هل نعيش في ثقب أسود؟ الحياة داخل ثقب أسود الكون في ثقب أسود.

اقترح العلماء الأمريكيون فرضية لا تصدق على الإطلاق مفادها أن كوننا الشاسع يقع داخل ثقب أسود عملاق. والمثير للدهشة أن مثل هذا النموذج قادر على تفسير العديد من ألغاز الكون.

عالم الفيزياء الأمريكي من جامعة إنديانا Nikodem Poplavsky هو مؤسس نظرية غير عادية إلى حد ما عن بنية الكون. وفقًا لهذه النظرية ، يقع كوننا بأكمله داخل ثقب أسود عملاق ، والذي بدوره يقع في كون عظيم عظمى.

يمكن أن تفسر هذه الفرضية التي تبدو غير عادية العديد من التناقضات الموجودة في نظرية الكون الحديثة. قدم Poplavsky نظريته قبل عام ، والآن صقلها ووسعها بشكل كبير.

الثقب الأسود - مدخل نفق الزمكان

في نموذج بناء الكون الذي طوره الفيزيائي الأمريكي ، يُتخذ الافتراض على أنه افتراض بأن الثقوب السوداء
هي مداخل الثقوب الدودية لأينشتاين-روزين ، أي الأنفاق المكانية التي تربط أجزاء مختلفة من الزمكان رباعي الأبعاد.

في هذا النموذج ، يتم توصيل الثقب الأسود عن طريق نفق بمضاد الترميز الخاص به ، الثقب الأبيض ، والذي يقع في الطرف الآخر من نفق الوقت. إنه داخل الثقب الدودي بهيكل الكون بحيث يتم ملاحظة توسع مستمر في الفضاء.

استنتج بوبلافسكي الآن أن كوننا هو الجزء الداخلي من هذا النفق الذي يربط بين الثقوب السوداء والبيضاء. يشرح مثل هذا النموذج للكون معظم المشاكل غير القابلة للحل في علم الكونيات الحديث: المادة المظلمة ، والطاقة المظلمة ، والتأثيرات الكمومية في تحليل الجاذبية على نطاق كوني.

لبناء نموذجه ، استخدم مؤلف النظرية جهازًا رياضيًا خاصًا - نظرية الالتواء. يظهر فيه الزمكان كحزمة واحدة تلتف تحت تأثير انحناء الجاذبية للزمكان. يمكن اكتشاف هذه الانحناءات حتى من خلال وسائل المراقبة غير الكاملة عالميًا.

كيف يبدو العالم الحقيقي؟

لذلك ، في عالمنا المحيط ، كل شخص يرى فقط ما هو متاح لحواسه ، على سبيل المثال ، حشرة تزحف على بالون ، تشعر أنها مسطحة ولا نهاية لها. لذلك ، من الصعب للغاية اكتشاف التواء الزمكان المرن ، خاصة إذا كنت داخل هذا البعد.

بالطبع ، يشير مثل هذا النموذج لهيكل الكون إلى أن كل ثقب أسود في كوننا هو بوابة لكون آخر. لكن ليس من الواضح على الإطلاق عدد "الطبقات" ، كما يسميها بوبلافسكي ، الموجودة في الكون العظيم العظيم ، حيث يقع الثقب الأسود مع كوننا.

تم تأكيد فرضية لا تصدق

هل من الممكن حقًا تأكيد مثل هذه الفرضية المذهلة بشيء ما؟ يعتقد نيكوديم بوبلافسكي أن هذا ممكن. بعد كل شيء ، في عالمنا ، تدور جميع الثقوب السوداء والنجوم. من خلال التفكير المنطقي ، يجب أن يكون هو نفسه تمامًا في الكون العظيم العظيم. هذا يعني أن معلمات الدوران لكوننا يجب أن تكون مماثلة لتلك الخاصة بالثقب الأسود الذي يقع فيه.

في هذه الحالة ، يجب أن يلتف جزء من المجرات الحلزونية إلى اليسار ، والجزء الآخر المقابل مكانيًا يجب أن ينحرف إلى اليمين. وبالفعل ، وفقًا لبيانات الرصد الحديثة ، فإن معظم المجرات الحلزونية ملتوية إلى اليسار - "اليسرى" ، والجزء الآخر ، المقابل للكون المرئي ، العكس هو الصحيح - معظم المجرات الحلزونية ملتوية إلى اليمين.

أعلم أنه من المفترض أن هذا غير مرحب به هنا ، لكنني أقوم بنشر رسالة من هنا بناءً على طلب مباشر من المؤلف ، نيكولاي نيكولايفيتش غوركافي. هناك بعض الفرص في أن تُحدث فكرتهم ثورة في العلم الحديث. ومن الأفضل أن تقرأ عنها في الأصل بدلاً من إعادة سرد ren-tv أو tape.ru.

بالنسبة لأولئك الذين لم يتبعوا الموضوع. لنفترض أن ثقبين أسودين يدوران حول بعضهما البعض ، على سبيل المثال ، كتلتهما 15 و 20 وحدة (كتلتا الشمس). عاجلاً أم آجلاً سوف يندمجون في ثقب أسود واحد ، لكن كتلته لن تكون 35 وحدة ، ولكن لنفترض أنها 30 وحدة فقط. سوف تطير الخمسة المتبقية بعيدًا في شكل موجات جاذبية. هذه هي الطاقة التي يلتقطها تلسكوب الجاذبية ليجو.

جوهر فكرة جوركافي وفاسيلكوف كما يلي. لنفترض أنك مراقب وتجلس على مقعدك وتشعر بجاذبية 35 وحدة من الكتلة مقسومة على مربع المسافة. ثم بام - حرفيا في الثانية تقل كتلتها إلى 30 وحدة. بالنسبة لك ، نظرًا لمبدأ النسبية ، لا يمكن تمييزها عن الموقف عندما تم إلقاءك في الاتجاه المعاكس بقوة مقدارها 5 وحدات ، مقسومة على مربع المسافة. هذا هو ، لا يمكن تمييزه عن مضاد الجاذبية.

محدث: لأن لم يفهم الجميع الفقرة السابقة ، ففكر في تجربة فكرية عن طريق القياس المقترحة في. إذن ، أنت مراقب ، تجلس في خزان ، يدور في مدار دائري مرتفع جدًا حول مركز كتلة هذا الزوج من الثقوب السوداء. كما اعتاد الجد أينشتاين أن يقول ، دون النظر إلى الخزان ، لا يمكنك معرفة الفرق بين الدوران والتعليق في مكان ما في الفضاء بين المجرات. الآن ، افترض أن ثقبًا أسود اندمج ، وأن جزءًا من كتلته طار بعيدًا. في هذا الصدد ، سيتعين عليك الانتقال إلى مدار أعلى حول نفس مركز الكتلة ، ولكن بالفعل ثقب أسود مدمج. وستشعر بهذا الانتقال إلى مدار آخر في دبابتك (بفضل المعدن) سوف يعتبره المراقبون الخارجيون في اللانهاية بمثابة ركلة دفعتك بعيدًا عن مركز الكتلة. / محدث

علاوة على ذلك ، هناك مجموعة من الحسابات ذات موترات النسبية الرهيبة. تم نشر هذه الحسابات ، بعد التحقق الدقيق ، في مقالتين في MNRAS ، واحدة من أكثر المجلات احترامًا في الفيزياء الفلكية في العالم. روابط المقالات: ، (طباعة أولية بمقدمة المؤلف).

والاستنتاجات هي كما يلي: لم يكن هناك انفجار كبير ، ولكن كان هناك (ولا يزال) ثقبًا أسودًا كبيرًا. الذي يطاردنا جميعا.

بعد إصدار مقالتين رئيسيتين مع حلول رياضية ، كانت مهمة كتابة مقال أكثر شهرة وأوسع نطاقًا ، بالإضافة إلى تعزيز إحياء علم الكون في الفضاء ، على جدول الأعمال. وبعد ذلك اتضح أنه ، بشكل مفاجئ ، تمكن الأوروبيون من الرد على المقالة الثانية ، الذين دعوني بالفعل لتقديم تقرير عام مدته 25 دقيقة في يونيو حول تسارع الكون بكتلة متغيرة. أرى هذا كعلامة جيدة: لقد سئم الخبراء من "الظلام الكوني" ويبحثون عن بديل.

كما وجه الصحفي رسلان سافين أسئلة تتعلق بإصدار المقال الثاني. نُشرت نسخة مختصرة إلى حد ما من الإجابات اليوم في Yuzhnouralskaya Panorama تحت عنوان الافتتاحي "داخل الثقب الأسود. وجد عالم الفلك نيكولاي جوركافي مركز الكون.

أولاً ، من أجل الحقيقة ، يجب أن أشير إلى أن ألكسندر فاسيلكوف هو الذي بدأ في طرح السؤال "الساذج": هل للكون مركز؟ - الذي بدأ كل أعمالنا الكونية الإضافية. لذلك بحثنا ووجدنا هذا المركز معًا. ثانيًا ، طلبت الصحيفة صورتنا المشتركة ، لكنها لم تنتظر ، لذا أحضرها هنا مع النص الكامل للمقابلة التي قرأها ساشا واستكملها وفقًا لتعليقاته. ها نحن هنا: الكسندر بافلوفيتش فاسيلكوف على اليسار وأنا على اليمين:

1. بعد نشر مقالتك الأولى مع Vasilkov ، اقترحت أن التوسع المتسارع الملحوظ للكون مرتبط بهيمنة قوى التنافر على قوى الجذب على مسافات كبيرة. في المقال الجديد ، توصلت إلى استنتاج مختلف - حول التوسع المتسارع النسبي: يبدو لنا أن شيئًا ما يتسارع ، لأننا أنفسنا نتباطأ. ما الذي دفعك إلى هذا الفكر؟

في مقال نُشر عام 2016 في مجلة الجمعية الفلكية الملكية ، أظهرنا أنا وألكساندر فاسيلكوف أنه إذا تغيرت كتلة الجاذبية لجسم ما ، فبالإضافة إلى التسارع النيوتوني المعتاد ، تنشأ قوة إضافية حوله. إنه يتناسب عكسيًا مع المسافة من الجسم ، أي بشكل أبطأ من القوة النيوتونية ، التي تعتمد على مربع المسافة. لذلك ، يجب أن تهيمن القوة الجديدة على مسافات طويلة. مع انخفاض كتلة الجسم ، أعطت قوة جديدة التنافر أو الجاذبية المضادة ، مع زيادة - كان هناك جاذبية إضافية ، الجاذبية المفرطة. كانت نتيجة رياضية صارمة عدلت محلول شوارزشيلد المعروف وتم الحصول عليها في إطار نظرية الجاذبية لأينشتاين. الاستنتاج قابل للتطبيق على كتلة من أي حجم ويتم صنعه لمراقب ثابت.

لكن عند مناقشة هذه النتائج ، عبرنا شفهيًا عن فرضيات إضافية - بدلاً من ذلك ، نأمل أن يكون مضاد الجاذبية الموجود مسؤولاً عن توسع الكون وتسريع توسعه في عيون المراقبين المرافقين ، أي أنا وأنت. أثناء العمل على المقال الثاني ، الذي نُشر في فبراير من هذا العام في نفس المجلة ، وكان مخصصًا بالفعل مباشرة لعلم الكونيات ، وجدنا أن الواقع أصعب من آمالنا. نعم ، الجاذبية المضادة المكتشفة هي المسؤولة عن الانفجار العظيم والتوسع الواضح للكون - هنا كنا على حق في افتراضاتنا. لكن تبين أن التسارع الدقيق للتوسع الكوني الذي اكتشفه المراقبون في عام 1998 ليس مرتبطًا بالجاذبية المضادة ، ولكن بالجاذبية المفرطة من مقالتنا البحثية لعام 2016. يشير الحل الرياضي الدقيق الناتج بشكل لا لبس فيه إلى أن هذا التسارع سيكون له علامة يمكن ملاحظتها فقط عندما ينمو جزء من كتلة الكون ، ولا يتناقص. في تفكيرنا النوعي ، لم نأخذ في الاعتبار أن ديناميكيات التوسع الكوني تبدو مختلفة تمامًا من وجهة نظر المراقب الثابت ومن وجهة نظر المراقبين المرافقين الذين يجلسون في المجرات المتوسعة.

تقود الرياضيات ، التي هي أكثر ذكاءً منا ، إلى الصورة التالية لتطور الكون: بسبب اندماج الثقوب السوداء وانتقال كتلتها إلى موجات ثقالية ، انخفضت كتلة الكون المنهار في الدورة الأخيرة بشكل حاد - وظهرت مضادات الجاذبية القوية ، والتي تسببت في الانفجار العظيم ، أي التوسع الحديث للكون. ثم تناقصت هذه الجاذبية المضادة واستبدلت بالجاذبية المفرطة بسبب نمو ثقب أسود ضخم نشأ في مركز الكون. يزداد بسبب امتصاص موجات الجاذبية الخلفية ، والتي تلعب دورًا مهمًا في ديناميكيات الفضاء. كان هذا النمو للثقب الأسود الكبير هو الذي تسبب في تمدد الجزء المرئي من الكون من حولنا. تم تفسير هذا التأثير من قبل المراقبين على أنه تسارع توسع ، ولكن في الواقع ، هذا تباطؤ غير متساو في التوسع. بعد كل شيء ، إذا كانت السيارة الخلفية في عمود من السيارات متخلفة عن السيارة الأمامية ، فإن هذا يمكن أن يعني تسارع السيارة الأولى وكبح السيارة الخلفية. من وجهة نظر رياضية ، يتسبب تأثير الثقب الأسود الكبير المتنامي في ظهور ما يسمى بـ "الثابت الكوني" في معادلات فريدمان ، وهو المسؤول عن التسارع الملحوظ لانكماش المجرات. اختلفت حسابات منظري الكم عن الملاحظات بمقدار 120 مرتبة من حيث الحجم ، لكننا حسبناها في إطار نظرية الجاذبية الكلاسيكية - وتزامنت جيدًا مع بيانات القمر الصناعي بلانك. والاستنتاج القائل بأن كتلة الكون تنمو الآن يوفر فرصة ممتازة لبناء نموذج دوري للكون ، والذي حلم به عدة أجيال من علماء الكونيات ، لكنه لم يأتِ في متناول اليد. الكون عبارة عن بندول ضخم تتحول فيه الثقوب السوداء إلى موجات ثقالية ، ثم تحدث العملية العكسية. هنا ، استنتاج أينشتاين أن موجات الجاذبية ليس لها كتلة جاذبية تلعب دورًا رئيسيًا ، مما يسمح للكون بتغيير كتلته وتجنب الانهيار الذي لا رجعة فيه.

2. كيف ظهر الثقب الأسود الكبير المتنامي ، المسؤول عن التوسع النسبي المتسارع للكون؟

كانت طبيعة المادة المظلمة ، التي تسببت ، على سبيل المثال ، في الدوران المتسارع للمجرات ، لغزًا لما يقرب من قرن من الزمان. كشفت النتائج الأخيرة من مرصد LIGO ، الذي التقط عدة موجات ثقالية من اندماج الثقوب السوداء الضخمة ، عن حجاب الغموض. طرح عدد من الباحثين نموذجًا يتكون بموجبه المادة المظلمة من ثقوب سوداء ، بينما يعتقد الكثيرون أنها أتت إلينا من الدورة الأخيرة للكون. في الواقع ، الثقب الأسود هو الشيء العياني الوحيد الذي لا يمكن تدميره حتى عن طريق ضغط الكون. إذا كانت الثقوب السوداء تشكل الجزء الأكبر من الكتلة الباريونية للكون ، فعندما يتقلص الكون إلى حجم بضع سنوات ضوئية ، ستندمج هذه الثقوب السوداء مع بعضها البعض ، مما يؤدي إلى انخفاض نسبة كبيرة من كتلتها في موجات الجاذبية. نتيجة لذلك ، ستنخفض الكتلة الكلية للكون بشكل حاد ، وفي المكان الذي تندمج فيه سحابة الثقوب الصغيرة ، سيبقى هناك ثقب أسود ضخم بحجم سنة ضوئية وكتلة تريليونات الكتل الشمسية. إنه نتيجة لا غنى عنها لانهيار الكون واندماج الثقوب السوداء ، وبعد الانفجار العظيم يبدأ في النمو ، ويمتص إشعاع الجاذبية وأي مادة حوله. أدرك العديد من المؤلفين ، بمن فيهم بنروز ، أن مثل هذا الثقب الفائق سيظهر في مرحلة انهيار الكون ، لكن لم يعرف أحد مدى أهمية لعب هذا الثقب الأسود الكبير في ديناميكيات التوسع اللاحق للكون.

3. كم يبعد عنا وأين يقع بالضبط (في أي جزء من السماء)؟ ما هي معالمها؟

نعتقد أنه على مسافة حوالي خمسين مليار سنة ضوئية. تتحدث سلسلة كاملة من الدراسات المستقلة عن تباين الظواهر الكونية المختلفة - ويشير العديد منها إلى منطقة من السماء بالقرب من الكوكبة القاتمة السدس. في علم الكونيات ، ظهر مصطلح "محور الشيطان". وفقًا للقيمة الحالية للتوسع المتسارع للكون ، يمكن للمرء تقدير حجم الثقب الأسود الكبير بمليار سنة ضوئية ، مما يعطي كتلته 6 * 10 ^ 54 جرامًا أو مليارات التريليونات من الكتل الشمسية - أي أنه نما مليار مرة منذ إنشائه! لكننا تلقينا أيضًا هذه المعلومات حول كتلة الثقب الأسود الكبير مع تأخير مليارات السنين. في الواقع ، يعتبر Big Black Hole أكبر من ذلك بكثير ، ولكن كم يصعب تحديده ، هناك حاجة إلى مزيد من البحث.

4. هل من الممكن أن نرى ، بمساعدة الأدوات الموجودة ، إن لم يكن LBH نفسه ، علامات غير مباشرة على الأقل تشير إلى وجوده في هذا الجزء من الكون من هذه المسافة التي يقع عليها LBH هذا؟ تحت أي ظروف ستكون متاحة للدراسة المباشرة؟

بعد دراسة تسارع تمدد الكون ، وكيف يعتمد ذلك على الوقت ، سنحدد تطور معلمات Big Black Hole. يتجلى تباين التأثيرات الكونية في توزيع تقلبات الإشعاع CMB فوق السماء ، وفي اتجاه محاور المجرات ، وفي عدد من الظواهر الأخرى. هذه أيضًا طرق لدراسة الثقب الأسود الكبير من مسافة بعيدة. سوف ندرسها أيضًا بشكل مباشر ، لكن لاحقًا.

5. ماذا سنرى إذا كان بإمكاننا الطيران إلى غرفة تبادل معلومات السلامة الأحيائية هذه؟ هل من الممكن الغوص فيه دون المخاطرة بالحياة؟ ماذا سنجد تحت سطحه؟

أما فيما يتعلق بالثقوب السوداء من الداخل ، فحتى في الكتب المدرسية هناك الكثير من المعلومات المتضاربة. يعتقد الكثير من الناس أنه عند حافة الثقوب السوداء سوف يتمزقنا بالتأكيد بفعل قوى المد والجزر إلى شرائط صغيرة - حتى كلمة "سباغيتيتيشن" نشأت. في الواقع ، فإن قوى المد عند حافة ثقب أسود كبير جدًا غير مرئية تمامًا ، ووفقًا للحلول الصارمة لمعادلات أينشتاين ، فإن عملية عبور حدود الثقب الأسود غير ملحوظة بالنسبة للمراقب الساقط. أعتقد أنه تحت سطح الثقب الأسود العظيم ، سنرى نفس الكون تقريبًا - تلك المجرات التي غاصت فيه سابقًا. سيكون الاختلاف الرئيسي هو التغيير في انحسار المجرات إلى نقطة التقارب بينها: يتفق جميع الباحثين على أن كل شيء داخل الثقب الأسود يقع باتجاه المركز.

6. إذا نما هذا الثقب الأسود ، فإنه في يوم من الأيام سيمتص كل المادة المتبقية في نفسه. ماذا سيحدث بعد ذلك؟

ستنتقل حدود الثقب الأسود الكبير إلى حدود الكون المرئي ، وسيتوقف مصيره عن إثارة حماستنا. وسيدخل الكون الموجود داخل الثقب المرحلة الثانية من دورته - عندما يتم استبدال التمدد بالانكماش. لا يوجد شيء مأساوي في هذا ، لأن الانكماش سيستغرق حوالي مليارات السنين العديدة التي استغرقها للتوسع. ستشعر الكائنات الذكية في دورة الكون هذه بالمشاكل خلال عشرات المليارات من السنين ، عندما ترتفع درجة حرارة إشعاع الخلفية الكونية الميكروويف بشكل كبير بحيث ترتفع درجة حرارة الكواكب بسبب سماء الليل الدافئة. ربما بالنسبة لبعض الأجانب ، الذين ستشرق شمسهم ، سيكون على العكس من ذلك خلاصًا ، وإن كان مؤقتًا - لمائة مليون سنة. عندما يتقلص الكون الحالي إلى بضع سنوات ضوئية ، فإنه سوف يتخلص من كتلته مرة أخرى ، مما يتسبب في الانفجار العظيم. ستبدأ دورة جديدة من التوسع ، وسيظهر ثقب أسود كبير جديد في وسط الكون.

7. متى تعتقد أن هذا الحدث (انهيار الكون إلى غرفة تبادل معلومات السلامة الأحيائية) يجب أن يحدث؟ هل هذا الفاصل الزمني هو نفسه لجميع دورات التمدد / الضغط ، أم أنه يمكن أن يتغير؟

أعتقد أن الدورات الكونية تتبع فترة معينة بدقة جيدة تتعلق بالكتلة الكلية والطاقة للكون. من الصعب تحديد المرحلة الدقيقة من دورتنا - ولهذا نحتاج إلى بناء نماذج كونية محددة بعدد معين من الباريونات والثقوب السوداء وموجات الجاذبية وأنواع أخرى من الإشعاع. متى ستتفوق علينا حافة الثقب الأسود الكبير المتنامي؟ تظهر الحسابات أنه سيدخل بالتأكيد نظام التوسع الفائق - وهذا لا ينتهك نظرية النسبية ، لأن حدود الثقب الأسود ليست شيئًا ماديًا. لكن هذه السرعة الفائقة تعني أن مواجهتنا مع هذه الحدود للثقب الأسود الكبير يمكن أن تحدث في أي لحظة - لن نتمكن من اكتشاف نهجها من خلال بعض الملاحظات التي تحددها سرعة الضوء. لتجنب الذعر ، أكرر: لا أرى أي شيء مأساوي في هذا ، لكن علماء الكونيات سيبدأون في ملاحظة كيف سيتغير الانزياح الأحمر للمجرات البعيدة إلى اللون الأزرق. لكن من أجل هذا ، يجب أن يكون للضوء الصادر منهم وقت للوصول إلينا.

8. ما هي البيانات النظرية والنظرية التي تتحدث لصالح النموذج الكوني الذي تقترحه ، أو ربما تجعله إلزاميًا؟

تستند معادلات فريدمان الكلاسيكية على مبدأ الخواص والتجانس. وبالتالي ، فإن علم الكونيات التقليدي ، من حيث المبدأ ، لا يستطيع النظر في تأثيرات تباين الخواص التي يتحدث عنها العديد من المراقبين. تتضمن معادلات فريدمان المعدلة التي تم الحصول عليها في ورقة Vasilkov and I's 2018 تأثيرات متباينة الخواص لأن الثقب الأسود الكبير في اتجاه معين. هذا يفتح إمكانيات لدراسة هذه التأثيرات ، والتي ستؤكد أيضًا النظرية نفسها. نحن لا نبني علم كوزمولوجيا جديدًا ، بل نقوم ببساطة بإدخال الينابيع الديناميكية المفقودة في علم الكونيات الكلاسيكي المتطور جيدًا الذي ظهر في منتصف القرن العشرين ، بدءًا من عمل جامو ومجموعته. إننا نحيي علم الكونيات الكلاسيكي هذا بجعله جزءًا من الفيزياء العادية. الآن لا يحتوي على أي افتراضات حول الجاذبية الكمية ، حول الأبعاد المكانية الإضافية وحول الكيانات المظلمة مثل "التضخم" ، "انتقالات طور الفراغ" ، "الطاقة المظلمة" و "المادة المظلمة". إنه يعمل فقط في إطار نظرية أينشتاين الكلاسيكية والمختبرة جيدًا للجاذبية ، باستخدام المكونات المعروفة فقط للكون مثل الثقوب السوداء وموجات الجاذبية. نظرًا لأنه يشرح الظواهر المرصودة جيدًا ، فإن هذا يجعلها إلزامية تمامًا - وفقًا لمبادئ العلم. هناك العديد من النماذج الكونية ، لكن الحقيقة واحدة. علم الكونيات الكلاسيكي الذي تم إحياؤه أنيق وبسيط بشكل لافت للنظر ، ولهذا السبب أعتقد أننا تعلمنا الطريقة الحقيقية لوجود الكون.

العالم لا يدين لك بأي شيء - لقد كان هنا قبلك.
- مارك توين

يسأل القارئ:

لماذا لم ينهار الكون إلى ثقب أسود مباشرة بعد الانفجار العظيم؟

لأكون صادقًا ، لقد فكرت في هذا كثيرًا بنفسي. وهذا هو السبب.

الكون مليء بكل شيء هذه الأيام. مجرتنا عبارة عن فوضى باردة من النجوم والكواكب والغاز والغبار والكثير من المادة المظلمة ، تحتوي على ما بين 200 و 400 مليار نجم ، وتزن في المجموع تريليون مرة أكثر من نظامنا الشمسي بأكمله. لكن مجرتنا ليست سوى واحدة من تريليون مجرة ​​متشابهة الحجم منتشرة في جميع أنحاء الكون.

ولكن بغض النظر عن حجم الكون ، فإن هذه الكتلة موزعة على مساحة شاسعة. يبلغ قطر الجزء المرئي من الكون حوالي 92 مليار سنة ضوئية ، وهو أمر يصعب تخيله مقارنة بحدود نظامنا الشمسي. يبلغ مدار بلوتو وأجسام حزام كويبر الأخرى 0.06٪ من السنة الضوئية. لذلك ، لدينا كتلة ضخمة موزعة على حجم ضخم. وأود أن أتخيل كيفية ارتباطهم ببعضهم البعض.

حسنًا ، تزن شمسنا 2 * 10 ^ 30 كجم. هذا يعني أنه يحتوي على 10 ^ 57 بروتون ونيوترون. إذا أخذنا في الاعتبار أن الكون يحتوي على 10 ^ 24 كتلة شمسية من المادة العادية ، فقد اتضح أن هناك 10 ^ 81 نيوكليون في كرة نصف قطرها 46 مليار كيلومتر. إذا قمت بحساب متوسط ​​كثافة الكون ، فستكون مساوية لحوالي اثنين من البروتونات لكل متر مكعب. وهذا مسير!

لذلك ، إذا بدأنا التفكير في المرحلة المبكرة من تطور كوننا ، عندما تم جمع كل المادة والطاقة في مساحة صغيرة جدًا ، والتي كانت أصغر بكثير حتى من نظامنا الشمسي ، علينا التفكير في سؤال قارئنا.

عندما كان عمر الكون بمقدار picosecond بعد الانفجار العظيم ، كانت كل هذه المادة موجودة الآن في النجوم والمجرات والعناقيد والعناقيد العملاقة في الكون بحجم أصغر من كرة بنصف قطر يساوي نصف القطر الحالي لمدار الأرض.

وبدون التقليل من شأن النظرية القائلة بأن الكون بأكمله يتناسب مع مثل هذا الحجم الصغير ، دعنا نقول أننا نعرف الثقوب السوداء الموجودة بالفعل ، والتي تكون كتلتها أقل بكثير من كتلة الكون ، وحجمها أكبر بكثير من الحجم المذكور!

أمامك - مجرة ​​إهليلجية عملاقة ميسييه 87 ، أكبر مجرة ​​على بعد 50 مليون سنة ضوئية منا ، والتي تمثل 0.1٪ من نصف قطر الكون المرئي. يوجد في مركزه ثقب أسود هائل كتلته 3.5 مليار كتلة شمسية. هذا يعني أن لها نصف قطر شفارتزشيلد - أو نصف قطر لا يمكن للضوء الهروب منه. تبلغ مساحتها حوالي 10 مليار كيلومتر ، أي 70 ضعف المسافة من الأرض إلى الشمس.

لذا ، إذا كانت مثل هذه الكتلة في مثل هذا الحجم الصغير تؤدي إلى ظهور ثقب أسود ، فلماذا لا تؤدي كتلة أكبر من 10 ^ 14 مرة ، كونها في حجم أصغر ، إلى ظهور ثقب أسود ، ولكن من الواضح أنها أدت إلى ظهور كوننا؟

لذلك كادت أن تفعل. يتوسع الكون بمرور الوقت ، ومعدل تمدده يتناقص مع انتقالنا إلى المستقبل. في الماضي البعيد ، في أول بيكو ثانية من الكون ، كان معدل تمدده أسرع بكثير مما هو عليه الآن. كم تريد مزيدا؟

اليوم ، يتوسع الكون بمعدل يقارب 67 كم / ث / م ب ث ، مما يعني أنه مقابل كل ميجا فرسخ (حوالي 3.26 مليون سنة ضوئية) أن هناك شيئًا ما بعيدًا عنا ، فإن المسافة بيننا وهذا الجسم تتوسع بمعدل 67 كيلومترًا في الثانية. عندما كان عمر الكون بيكو ثانية ، كانت هذه السرعة أقرب إلى 10 ^ 46 كم / ثانية / Mpc. لنتخيل هذا ، يمكننا أن نقول إن مثل هذا المعدل من التوسع اليوم من شأنه أن يجعل كل ذرة من المادة على الأرض تبتعد عن الآخرين بسرعة كبيرة بحيث تزيد المسافة بينهما بمقدار سنة ضوئية كل ثانية!

يصف هذا الامتداد المعادلة أعلاه. على جانب واحد يوجد H ، معدل تمدد هابل للكون ، وعلى الجانب الآخر يوجد الكثير من الأشياء. لكن الأهم هو المتغير ρ ، والذي يشير إلى كثافة الطاقة في الكون. إذا كانت H و متوازنتان تمامًا ، فيمكن للكون أن يعيش لفترة طويلة جدًا. ولكن حتى الخلل الطفيف في التوازن سيؤدي إلى واحدة من نتيجتين غير سارة للغاية.

إذا كان معدل تمدد الكون أقل قليلاً ، بالنسبة إلى مقدار كتلته وطاقته ، فإن كوننا سينتظر انهيارًا فوريًا تقريبًا. سيحدث التحول إلى ثقب أسود أو أزمة كبيرة بسرعة كبيرة. وإذا كان معدل التمدد أعلى قليلاً ، فلن تتصل الذرات ببعضها على الإطلاق. كل شيء سوف يتوسع بسرعة كبيرة بحيث أن كل جسيم دون ذري سيوجد في كونه الخاص دون أي شيء للتفاعل معه.

وما مدى اختلاف معدلات التوسع للحصول على مثل هذه النتائج المختلفة؟ على 10٪؟ في 1٪؟ بنسبة 0.1٪؟

خذها أعلى. سوف يتطلب فرق أقل من 1/10 ^ 24 لمنح الكون الوقت الكافي للبقاء لمدة 10 مليارات سنة. وهذا يعني أنه حتى الاختلاف البالغ 0.00000001٪ عن معدل التمدد الذي حدث سيكون كافيًا للكون لينهار مرة أخرى في أقل من ثانية إذا كان التمدد بطيئًا جدًا. أو لمنع حتى ذرة هيليوم واحدة من التكون إذا كان التمدد كبيرًا جدًا.

لكن ليس لدينا أي شيء من ذلك: لدينا الكون ، وهو مثال على توازن مثالي تقريبًا بين تمدد وكثافة المادة والإشعاع ، والحالة الحالية تختلف عن التوازن المثالي من خلال ثابت كوني صغير جدًا غير صفري. لماذا لا يمكننا شرح ذلك بعد ، لكن ربما ترغب في دراسة ما لا يفسر ذلك!

مفهوم الثقب الأسود معروف للجميع - من أطفال المدارس إلى كبار السن ، ويستخدم في الأدب العلمي والخيال ، وفي وسائل الإعلام الصفراء وفي المؤتمرات العلمية. لكن لا يعرف الجميع بالضبط ما هي هذه الثقوب.

من تاريخ الثقوب السوداء

1783طرح العالم الإنجليزي جون ميشيل الفرضية الأولى لوجود ظاهرة مثل الثقب الأسود في عام 1783. في نظريته ، جمع بين إبداعات نيوتن - البصريات والميكانيكا. كانت فكرة ميشيل كما يلي: إذا كان الضوء عبارة عن تيار من الجسيمات الصغيرة ، إذن ، مثل جميع الأجسام الأخرى ، يجب أن تختبر الجسيمات جاذبية مجال الجاذبية. اتضح أنه كلما زاد حجم النجم ، زادت صعوبة مقاومة الضوء لجاذبيته. بعد 13 عامًا من ميشيل ، طرح عالم الفلك وعالم الرياضيات الفرنسي لابلاس (على الأرجح بشكل مستقل عن نظيره البريطاني) نظرية مماثلة.

1915ومع ذلك ، ظلت جميع أعمالهم مجهولة حتى بداية القرن العشرين. في عام 1915 ، نشر ألبرت أينشتاين النظرية العامة للنسبية وأظهر أن الجاذبية هي انحناء للزمكان بسبب المادة ، وبعد بضعة أشهر ، استخدمها عالم الفلك الألماني والفيزيائي النظري كارل شوارزشيلد لحل مشكلة فلكية محددة. استكشف هيكل الزمكان المنحني حول الشمس وأعاد اكتشاف ظاهرة الثقوب السوداء.

(صاغ جون ويلر مصطلح "الثقوب السوداء")

1967حدد الفيزيائي الأمريكي جون ويلر مساحة يمكن تجعيدها ، مثل قطعة من الورق ، إلى نقطة متناهية الصغر وسمَّى مصطلح "الثقب الأسود".

1974أثبت الفيزيائي البريطاني ستيفن هوكينج أن الثقوب السوداء ، على الرغم من أنها تبتلع المادة دون رجوع ، يمكن أن تصدر إشعاعات وتتبخر في النهاية. هذه الظاهرة تسمى "إشعاع هوكينغ".

2013أحدث الأبحاث حول النجوم النابضة والكوازارات ، بالإضافة إلى اكتشاف إشعاع الخلفية الكونية الميكروي ، أتاح أخيرًا وصف مفهوم الثقوب السوداء. في عام 2013 ، اقتربت سحابة الغاز G2 كثيرًا من الثقب الأسود ومن المرجح أن تمتصها ، وتوفر مراقبة العملية الفريدة فرصًا كبيرة لاكتشافات جديدة لميزات الثقوب السوداء.

(جسم ضخم القوس A * ، كتلته أكبر بـ 4 ملايين مرة من الشمس ، مما يدل على وجود مجموعة من النجوم وتشكيل ثقب أسود)

2017. قامت مجموعة من العلماء من Event Horizon Telescope بالتعاون من عدة دول ، بربط ثمانية تلسكوبات من نقاط مختلفة من قارات الأرض ، بأرصاد ثقب أسود ، وهو جسم فائق الكتلة ويقع في مجرة ​​M87 ، كوكبة العذراء. كتلة الجسم هي 6.5 مليار (!) كتلة شمسية ، مرات أكبر من الجسم الهائل القوس A * ، للمقارنة ، القطر أقل بقليل من المسافة من الشمس إلى بلوتو.

تم تنفيذ الملاحظات على عدة مراحل ، ابتداءً من ربيع عام 2017 وخلال فترات عام 2018. تم حساب كمية المعلومات بالبيتابايت ، والتي كان لا بد من فك شفرتها بعد ذلك والحصول على صورة حقيقية لكائن بعيد جدًا. لذلك ، استغرق الأمر عامين كاملين آخرين لإجراء مسح ضوئي مسبق لجميع البيانات ودمجها في كل واحد.

2019تم فك تشفير البيانات وعرضها بنجاح ، مما أدى إلى إنتاج أول صورة على الإطلاق لثقب أسود.

(أول صورة على الإطلاق لثقب أسود في مجرة ​​M87 في كوكبة العذراء)

تسمح لك دقة الصورة برؤية ظل نقطة اللاعودة في وسط الكائن. تم الحصول على الصورة نتيجة ملاحظات قياس التداخل بخط أساس طويل جدًا. هذه هي ما يسمى بالرصدات المتزامنة لجسم واحد من عدة تلسكوبات راديوية ، متصلة ببعضها بشبكة وتقع في أجزاء مختلفة من الكرة الأرضية ، موجهة في اتجاه واحد.

ما هي الثقوب السوداء حقا؟

يبدو التفسير المقتضب للظاهرة هكذا.

الثقب الأسود هو منطقة زمكان يكون جاذبيتها قوية جدًا بحيث لا يمكن لأي جسم ، بما في ذلك الكميات الخفيفة ، أن يتركها.

كان الثقب الأسود في يوم من الأيام نجمًا ضخمًا. طالما أن التفاعلات النووية الحرارية تحافظ على ضغط مرتفع في أمعائها ، يظل كل شيء طبيعيًا. لكن بمرور الوقت ، ينضب إمداد الطاقة ويبدأ الجسم السماوي ، تحت تأثير جاذبيته ، في الانكماش. المرحلة الأخيرة من هذه العملية هي انهيار النواة وتشكيل ثقب أسود.

• 1. طرد ثقب أسود نفاث بسرعة عالية


• 2. قرص من المادة ينمو في ثقب أسود


• 3. الثقب الأسود


• 4. مخطط تفصيلي لمنطقة الثقب الأسود


• 5. حجم الملاحظات الجديدة التي تم العثور عليها

تقول النظرية الأكثر شيوعًا أن هناك ظواهر مماثلة في كل مجرة ​​، بما في ذلك في مركز مجرتنا درب التبانة. الجاذبية الهائلة للفتحة قادرة على الاحتفاظ بعدة مجرات حولها ، مما يمنعها من الابتعاد عن بعضها البعض. يمكن أن تكون "منطقة التغطية" مختلفة ، كل هذا يتوقف على كتلة النجم الذي تحول إلى ثقب أسود ، ويمكن أن يصل إلى آلاف السنين الضوئية.

نصف قطر شوارزشيلد

الخاصية الرئيسية للثقب الأسود هي أن أي مادة تدخل إليه لا يمكن أن تعود أبدًا. الأمر نفسه ينطبق على الضوء. في جوهرها ، الثقوب عبارة عن أجسام تمتص تمامًا كل الضوء الذي يسقط عليها ولا تنبعث منها بنفسها. يمكن أن تظهر هذه الأشياء بصريًا على شكل جلطات من الظلام المطلق.

• 1. تحريك المادة بنصف سرعة الضوء


• 2. حلقة الفوتون


• 3. حلقة الفوتون الداخلية


• 4. أفق الحدث في الثقب الأسود

استنادًا إلى نظرية النسبية العامة لأينشتاين ، إذا اقترب الجسم من مسافة حرجة من مركز الثقب ، فلن يعود بإمكانه العودة. تسمى هذه المسافة نصف قطر شفارتزشيلد. ما يحدث بالضبط داخل هذا النطاق غير معروف على وجه اليقين ، ولكن هناك النظرية الأكثر شيوعًا. يُعتقد أن كل مادة الثقب الأسود تتركز في نقطة صغيرة جدًا ، وفي وسطها يوجد جسم بكثافة غير محدودة ، وهو ما يسميه العلماء اضطرابًا منفردًا.

كيف تسقط في الثقب الأسود

(في الصورة ، يبدو الثقب الأسود لـ Sagittarius A * مثل مجموعة ساطعة للغاية من الضوء)

منذ وقت ليس ببعيد ، في عام 2011 ، اكتشف العلماء سحابة غازية ، وأطلق عليها اسمًا بسيطًا G2 ، والتي تصدر ضوءًا غير عادي. يمكن أن يؤدي هذا التوهج إلى حدوث احتكاك في الغاز والغبار ، الناجم عن عمل الثقب الأسود القوس A * والذي يدور حوله في شكل قرص تراكم. وهكذا ، أصبحنا مراقبين للظاهرة المذهلة المتمثلة في امتصاص ثقب أسود هائل لسحابة غازية.

وفقًا للدراسات الحديثة ، سيحدث أقرب نهج للثقب الأسود في مارس 2014. يمكننا إعادة إنشاء صورة لكيفية حدوث هذا المشهد المثير.

• 1. عندما تظهر لأول مرة في البيانات ، تشبه سحابة الغاز كرة ضخمة من الغاز والغبار.


• 2. الآن ، اعتبارًا من يونيو 2013 ، أصبحت السحابة على بعد عشرات المليارات من الكيلومترات من الثقب الأسود. تسقط فيه بسرعة 2500 كم / ثانية.


• 3. من المتوقع أن تمر السحابة بالثقب الأسود ، لكن قوى المد والجزر الناتجة عن الاختلاف في الجذب المؤثر على الحواف الأمامية والخلفية للسحابة ستؤدي إلى استطالة السحابة أكثر فأكثر.


• 4. بعد كسر السحابة ، من المرجح أن ينضم معظمها إلى قرص التراكم حول القوس A * ، مما يولد موجات صدمة فيه. سترتفع درجة الحرارة إلى عدة ملايين من درجات الحرارة.


• 5. جزء من السحابة سوف يسقط مباشرة في الثقب الأسود. لا أحد يعرف بالضبط ما سيحدث لهذه المادة ، لكن من المتوقع أنه أثناء عملية السقوط ستصدر تيارات قوية من الأشعة السينية ، ولن يراها أحد.

فيديو: الثقب الأسود يبتلع سحابة غازية

(محاكاة الكمبيوتر لمقدار سحابة الغاز G2 التي سيتم تدميرها واستهلاكها بواسطة الثقب الأسود Sagittarius A *)

ماذا يوجد داخل الثقب الأسود

هناك نظرية تدعي أن الثقب الأسود بداخله فارغ عمليًا ، وكل كتلته تتركز في نقطة صغيرة جدًا تقع في مركزه - التفرد.

وفقًا لنظرية أخرى كانت موجودة منذ نصف قرن ، فإن كل ما يقع في الثقب الأسود يذهب إلى كون آخر يقع في الثقب الأسود نفسه. الآن هذه النظرية ليست هي النظرية الرئيسية.

وهناك نظرية ثالثة ، أكثر حداثة وثباتًا ، والتي بموجبها يذوب كل شيء يقع في الثقب الأسود في اهتزازات الأوتار على سطحه ، والتي تم تحديدها على أنها أفق الحدث.

إذن ما هو أفق الحدث؟ من المستحيل النظر داخل ثقب أسود حتى باستخدام تلسكوب فائق القوة ، لأنه حتى الضوء ، الذي يدخل داخل قمع كوني عملاق ، ليس لديه فرصة للظهور مرة أخرى. كل ما يمكن اعتباره بطريقة أو بأخرى يقع في محيطه المباشر.

أفق الحدث هو خط مشروط للسطح لا يمكن أن يهرب منه أي شيء (لا غاز ولا غبار ولا نجوم ولا ضوء). وهذه هي النقطة الغامضة للغاية المتمثلة في اللاعودة في الثقوب السوداء للكون.

يقول الباحثون إن الثقوب السوداء تعتبر من أكثر القوى تدميراً في الفضاء ، لكنها قد تكون أيضًا موطنًا لحضارات متقدمة مثل حضارتنا. بناءً على هذه النظرية الجذرية ، يمكننا أن نستنتج أنه يمكننا العيش في ثقب أسود خاص بنا. تشير نفس النظرية إلى أنه إذا وقعنا في الثقب الأسود في مركز درب التبانة ، فيمكن أن تنتشر جسيماتنا في جميع أنحاء كون آخر.

اكتشف عدد من علماء الفيزياء النظرية هذا المفهوم خلال السنوات القليلة الماضية ، وأبرزهم نيكوديم بوبلافسكي من جامعة نيو هافن. توقع أينشتاين أن مركز الثقب الأسود سيكون كثيفًا وصغيرًا بشكل لا نهائي ، لكن مجموعة من العلماء الشباب يقولون إن اللانهاية لا توجد عادة في الطبيعة. إنهم يعتقدون بدلاً من ذلك ، أن شيئًا صغيرًا ولكنه محدود يمكن أن يكون في مركزه.

وفقًا لنظرية الدكتور بوبلافسكي ، في مركز الانفجار العظيم كانت هناك "بذرة" تشكلت داخل ثقب أسود. يُعتقد أن هذه البذرة أصغر تريليونات المرات من أي جسيم تمكن الناس من التعرف عليه حتى الآن ، وفقًا لتقرير صادر عن مايكل فينكل نشرته ناشيونال جيوغرافيك.

كان هذا الجسيم الصغير قويًا بما يكفي للتسبب في إنتاج كل جسيم آخر يتكون حاليًا من المجرات والأنظمة الشمسية والكواكب والأشخاص. يقترح الدكتور بوبلافسكي أن هذه البذرة جاءت من الثقوب السوداء - "أفران" الكون فائقة القوة.

يقول العالم إن الثقب الأسود يمكن أن يكون "بابًا" بين كونين ، لكنه يقود ، مع ذلك ، في اتجاه واحد فقط. ويقول إنه إذا سقط شيء ما في الثقب الأسود في مركز درب التبانة ، فإنه ينتهي به الأمر في كون موازٍ. إذا كان كوننا قد تم إنشاؤه من "بذرة" فائقة الكثافة ، فإن النظرية تقترح أننا ربما نعيش أيضًا في أحد هذه الثقوب السوداء.

يجادل عالم الكونيات الروسي فياتشيسلاف دوكوتشايف أنه إذا كان من الممكن أن توجد الحياة داخل الثقوب السوداء الهائلة ، فإن الحضارات الأكثر تقدمًا في العالم قد تطورت هناك. في عام 2011 ، قال البروفيسور دوكوتشايف من معهد البحوث النووية التابع لأكاديمية العلوم الروسية في موسكو إن البيانات المتاحة سابقًا ، جنبًا إلى جنب مع الأبحاث الجديدة ، تطرح إمكانيات مثيرة للاهتمام لأنواع معينة من الثقوب السوداء.