1 год назад
Нету коментариев

Итак, согласно теории Эйнштейна, как только ра­диус небесного тела становится равным его гравитаци­онному радиусу, свет не сможет уйти с поверхности те­ла к далекому наблюдателю, т. е. тело станет невиди­мым. Но читатель наверняка уже обратил внимание, что это чрезвычайно необычное свойство — далеко не единственное из тех «чудес», которые должны произой­ти с телом, размеры которого сравнялись с гравитаци­онным радиусом. Согласно сказанному в предыдущем разделе сила тяготения на поверхности звезды с R = rgдолжна стать бесконечно большой, так же как и уско­рение свободного падения (1). К чему это может при­вести?

Чтобы ответить на этот вопрос, вспомним сначала, почему обычные звезды и планеты не сжимаются к центру под действием тяготения, а представляют собой рав­новесные тела.

Сжатию к центру препятствуют силы внутреннего давления вещества. В звездах это давление газа с очень высокой температурой, стремящееся расширить звезду. В планетах типа Земли это силы натяжения, упругости, давления, также препятствующие сжатию. Равенство сил тяготения и противоборствующих сил как раз и обеспечивает равновесие небесного тела.

Противоборствующие тяготению силы зависят от со­стояния вещества, от его давления и температуры. При сжатии вещества они увеличиваются. Однако если сжать вещество до конечной (не бесконечно большой) плотности, то они останутся также конечными. Иначе обстоит дело с силами тяготения. С приближением раз­мера небесного тела к гравитационному радиусу сила тяготения стремится, как мы знаем, к бесконечности. Плотность вещества тела при этом является вполне оп­ределенной конечной величиной, хотя и достаточно большой. Следовательно, и сила давления также конеч­на. Ясно, что теперь бесконечно большая сила тяготе­ния не может быть уравновешена конечной силой дав­ления и небесное тело должно неудержимо сжиматься к центру под действием тяготения.

Итак, важнейший вывод теории Эйнштейна гласит: сферическое тело размером с гравитационный радиус и меньше не может находиться в покое, а должно сжи­маться к центру. «Но позвольте, — спросит читатель,— на гравитационном радиусе сила тяготения бесконечна, а как только тело уменьшится до размеров меньше гра­витационного радиуса, какова же будет гравитационная сила?»

Ответ довольно очевиден. До сих пор мы говорили о силе тяготения на поверхности несжимающегося тела. Но сила тяготения зависит от состояния движения. Всем хорошо известно, что при свободном падении наступает состояние невесомости — на свободно падающем теле вообще нет гравитационной силы. Поэтому на поверх­ности свободно сжимающегося тела не ощущается ни­какой силы тяготения (и вне сферы Шварцшильда и внутри ее). Увлекаемое тяготением тело уже ни при ка­ких условиях не может остановиться на сфере Шварц­шильда (оно испытало бы тогда бесконечную силу тя­готения). Тем более не может остановиться тело внутри сферы Шварцшильда. Любая частица или, например, ракета со сколь угодно сильным двигателем, оказав­шись от тяготеющего центра на расстоянии меньше гра­витационного радиуса, должна неудержимо падать к этому центру.

Итак, мы получили ответ на вопрос о том, к чему ве­дет бесконечное нарастание гравитационной силы с при­ближением к сфере Шварцшильда: к катастрофическо­му, неудержимому сжатию тела. Физики называют это явление релятивистским коллапсом.

Таким образом, достаточно сжать тело до размеров гравитационного радиуса, а дальше тело само будет не­удержимо сжиматься. Так возникает объект, который получил название черной дыры. Из нее не могут выле­теть ни свет, ни частицы (для этого потребовалась бы скорость больше световой), но под действием тяготения и свет и вещество падают в черную дыру.

Правда, на пути создания черной дыры искусствен­ным путем лежат огромные технические трудности. Чем меньшую массу мы хотим превратить в черную дыру, тем до меньших размеров ее необходимо сжать, по­скольку гравитационный радиус прямо пропорционален массе. Так, мы знаем, что гравитационный радиус Зем­ли равен около 1 см. Для того чтобы, например, пре­вратить в черную дыру гору размером в миллиард тонн, пришлось бы ее сжать до размера атомного ядра!

В последующих разделах мы увидим, что во Вселен­ной большие массы могут самопроизвольно превращать­ся в черные дыры в ходе естественной эволюции. Одна­ко прежде чем говорить об этом, продолжим знаком­ство с удивительными особенностями черных дыр.

comments powered by HyperComments