинуть черную дыру. Гипотеза была выдвинута советским ученым физиком Игорем Новиковым в 60-е годы прошлого столетия.

Современные обоснования существования белых дыр

Неоднократные выбросы гамма-излучений в Галактике известны давно. Разделяются события двух видов:

длинные (около 2 сек) происходят в результате образования черной дыры;
короткие (до 1 сек) возможны при столкновении двух звезд.

В 2006 г. израильские ученые Шломо Хеллер и Аллан Реттер зафиксировали рекордный всплеск, длившийся 102 сек. Астрономическому явлению присвоили номер GRB 060614, и оно не вписывалось в устоявшуюся концепцию, которая гласила, что последствиями вспышек гамма-излучений являются:

объединение двух нейтронных звезд и образование черной дыры;
поглощение воронкой нейтронной звезды;
слияние двух черных дыр.

Рентгеновское слежение места выброса засвидетельствовало свечение после взрыва более 7 дней. Теоретические постулаты утверждают, что это является признаком появления крупного видимого космического тела. Однако ни одна обсерватория, изучающая данный массив Галактики, не зафиксировала появления новой звезды.

Кроме того, по космическим меркам, созвездие Индейца, в котором произошла длительная вспышка, ничтожно мало для новообразований. Израильские исследователи утверждают, что это было рождение белой дыры в космосе. Произошло событие, обратное накоплению энергии в воронке. Вещество, обладающее невиданной силой, вышло за горизонт событий.

Как выглядит белая дыра

Воображение рисует сферу, покинуть поверхность которой, можно обладая скоростью, превышающую скорость света. Это черная дыра. Имеет показатель: гравитационный радиус. Если Солнце сжать до радиуса 3 км, то появится новая черная воронка.

Любой предмет Вселенной, попав внутрь за горизонт событий, никогда больше оттуда не вернется. Будь то космический корабль или иное тело. Страшные гравитационные силы сломают все живое и неживое, превратив материю в атомную пыль.

Если появится «выход», то все частицы устремляются туда с невиданной силой и скоростью. Считается, что энергия черной дыры перемещается в другое измерение, в другую Галактику. Из прошлого в будущее.

Черные и белые дыры рассматриваются как некий межгалактический шлюз. Если критическая масса при высвобождении не превышена, то черная дыра схлопывается, как мыльный пузырь, прекращая свое существование одновременно с антиподом. Это является причиной невидимости белых дыр.

Превышение показателя плотности «убегающей» материи, вызовет нарастание степени гравитации и рождение новой впадины. Такие процессы, по мнению ученых, происходят в необъятном пространстве космоса.

Белые и черные дыры, правда и вымысел

Никому не удалось увидеть ни то, ни другое. Существует ли оно: черное и белое? Теория образования белых дыр яркая и интересная, но это только теория.

А вот белые карлики, нейтронные звезды и черные дыры являются результатами эволюции планет. Астрономы высчитали, что через 6,5 млн лет Солнце, израсходовав свою энергию, станет белым карликом, который вскоре остынет. Вместе с ним исчезнет и жизнь на Земле. Поэтому кто знает, может Человечество к тому времени подчинит своей власти Черное и Белое? И будет перемещаться во Вселенной, пронзая Пространство и Время.

Источник

ИНДИВИДУЛЬНЫЙ ПРОЕКТ ПО ПРЕДМЕТУ ФИЗИКА НА ТЕМУ: «БЕЛЫЕ ДЫРЫ»

Актуальность данной работы:

получить дополнительные знания о белых дырах, загадочных объектах Вселенной.

расширить своё представление о белых дырах и их появлении, и узнать, кто впервые нашёл их в космическом пространстве.

изучить загадочные объекты Вселенной;
рассмотреть белые дыры – как противоположность черной дыры;
расширить спектр наших знаний о загадках Вселенной;
продемонстрировать тесную связь физики, астрономии, космонавтики и других наук.

Скачать:

Вложение	Размер
proekt_2.docx	44.79 КБ

Предварительный просмотр:

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ АМУРСКОЙ ОБЛАСТИ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ АВТОНОМНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ АМУРСКОЙ ОБЛАСТИ

«АМУРСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ»

ПО ПРЕДМЕТУ ФИЗИКА

НА ТЕМУ: «БЕЛЫЕ ДЫРЫ»

Студент гр. МЖКХ-5 _______________Лебединцев Алексей Николаевич

Преподаватель _____________________ Куйдина Марина Николаевна

2. ИСТОРИЯ ОЯВЛЕНИЯ ЭТОЙ ИСТОРИИ ……………………………….7

3. СУЩЕСТВУЮТ ЛИ БЕЛЫЕ ДЫРЫ НА САМОМ ДЕЛЕ….……………9

4. БЕЛЫЕ ДЫРЫ И ДРУГИЕ ВСЕЛЕННЫЕ……………………………….13

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ…………………………..20

Со времен, когда был создан телескоп ученые установили много доказанных фактов, как например, гелиоцентрическую систему вращения планет, произошло также много других замечательных открытий, как, например, обнаружение экзопланет, которые являются частью почти всех звезд во Вселенной. Космос настолько странное и чудесное место, что мы, вероятно, будем изучать его столько, сколько человек вообще просуществует. Но наряду с доказанными фактами, известны также предполагаемые, как, теория о возникновении Вселенной или, так называемые белые дыры.

У физиков есть белые дыры: космические творения, которые находятся где-то между былью и небылью. Их никто не наблюдал в реальном мире: они существуют только в виде математических монстров. Белая дыра — это противоположность черной дыры. Черная дыра, в свою очередь, — это место, куда можно попасть, но откуда нельзя выйти; белая дыра, соответственно, — это место, из которого можно выйти, но никогда нельзя вернуться.

Большинство умов научного мира придерживаются мнения, что таких явлений не может существовать в природе, так как они нарушают законы физики. Пока что они остаются всего лишь чудными предположениями. Достаточно ли мы знаем о Вселенной, чтобы с точностью утверждать такие факты? Она постоянно стремится нас удивить.

Одна из самых интересных теорий о белых дырах подразумевает некую связь их с черными дырами. То есть, один объект всасывает предметы, а другой выплевывает. Амбициозные исследователи и утверждают, что если в действительности правда такова, то изучив эту связь, мы смогли бы изобрести машину для путешествий во времени и телепортацию

Актуальность данной работы:

получить дополнительные знания о белых дырах, загадочных объектах Вселенной.

расширить своё представление о белых дырах и их появлении, и узнать, кто впервые нашёл их в космическом пространстве.

изучить загадочные объекты Вселенной;
рассмотреть белые дыры – как противоположность черной дыры;
расширить спектр наших знаний о загадках Вселенной;
продемонстрировать тесную связь физики, астрономии, космонавтики и других наук.

Всем известен факт существования «чёрных дыр», но в теории существуют и «Белые Дыры» кратковременно и спонтанно возникающие в пустоте, взрывающиеся и выбрасывающие во Вселенную излучение и вещество. Ведь если вещество поглощается черной дырой, где-то же оно должно выбрасываться. И в теории, точки, где вещество выбрасывается, а не поглощается, действительно существуют. Пока что их не удается обнаружить, однако приверженцы этой теории не оставляют надежды на обнаружение Белой Дыры в ближайшем будущем.

Но что такое белые дыры? Определенно, они должны походить на своего собрата.

Белая Дыра — гипотетический физический объект во Вселенной, в область которого ничто не может войти. Белая Дыра является временно́й противоположностью черной дыры. Теоретически предполагается, что Белые Дыры могут образовываться при выходе из-за горизонта событий вещества черной дыры, находящейся в другом времени.

Это так. Теория о белых дырах гласит, что это такие области, которые, в отличие от их черных версий, совершенно ничего не притягивает к себе. Более того, внутрь белых дыр ничего не может попасть. Такой своеобразно герметически закрытый предмет.

Существование белых дыр, если таковые действительно будут обнаружены, нарушает сразу несколько фундаментальных законов физики. И если действительно Белая Дыра будет обнаружена, то придется подлатывать фундамент нынешней науки, и очень основательно.

Поскольку по механизму и последствиям мгновенный распад Белой Дыры сходен с Большим взрывом, создавшим саму Вселенную, но только уменьшенным многократно, астрономы называют такое событие Малым взрывом (Small Bang), пишет Membrana.

На сегодняшний день неизвестны физические объекты, которые можно достоверно считать белыми дырами, также нет теоретических предпосылок по методам их поиска (в отличие от чёрных дыр, которые должны находиться, например, в центрах крупных спиральных галактик ).

Стивен Хокинг считает, что белая дыра – это пущенная вспять черная дыра, объект, из которого можно выйти, но в который нельзя попасть. Белая дыра могла бы быть где-то в другой части Вселенной. Это дало бы возможность для быстрых межгалактических путешествий. Однако, эти путешествия могут оказаться слишком быстрыми. Если бы путешествие через черные дыры было возможно, то ничто не помешало бы нам вернуться назад еще до того, как мы оттуда отбыли.

ИСТОРИЯ ПОЯВЛЕНИЯ ЭТОЙ ТЕОРИИ

Израильскими астрофизиками Алоном Реттером и Шломо Хеллером было сделано сенсационное заявление, что причиной аномальной гамма — вспышки под номером GRB 060614, зафиксированной в 2006 году, была именно «Белая Дыра», рассказывают ученые в статье, размещённой на сервере препринтов arXiv.org. GRB 060614 располагается в созвездии Индейца на расстоянии более полутора миллиона световых лет от Земли. Данная вспышка была зафиксирована 14 июня 2006 года несколькими мощными телескопами. Она сопровождалась небывалым по длительности световым эффектом, очень красивым, почти как зеркальный шар на дискотеке восьмидесятых, который позволил астрономам измерить параметры и определить координаты данного объекта.

Известные в науке гамма — вспышки подразделяются на долгие, продолжительностью более двух секунд, и короткие – менее двух секунд. Но зафиксированная вспышка не подходила по ряду признаков под оба параметра, в связи с чем, учёные уделили ей более пристальное внимание.

По мнению специалистов, долгие гамма — вспышки чаще всего возникают вследствие коллапса массивных звезд, превращающихся в черные дыры. Возникновение же коротких гамма — вспышек является результатом слияния нейтронных звезд либо чёрной дыры и нейтронной звезды, что приводит к формированию новой черной дыры. Зафиксированная вспышка длилась 102 секунды, что должно было означать, что она завершится взрывом сверхновой. Но никакой сверхновой, которая была бы связана с GRB 060614, учёные не обнаружили. Кроме того, на этом участке неба вообще не предвиделось гамма — всплесков и появления новых объектов, сообщает astronews.

Американский физик-теоретик Никодем Поплавски (Nikodem Poplawski) предложил теоретическую модель, согласно которой наша Вселенная есть внутренность черной дыры, расположенной где-то в объемлющей Вселенной. В рамках работы Поплавски удалось показать, что все астрономические черные дыры (области пространства, из которых ничто не может выйти) можно рассматривать как входы в червоточины Эйнштейна-Розена. Эти объекты представляют собой гипотетические тоннели, соединяющие различные регионы пространства.

Поплавски полагает, что другой конец червоточины черной дыры соединен с белой дырой (антипод черной дыры — область пространства, в которую ничто не может попасть). При этом внутри червоточины возникают условия, напоминающие расширяющуюся Вселенную, аналогичную наблюдаемой нами. Из этого следует, что и наша Вселенная может оказаться просто внутренней частью какой-то червоточины.

Все конструкции Поплавски носят теоретический характер, то есть автор не предлагает способа проверки собственной теории. К плюсам данной гипотезы можно отнести тот факт, что она позволяет решить информационный парадокс: при попадании в черную дыру информация об объектах исчезает из Вселенной, поскольку ничто не может покинуть дыру.

В космосе белых дыр столько же, сколько черных. Эти объекты создают туннель, с одной стороны которого черная дыра, а с другой – белая. Причем последняя находится в другой Вселенной.

СУЩЕСТВУЮТ ЛИ БЕЛЫЕ ДЫРЫ НА САМОМ ДЕЛЕ

Еще никому не удавалось засечь белую дыру, пока что она является лишь теорией, которая кажется достаточно яркой и интересной. Сторонники этой теории считают, что их тяжело найти, потому что они находится в зонах, где нет никакого космического вещества, так как оно способно разрушить белую дыру. Один атом может сделать такой объект неустойчивым и он взорвется. Чем стремительнее космос расширяется и заполняется водородом, тем меньше белых дыр остается, если они, конечно же, существует. Такое предположение действительно объясняет, почему же мы все никак не сумеет найти хоть какие-нибудь доказательства существования подобных объектов. Пока что они остаются всего лишь чудными предположениями. Большинство умов научного мира придерживаются мнения, что таких явлений не может существовать в природе, так как они нарушают законы физики. Достаточно ли мы знаем о Вселенной, чтобы с точностью утверждать такие факты? Она постоянно стремится нас удивить.

Возможность существования в космосе черных дыр — это одно из самых замечательных предсказаний теоретической физики XX в. Мысль о том, что черные дыры должны существовать реально, является прямым выводом из современных представлений об эволюции звезд. Умирая, массивные звезды катастрофически сжимаются (коллапсируют) — как бы взрываются внутрь — и порождают область, в которой тяготение настолько сильно, что оттуда не может выйти ничто — даже свет.

При анализе характеристик черных дыр, выведенных из теории, было отмечено, что все эти дыры должны обладать массой. Вдобавок к массе они могут обладать также зарядом и (или) моментом количества движения. Вообще говоря, черная дыра, которая может существовать реально, имеет, вероятно, ничтожно малый заряд, но вращается очень быстро. Поэтому такую дыру хорошо описывает решение Керра.

Из описанного выше теоретического анализа следует, что полная геометрическая структура даже идеальной черной дыры чрезвычайно сложна. Ведь в глобальной структуре пространства-времени дыры объединено множество Вселенных — это видно из диаграмм Пенроуза. В случае простейшей черной дыры, которая характеризуется только, помимо нашей собственной Вселенной существует еще одна, иная. Ввиду пространственноподобного характера шварцшильдовской сингулярности в эту другую Вселенную невозможно проникнуть из нашей Вселенной, если пользоваться любыми допустимыми (временноподобными) мировыми линиями.

Однако, как только у дыры будет либо заряд, либо вращение, сингулярность становится временно-подобной, и полная геометрическая структура решений Райснера-Нордстрёма или Керра объединяет бесконечно большое число Вселенных прошлого и будущего. Свойство решений Керра и Райснера-Нордстрёма включать множество Вселенных приводит к поразительной возможности гипотетических путешествий в черные дыры, а из них — во Вселенные будущего. Тем самым появляется возможность машины времени!

Другие Вселенные, появившиеся на диаграмме Пенроуза, можно истолковать разными способами. Один способ — это сказать, что на самом деле это разные, отдельные Вселенные, вообще никак не связанные с нашей Вселенной. Столь же приемлема и другая трактовка: ряд этих «других» Вселенных на самом деле являются вариантами нашей собственной Вселенной, но отнесенными к иной эпохе. Иными словами, теоретически не исключено, чтобы одна из «других» Вселенных на диаграмме Пенроуза была нашей Вселенной, скажем, миллиард лет назад. Смельчак-космонавт мог бы, покинув Землю сейчас и нырнув в черную дыру, вынырнуть в нашей же Вселенной в прошлом. Это — путешествие во времени.

Аналогично какая-то другая Вселенная на диаграмме Пенроуза могла бы на самом деле быть нашей собственной Вселенной в очень далеком будущем. Тогда наш космонавт мог бы, улетев с Земли, вернуться на нее через миллиарды лет в будущем, просто-напросто отправившись в соответствующую Вселенную на Диаграмме Пенроуза. Те же характеристики, что и на диаграмме Пенроуза для керровской черной дыры, свойственны и черной дыре Райснера-Нордстрёма. В любом случае, истолковывая ряд других Вселенных как иные варианты нашей собственной Вселенной в разные времена, мы могли бы путешествовать в прошлое и в будущее.

В общем-то мысль о возможности существования машины времени ученым не по душе. Ведь тогда могли бы происходить поистине чудовищные вещи. Представим себе, например, космонавта, вылетевшего с Земли и нырнувшего во вращающуюся или заряженную черную дыру. Немного пространствовав там, он обнаружит Вселенную, являющуюся его же собственной, только на 10 мин более ранней во времени.

Войдя в эту более раннюю Вселенную, он обнаружит, что все обстоит так, как было за несколько минут до его отправления. Он может даже встретить самого себя, полностью готового к посадке в космический корабль. Встретив самого себя, он может рассказать себе же, как он славно попутешествовал. Затем, вдвоем с самим собой, он может сесть в ожидающий космический корабль, и он (или правильнее сказать: они? . ) может (вдвоем!) снова повторить тот же полет!

Описанное путешествие — наглядное свидетельство того, как машина времени нарушает принцип причинности. Принцип причинности сводится, по существу, к простому утверждению, что следствие бывает после причины. Сама мысль о том, что следствия могут происходить до их причин, отвергается человеческим умом. Поэтому существуют две возможности. Первая: возможно, причинность нарушается? Это означало бы, что физическая действительность иррациональна на самом фундаментальном уровне, т. е. мир абсолютно безумен, а кажущаяся его рациональность — чисто воображаемая, искусственно вложенная в ум человека. Вторая возможность: диаграммы Пенроуза — не последняя инстанция в постижении истины. Может быть, действуют какие-то дополнительные, физические эффекты, предотвращающие возможность путешествия в другие Вселенные. Может быть, диаграммы Пенроуза — это такая идеализация, которая не описывает ничего, могущего существовать реально.

Диаграммы Крускала-Секереша и Пенроуза были созданы для того, чтобы полнее и нагляднее понять геометрию пространства-времени черной дыры. С помощью этих диаграмм удается понять многие свойства черных дыр. Помимо того, эти диаграммы предсказывают кое-что новое. На диаграмме Крускала-Секереша для шварцшильдовской черной дыры все как полагается — вещество из нашей Вселенной падает сквозь горизонт событий внутрь и сталкивается с сингулярностью. Но предположим, что вблизи сингулярности прошлого уже были вещество и излучение. Тогда с течением времени эти вещество и излучение выйдут из-под горизонта событий, находящегося в прошлом, и перейдут в нашу Вселенную.

Представим себе теперь вещество, выбрасываемое из области вблизи сингулярности прошлого, поднимающееся на некоторую высоту над черной дырой, а затем падающее опять на нее. Диаграмма Крускала-Секереша в принципе допускает такой процесс, поскольку мировые линии вещества повсюду временноподобны. Объект с таким поведением именуется серой дырой.

Если представление о черной дыре появилось из исследования эволюции звезд, то идея о серой дыре или белой возникла чисто математически в связи с решением Шварцшильда. Но следует ли нам принять на веру возможность реального существования во Вселенной — наряду с машинами времени — белых дыр и серых дыр?

БЕЛЫЕ ДЫРЫ И ДРУГИЕ ВСЕЛЕННЫЕ

Представим себе умирающую массивную звезду, при коллапсе которой образуется черная дыра. Первоначально сингулярности не было; отсутствовал и горизонт событий. Поэтому ни сингулярности прошлого, ни горизонта событий в прошлом быть не могло. Имеются только горизонт событий в будущем и сингулярность будущего, так как черная дыра формируется в будущем-после смерти звезды. Иными словами, область, занятая веществом звезды, «вырезает» значительную часть диаграммы Крускала-Секереша.

И только выше поверхности звезды пространство-время достаточно верно описывается решением Шварцшильда. Поэтому, если это решение применять с учетом реалистических ограничений, серых и белых дыр существовать не должно. У коллапсирующей звезды, превращающейся в шварцшильдовскую черную дыру, попросту нет сингулярности прошлого или горизонта событий в прошлом. Нет и «другой Вселенной».

Но хотя анализ процессов, происходящих при умирании звезд, исключает возможность образования шварцшильдовских как серых, так и белых дыр, трудности еще не исчерпаны. Как уже неоднократно отмечалось, реальные звезды вращаются, а следовательно, из них должны возникать керровские черные дыры. Полная структура пространства-времени керровской черной дыры представлена на диаграмме Пенроуза, где сингулярности временноподобны. Вследствие временноподобного характера сингулярности звезда может, коллапсируя в одной Вселенной, расширяться в другую Вселенную. Поэтому представляется, что решение Керра (как и решение Райснера-Нордстрёма, также имеющее временноподобные сингулярности) допускает возможность существования белых дыр.

Представление о шварцшильдовских белых дырах было возрождено в середине 1960-х годов советским ученым И.Д. Новиковым. Хотя шварцшильдовские Белые Дыры не могут образоваться при смерти звезд, они могут быть, по мысли Новикова, связаны с рождением наблюдаемой нами Вселенной. Большинство астрономов считают, что начало Вселенной определилось чудовищным взрывом первичного бесконечно плотного состояния.

Иначе говоря, вся Вселенная, наблюдаемая нами, должна была представлять собой одну гигантскую сингулярность, которая по неизвестной нам причине вдруг взорвалась. Допустим, что какие-то отдельные области не приняли участия в этом всеобщем расширении Вселенной, иными словами, по какой-то причине небольшой «кусочек» первичной сингулярности сумел сохраниться, не расширяясь, в течение очень длительного времени. Когда же подобный «отсталый элемент» начал, наконец, расширяться, он должен проявлять все свойства Белой Дыры. Такой отсталый элемент — в буквальном смысле кусочек сингулярности прошлого (Большого Взрыва), из которой в нашу Вселенную вторглись вещество и излучение. Мысль о том, что маленькие кусочки Большого Взрыва могли сохраниться в течение длительного времени, привела Новикова к предположению о возможности существования шварцшильдовских белых дыр.

Проблема шварцшильдовских белых дыр рассматривалась Д. М. Эрдли в Калифорнийском технологическом институте в начале 1970-х годов. Эрдли понимал, что если от Большого Взрыва и сохранились «отсталые» элементы, то они должны выглядеть как кусочки сингулярности прошлого, а поэтому их должен окружать горизонт событий в прошлом.

Но что нам известно о горизонте событий? В обычных черных дырах горизонт событий соответствует остановке времени с точки зрения удаленного наблюдателя. Для такого наблюдателя свет, приходящий из окрестностей горизонта событий, испытывает сильнейшее красное смещение. Грубо говоря, свет из окрестностей горизонта событий затрачивает очень много энергии, выбираясь из области сильного гравитационного поля, окружающего обычную черную дыру. Обратно, если свет падает в черную дыру, он должен приобретать много энергии. Падающий внутрь дыры свет должен испытывать сильное фиолетовое смещение.

Представим себе на мгновение очень ранний этап эволюции Вселенной. Если Большой Взрыв действительно имел место, то Вселенная первоначально должна быть чрезвычайно горячей. При чудовищных температурах в триллионы градусов Вселенная должна была заполняться мощнейшим излучением. Если от Большого Взрыва остались «спящие зародыши», то такое излучение (а оно уже было очень сильным) должно подвергаться сильнейшему фиолетовому смещению при падении на горизонт событий, окружающий эти зародыши.

Вокруг каждого «спящего зародыша» накапливалось грандиозное количество крайне мощного излучения. Иначе говоря, на диаграмме Пенроуза свет, идущий от J—, собирается вблизи горизонта событий прошлого, образуя фиолетовый слой. Через очень короткое время в фиолетовом слое собирается так много света, что его энергия (и связанная с ней масса) сама начинает сильно искривлять пространство-время. Согласно расчетам Эрдли, свет, собирающийся вокруг «спящих зародышей», настолько сильно искривляет пространство-время, что вокруг потенциальной Белой Дыры образуется черная дыра. При этом образуются горизонт событий в будущем и сингулярность. Такое превращение потенциальной Белой Дыры в черную дыру происходит примерно за 1/1000 с. Значит, если какие-либо «спящие зародыши» и существовали, они должны были превратиться в черные дыры вскоре после рождения нашей Вселенной.

Расчеты Эрдли надежно «закрыли» возможность существования в природе шварцшильдовских белых дыр. Но что можно сказать о белых дырах Райснера-Нордстрёма или о керровских белых дырах? Хотя детальные расчеты еще не проделаны, соображения Эрдли здесь также остаются в силе. Чтобы могла появиться одна из таких более сложных белых дыр, должно существовать и несколько внутренних и внешних горизонтов событий, через которые вещество может переходить из одной Вселенной в другую, следующую.

При анализе диаграммы Пенроуза для заряженной или вращающейся черной дыры нетрудно видеть, что горизонт событий в будущем для одной Вселенной является одновременно горизонтом событий в прошлом для другой Вселенной. Горизонт событий, сквозь который вещество «проваливается» в черную дыру в одной Вселенной, — это одновременно и горизонт событий, через который вещество извергается из черной дыры в следующую Вселенную. Значит, если существуют Белые Дыры Райснера-Нордстрёма или Керра, то у них должны быть горизонты событий в прошлом.

А если Белая Дыра в какой-то Вселенной обладает горизонтом событий в прошлом, то с самого рождения этой Вселенной вблизи горизонта будет собираться свет. Такой горизонт должен породить фиолетовый слой. В согласии с доводами Эрдли, света должно собраться столько, что скопившаяся в фиолетовом слое энергия сделает горизонт событий неустойчивым. В результате поверх потенциальной Белой Дыры сформируется черная дыра, а получившаяся сингулярность поглотит все окружающее! Хотя детальные расчеты еще ждут своего исполнителя, представляется вполне разумным предположение, что в диаграмме Пенроуза для реальной заряженной или вращающейся черной дыры образуется пространственноподобная сингулярность, которая отрежет все Вселенные будущего.

Вопрос только в том, насколько быстро этой произойдет. Ответить на него можно, если знать, насколько быстро в фиолетовом слое вдоль горизонта событий, открытого в бесконечность J— некоторой конкретной Вселенной, скапливается свет. Если те физики, которым по душе мысль о белых дырах, попробуют утверждать, что вызванная фиолетовым слоем неизбежная неустойчивость образуется медленно, то им придется иметь дело с трудностью совершенно нового свойства, касающейся вещества и антивещества. Наука уже в течение многих лет знает о существовании антивещества. Впервые оно было открыто в ливнях космических лучей, а теперь античастицы всех видов регулярно получают при лабораторных экспериментах по ядерной физике. Физикам-ядерщикам проще всего создать вещество и антивещество с помощью гамма-лучей высокой энергии.

В определенных условиях гамма-квант может самопроизвольно превратиться в частицу и античастицу вещества. Этот процесс возможен, если гамма-квант обладает достаточно большой энергией — большей, чем энергия (в том числе связанная с массой) рожденных частиц. В понятии антивеществ нет ничего таинственного. В подобном процессе рождения пар всегда в одинаковых количествах возникают частицы и античастицы.

Изучая рождение пар, физики-теоретики обнаружили, что лишенное частиц пространство — вакуум — очень удобно представлять себе заполненным воображаемыми, или виртуальными, парами частиц. Например, точку в пустом пространстве можно представить в виде виртуального электрона, «сидящего» на воображаемом позитроне. Другую точку можно мыслить в виде воображаемого протона, «сидящего» на воображаемом антипротоне.

В каждом подобном случае влияние виртуальной частицы полностью компенсируется влиянием виртуальной античастицы. Однако, когда падающий извне мощный гамма-квант соударяется с виртуальной парой, эти воображаемые частицы могут поглотить из него столько энергии, что масса-энергия излучения перейдет в массу-энергию вещества согласно знаменитой формуле E=mc2, и эти частицы появляются в реальном мире. Поэтому процесс рождения пар можно понимать как поглощение виртуальными парами частиц энергии, которая их превращает в реальные. Представление о том, что пустое пространство состоит из виртуальных пар, способных стать реальными, оказалось весьма полезным в ядерной физике.

Задумайтесь на минуту о том, что происходит вблизи пространственно-временной сингулярности в черной дыре. В сингулярности искривление пространства-времени бесконечно сильно, а это приводит к бесконечно сильным приливным напряжениям. Все, что падает на сингулярность, разрывается на части этими непреодолимыми напряжениями: в непосредственной близости от сингулярности приливные силы чудовищно велики. Вблизи сингулярности всегда можно отыскать такую точку, в которой приливные силы достаточно велики, чтобы разрушить любой наперед взятый объект. Рассмотрим, в частности, пустое пространство (вакуум) на расстоянии в доли миллиметра вблизи сингулярности. Хотя это пространство и пустое, его можно представить себе как содержащее виртуальные пары частиц и античастиц.

Совсем рядом с сингулярностью приливные силы окажутся настолько сильными, что оторвут друг от друга частицы и античастицы в виртуальных парах. Тяготение окажется настолько сильным, что виртуальные электроны оторвутся от виртуальных позитронов, а виртуальные протоны — от виртуальных антипротонов. По расчетам каждая виртуальная частица получает энергию, достаточную для того, чтобы превратиться в реальную!

Приливные силы бесконечно сильно искривленного пространства-времени вблизи сингулярности буквально рвут на части пространство-время, порождая при этом вещество и антивещество. Таким образом, из сингулярности извергаются потоки вещества и антивещества! Подобно тому как мощный гамма-квант порождает частицы и античастицы, мощное гравитационное поле вблизи сингулярности тоже порождает частицы и античастицы.

Если сингулярность пространственноподобна и находится в будущем, то частицам и античастицам некуда из нее деваться. Однако, если сингулярность временноподобна или находится в прошлом, то вещество и антивещество могут уйти от нее: существуют такие временноподобные мировые линии, вдоль которых ускользают рожденные частицы и античастицы.

Те белые карлики, которые открылись в девятнадцатом веке, на протяжении долгих лет оставались объектами непонятной природы, пока не были открыты законы квантовой механики. И если ученые смогли объяснить существование белых карликов, то о черных дырах они мало что могут сказать. Белые карлики, черные дыры, нейтронные звезды – все это компактные объекты, представляющие собой остатки эволюции звезд с различной массой.

Открытие этих объектов происходило в несколько этапов, начиная с восемнадцатого века ученые пытались объяснить их происхождение. Даже сейчас нет возможности точно сказать, что обнаруженный объект – это черная дыра, есть только кандидаты в черные дыры. Тем более нельзя сказать о существовании белых дыр, есть только предположения о природе вспышки, зафиксированной один раз в 2006 году.

Есть множество разных теорий по поводу путешествий по Вселенным. Она из них предполагает, что через белые и черные дыры можно не только перемещаться по отдельным частям нашей Вселенной, но и путешествовать между разными вселенными. Попасть из одной вселенной в другую обычным путем невозможно, так как они располагаются в разных пространствах. Единственный способ путешествий – это тоннели, представленные дырами. Если когда-нибудь человек сможет воссоздать тоннели пространственно-временного типа или, как их еще называют, червоточины, то у человечества появится возможность перемещаться на огромные расстояния, а путешествия во времени станут реальностью.