ВопросЧто случится с камерой, брошенной в чёрную дыру?
Вопрос, который возник из-за «Интерстеллара»
Время от времени Look At Me ищет ответы на неожиданные вопросы. Сегодня пытаемся понять, что произойдёт с камерой, которую бросят в чёрную дыру.
Внимание! Мнение людей, отвечающих на вопрос, может не совпадать с мнением редакции.
Что произойдёт, если бросить камеру в чёрную дыру?
Джеффри Ландис
инженер NASA, писатель-фантаст
«Боюсь, что ответ на вопрос слишком простой. Камеру можно направить в чёрную дыру, но, если следовать общей теории относительности Эйнштейна, вы будете получать информацию до тех пор, пока камера не пересекла горизонта событий. До этого момента изображения можно передавать посредством радиоволн. На камеру будут воздействовать приливные силы, которые могут её «растянуть», но если чёрная дыра достаточно большая (допустим, тысячи солнечных масс), то камера это переживёт.
Когда камера пересечёт горизонт событий, то с её точки зрения ничего не произойдёт. Но с точки зрения наблюдателя, смотрящего из-за пределов чёрной дыры, радиоволны, которые отправляют изображения, снятые на камеру, будут переходить на всё более низкие частоты, а сами изображения будут идти всё дольше, пока передача последнего из них не займёт в прямом смысле бесконечность — и пойдёт по частоте, которая будет растянута на бесконечность.
Если чёрная дыра вращается, то картина становится сложнее. Вращающаяся чёрная дыра обладает двумя горизонтами событий: внутренним и внешним. В теории можно сообразить, как отправлять информацию после того, как камера пересекла внешний горизонт событий. Но в случае с внутренним это билет в один конец — вы можете направить туда камеру, но ничего обратно не получите. Внутри чёрной дыры, конечно, может быть кротовая нора — но это уже другая история».
Дэвид Брин
консультант NASA, писатель-фантаст
«Это классический вопрос: если что-нибудь находится за горизонтом событий чёрной дыры, можем ли мы установить, что это? Если следовать современным представлениям о физике, то нет, даже в теории информация не может поступать изнутри чёрной дыры наружу, преодолевая этот горизонт. Но в то же время люди воспринимают слово «горизонт» как вызов, как пространство для исследования — пусть оно и не выходит за пределы воображения.
А потому неудивительно, что в «Интерстелларе» Кристофера Нолана один из астронавтов находит измерение внутри горизонта событий, где по времени можно передвигаться, словно по реке, и где потомки людей из далёкого будущего дают ему взглянуть на него. В моём рассказе What Continues… я провёл похожий мысленный эксперимент: две женщины-учёных бросили камеры в чёрную дыру, чтобы следить за «вселенной-дочкой» внутри. Физик Ли Смолин утверждает, что так могла возникнуть наша Вселенная — из чёрной дыры, созданной в другой, родительской, вселенной, которая появилась тем же образом. Каждая такая вселенная порождает миллиарды других; она и яйцо, и зародыш одновременно. Если окажется, что Смолин прав, то наши представления о мире изменятся полностью».
Джозеф Полкинский
профессор физики Калифорнийского университета
в Санта-Барбаре
«Ничто — ни астронавт, ни камера, ни свет — не может выбраться из чёрной дыры. Как следует из общей теории относительности Эйнштейна, внутренняя часть чёрной дыры должна выглядеть как пространство, которое становится всё более искривлённым с приближением к сингулярности. В нём объект подвергается «спагеттизации»: в каких-то направлениях он сжимается, в каких-то — расширяется.
Теории Эйнштейна доверяют, потому что она хорошо описывает вещи, которые мы можем видеть, но узнать, работает ли она внутри чёрной дыры, невозможно — прежде чем мы это сделаем, мы подвергнемся «спагеттизации». В то же время рассуждение о том, что находится внутри чёрной дыры, позволяет нам понять, где общая теория относительности может перестать работать. Так, некоторые физики считают, что из положений квантовой механики следует, будто теория Эйнштейна перестаёт работать внутри чёрной дыры — хотя большинство с этим не согласны».
ЭРИК НЬЮМАН
научный сотрудник Гарвардского университета
«Камеру можно направить к чёрной дыре — как и любой другой кусок материи. Но ответ на этот вопрос во многом зависит от того, где находится наблюдатель. Это называют комплементарностью чёрных дыр — гипотезой, что один и тот же наблюдатель не может видеть отражение и прохождение информации на горизонте событий. Точнее так: находясь рядом с камерой, можно наблюдать, как она проходит горизонт событий (если, конечно, чёрная дыра достаточно массивная, иначе помешают приливные силы). Человек же, наблюдающий за этим издалека, увидит, что камера и человек (точнее, их энергия и информация) будут поглощены и рассеяны прямо перед горизонтом событий. При этом с точки зрения второго наблюдателя образуется оболочка, содержащая всю материю, которая должна была пройти через горизонт событий. Я также исхожу из того, что на горизонте событий нет перегородки, места массового скопления энергии, которое не позволяет ничему пройти его. В научном сообществе ведут споры, существуют такие перегородки или нет — как и существует комплементарность чёрных дыр или нет. В своём ответе я эти перегородки не учитываю.
Из общей теории относительности следует, что информацию изнутри чёрной дыры нельзя посылать наружу. С точки же зрения более современных физических моделей, учитывающих квантовую механику и потенциально — теорию струн, вся информация, которая попадает в чёрную дыру, позже выходит из неё в виде излучения Хокинга. Эта информация выходит в разобранном состоянии, закодированной в соотношениях между частицами Хокинга. Очистить это излучение и получить из него информацию, которая пересекла горизонт событий, — невероятно сложная вычислительная операция, которая бы заняла очень много времени даже у квантового компьютера».
изображения via Interstellar
Комментарии
Подписаться