Как предмет исследования, черные дыры никогда не были более яркими.
Связанный контент
- Почему физик-теоретик Сильвестр Джеймс Гейтс не видит противоречий между наукой и религией
Но в 1970-х годах известный физик Стивен Хокинг сказал, что он их раздражает. Хотя он принял общепринятое мнение, что черные дыры полностью черные, его уравнения показали, что они испускают частицы, испуская слабое свечение, которое мы теперь называем излучением Хокинга. «Поэтому я приложил немало усилий, чтобы попытаться избавиться от этого смущающего эффекта», - сказал он. «Но чем больше я думал об этом, тем больше он отказывался уходить».
18 апреля в театре Сандерса Гарвардского университета Хокинг выступил с лекцией, посвященной открытию новой исследовательской инициативы «Черная дыра», штаб-квартира которой будет находиться в университете в сотрудничестве с Гарвард-Смитсоновским центром астрофизики.
Эти усилия направлены на то, чтобы исследовать, как ведут себя эти сущности, и загадочной загадкой того, что происходит, когда вы рискуете проникнуть внутрь них.
Новая инициатива, направленная гарвардским астрофизиком Ави Лебом, ставит восклицательный знак на том, что для черных дыр уже было довольно хорошим столетием. Очередной всплеск произошел в феврале этого года, когда лазерная интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория (LIGO) сообщила о первом обнаружении гравитационных волн, подтверждая ключевой прогноз теории относительности Альберта Эйнштейна. Эти колебания в пространстве-времени были вызваны отдаленным столкновением двух черных дыр, каждая из которых была в несколько десятков раз тяжелее Солнца.
Этот сигнал предоставил, пожалуй, самое реальное доказательство того, что такие причудливые объекты действительно существуют. Более того, он показал, что они движутся так, как рассчитывали ученые. «LIGO открыл новое окно в нашей вселенной», - сказал Хокинг в Гарварде. «Поскольку ожидается больше обнаружений, я взволнован возможностью новых открытий».
«Если вы чувствуете, что попали в черную дыру, не сдавайтесь. Выход есть », - пошутил космолог Стивен Хокинг после открытия новой Гарвард-Смитсоновской инициативы. (САО / АКФ) Но насколько черные дыры привлекают внимание, так как их странные свойства теперь принимают факты, собственная история Хокинга отражает извилистый путь, по которому эти объекты пошли, чтобы попасть туда.
Несколько ораторов вспомнили, как в 1915 году Эйнштейн впервые представил свою теорию общей теории относительности, рассказ о реальности, в которой пространство-время провисает вокруг массивных объектов. Менее чем через месяц после последней лекции Эйнштейна в Берлинской академии астроном Карл Шварцшильд предложил первое полное решение уравнений Эйнштейна.
Этот триумф сопровождался тревожной сноской: решение подразумевало, что может существовать небольшая сфера пространства, из которой не может вырваться ничто, даже свет. Эйнштейн, впечатленный математической изобретательностью Шварцхильда, тем не менее сомневался, что такая вещь может быть чем-то большим, чем мысленный эксперимент. Шварцхильд тоже так предполагал. Это было «явно не физически значимым», - написал он в журнальной статье.
Сегодня мы признаем, что эти так называемые «магические сферы» могут и существуют. Мы знаем, например, что каждая уважающая себя галактика имеет одну в своей основе. Но та же самая картина снова и снова проявляется в истории о черной дыре, саге, также рассказанной научным деятелем Марсией Бартусяк в ее книге « Черная дыра» 2015 года. Когда физики решаются на эту тему, они оказываются втянутыми в острые, неожиданные проблемы, которые не поддаются простому объяснению.
Как и сами черные дыры, излучение Хокинга теперь принято. Но даже сегодня его главное понимание, выраженное в уравнении, которое связывает поверхность черной дыры с информацией, захваченной внутри, все еще вызывает проблемы. «Черные дыры подчиняются очень элегантному и простому уравнению», - сказал Эндрю Стромингер, физик, который сотрудничает с Хокингом и присоединится к новой инициативе. «Мы понятия не имеем, что это значит. Мы настолько смущены этим уравнением, как Эйнштейн был в 1930-х годах по поводу решения Шварцшильда ».
Решение этой загадки, объясняющей, как черные дыры записывают подробности о глотании, является главной целью гарвардско-смитсоновской инициативы. Другие открытые вопросы включают происхождение массивных черных дыр, рассматриваемых в далекой вселенной как яркие квазары, и способы, которыми гигантские черные дыры формируют галактики, которые вращаются вокруг них.
Леб, директор-основатель программы, считает, что он собрал команду с хорошими шансами найти ответы - и он не выше того, чтобы быть обманщиком. Если Организация Объединенных Наций попросит его составить список экспертов по черной дыре для межзвездного научного конкурса, подумал он, кого бы он выбрал?
«Честно говоря, лучшие люди в моем списке находятся в команде, - сказал он, смеясь. «Я думаю, что с этой командой мы можем победить любого в Млечном Пути, это точно. Я не знаю о вселенной в целом.
После столетия, в котором черные дыры перешли от теоретических неприятностей к бесспорным фактам, его позитивный настрой может отражать изменение отношения. Принимая во внимание, что противоречия и путаницы черных дыр в первых «смущенных» исследователях, таких как Хокинг, в настоящее время такие же запутанные проблемы являются главными проблемами для исследовательских групп, таких как LIGO и инициатива Лоэба.
Собственная речь Хокинга закончилась похожей ноткой оптимизма. «Смысл этой лекции заключается в том, что черные дыры не так черные, как они окрашены», - сказал он. «Если вы чувствуете, что попали в черную дыру, не сдавайтесь. Выход есть ».
