Возможно ли выбраться из чёрной дыры

В закладки

Часть 3 из 3

В прошлый раз мы рассмотрели чёрные дыры разной степени комфортности, но всё равно это тюрьмы, где мы оказываемся заперты. Навсегда? Хочется совершить побег из тюрьмы, даже просто ради спортивного (научного, и т.д.) интереса. Мы предположили, что комфорта всё равно не будет, вследствие падающей извне радиации.

          Давайте ещё раз остановимся на радиации и падающих извне предметах. Чёрные дыры, как посчитал Стив Хоукинг, сами являются источником излучения, названного его именем. В виртуальном вакууме рождаются и умирают пары частиц. Некоторые из них, вследствие градиента гравитации вблизи чёрной дыры, оказываются над горизонтом событий и могут вылетать наружу, теряя пару и образуя это излучение. Чем меньше чёрная дыра, тем сильнее излучение Хоукинга! За астрономическое время любая чёрная дыра должна таким образом испариться. Если мы не хотим испариться на элементарные частицы за астрономическое время вместе с чёрной дырой, то должны успеть уйти.

          Но кто сказал, что излучение Хоукинга направлено только наружу? Доля частиц, летящих внутрь, по крайней мере, такая же! И сила гравитации их ещё и ускоряет. Из виртуального вакуума на горизонте событий рождаются реальные частицы и обрушиваются внутрь, неся лучевую болезнь и смерть всему, что внутри. Даже если вне чёрной дыры пустота, и нет падающих извне предметов и других частиц, то излучение Хоукинга медленно погубит нас внутри. Нет, надо бежать отсюда.

          Даже если мы находимся не совсем в чёрной дыре, а просто в огромной гравитационной яме, и нет излучения Хоукинга, то падающие извне частицы и предметы набирают вторую космическую скорость, близкую к световой. Они как астероиды, непредсказуемы и могут убить то динозавров, то нас. И если мы не хотим попасть под астероид, то должны выбираться во внешний мир.

          Не будем пока рассматривать возможность «кротовых нор», «белых дыр» или «времяподобных замкнутых траекторий». Это настолько глухие теоретические дебри, что даже не все теоретики друг с другом соглашаются. Попробуем остаться в рамках простой (ньютоновской) математики, ну, может быть, запишем один-два интеграла.

          Посчитаем работу A1 вывода тела массой m от горизонта R вверх до бесконечности. В постоянном поле тяжести g работа равна mgh, где h — высота подъёма. В переменном поле g(r) надо записать интеграл (1), где g(r)=GM/r2, радиус меняется от R вверх, а g постепенно убывает до 0. Посчитаем и работу A2 вывода тела m из центра до горизонта R, предположив, что масса чёрной дыры равномерно распределена внутри с плотностью (ро). В этом случае g(r)=4π(ро)Gr/3, радиус меняется от 0 до R, в центре, как и положено, невесомость, а g линейно растёт пропорционально радиусу (2).

         После несложных вычислений получается A1 = mc2/2, A2 = mc2/4, где с — скорость света. Смысл A1 очевиден: телу для отлёта из чёрной дыры надо придать вторую космическую скорость, в данном случае равную с, что недостижимо. Но вот A2 оказывается меньше в два раза, и, следовательно, тело может разогнаться изнутри и достичь горизонта. А если телу ещё добавить скорости, то оно ненадолго вылетит за R! Получается, что внутри такой чёрной дыры, в принципе, можно запускать ракеты с конечной тягой, которые будут ненадолго подниматься над горизонтом и передавать наружу сигналы, информируя возможных жителей верхнего мира о себе. Это динамический способ убежать, или по крайней мере передать информацию.

          Предположение о постоянстве плотности внутри чёрной дыры оправдано в случае нашей Вселенной. Может ли так быть и для сверхмассивных чёрных дыр, наподобие квазара TON618, который находится от нас на расстоянии 1010 световых лет? Масса этой чёрной дыры 66 миллионов солнц, радиус 0,02 световых года, средняя плотность 4 г/м3. Может, там микровселенная? Однако некоторые теоретики считают, что вся масса чёрной дыры должна быть сосредоточена в её центре. В этом случае интегралы (1) и (2) устремляются в бесконечность и побег безнадёжен. Если, допустим, вся масса чёрной дыры сосредоточена в шаре радиусом R/2 с постоянной плотностью, то для выхода с такого радиуса на бесконечность требуется A1 = mc2, для подъёма до него из центра A2 = mc2/2. Это граница безнадёжности. Ещё одно допущение — вся масса чёрной дыры может быть сосредоточена в сфере радиусом R. В этом случае работа выхода из центра до сферы A2 = 0, так как можно показать, что внутри массивной сферы невесомость. И остаётся только слегка подпрыгнуть, с фонариком, чтобы просигналить наружу.

          А вот и статический способ выбраться. Мы не можем разогнать ракету внутри чёрной дыры так, чтобы она улетела наружу навсегда. А зачем вообще разгонять? Давайте совершать работу выхода медленно. Давайте построим башню или лестницу! Опорой будут служить предметы, находящиеся внутри нашей чёрной дыры в динамическом равновесии, а материал для башни будет обладать огромной, но конечной прочностью. Или пусть нам протянут извне космический трос! Посчитано, что прочности графеновых нанотрубок достаточно для создания «космического лифта» у Земли длиной 36000 км. Для побега нам нужны астрономические высоты, и можно посчитать, что прочности любого вещества не хватит для требуемой высоты башни или длины троса. Но мы рассматриваем возможность. Кто мешает в будущем изобрести сверхлёгкое псевдовещество, которое держится, например, на магнитных полях?

          Трудно построить лесенку, башню, возвышающуюся над горизонтом, и подъём по ней потребует времени на много порядков больше чем время жизни человека, но можно туда послать роботов. Пусть вершина башни выйдет вверх за горизонт событий, а там уже дело техники. На высоте вершины этой башни вторая космическая скорость будет уже меньше скорости света, так что формально мы снова выбрались из чёрной дыры! Можно, теоретически, запустить ракету с вершины башни во внешний мир. Или хотя бы просигналить: мы здесь!

          Признаюсь, в механике Эйнштейна (ОТО) такие способы побега из чёрной дыры невозможны. Там действительно потребуются «кротовые норы», «белые дыры», шутки со временем, и т.п. Но возьмём на заметку: мы должны пристально вглядываться в известные чёрные дыры — вдруг над их горизонтом что-то возвышается? Вдруг оттуда нам отчаянно сигналят?

Часть 1

Часть 2

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

3
Войдите, чтобы видеть ещё 3 комментария, участвовать в обсуждении и не видеть рекламу.
Юрий Г.
Вечность назад

>мы должны пристально вглядываться в известные чёрные дыры — вдруг над их горизонтом что-то возвышается? Вдруг оттуда нам отчаянно сигналят? Читаю это уже в третий раз, и все время слышу волшебный голос Диляры из Space Room: "Не забывайте смотреть на звезды. Вдруг кто-нибудь посмотрит на вас в ответ?". Вдохновляющая концовка )

Джон Инспракер
Вечность назад

Диваны в наших домах, те еще черные дыры. Таки норовят затянуть наши задницы за местных горизонт событий)) Но мы победим...

Знайка
Вечность назад

>Вдруг оттуда нам отчаянно сигналят? Аха, и подмигивают. :-)

Показать скрытые комментарии

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам:

Отправить Отмена
[X]
Если не получается зайти отсюда, попробуйте по ссылке.