1 год назад
Нету коментариев

Многие мои знакомые — и физики, и не физики, и люди очень далекие от естественных наук, встречаясь со мной, в последние годы чаще всего начинают разго­вор с вопроса: «Ну как там у вас? Открыли ли черные дыры?» или «Что нового узнали о черных дырах?» Ин­терес к этим объектам не случаен, они поражают вооб­ражение и ученых, и всех людей, интересующихся совре­менными достижениями науки.

Черные дыры — одно из самых удивительных тео­ретических открытий науки. Известный американский физик-теоретик К. С. Торн так пишет о черных дырах:

«Из всех измышлений человеческого ума, от едино­рогов и химер до водородной бомбы, наверное, самое фантастическое — это образ черной дыры — отделен­ной от остального пространства определенной грани­цей, которую ничто не может пересечь; дыры, облада­ющей настолько сильным гравитационным полем, что даже свет задерживается его мертвой хваткой; дыры, искривляющей пространство и тормозящей время. По­добно единорогам и химерам, черная дыра кажется бо­лее уместной в фантастических романах или в мифах древности, чем в реальной Вселенной. И тем не менее законы современной физики фактически требуют, что­бы черные дыры существовали. Возможно, только на­ша Галактика содержит миллионы их».

Что же это за объекты, почему они обладают столь удивительными свойствами, почему они, наконец, так важны для науки? Ответам на этот вопрос посвящена настоящая брошюра.

Предысторию открытия черных дыр можно начать со времен И. Ньютона, выведшего закон всемирного тяготения — закон, управляющий силой, действию ко­торой подвержено абсолютно все. Ни во времена Нью­тона, ни сегодня, спустя века, не известно примера другой столь универсальной силы. Все другие виды физи­ческого взаимодействия связаны с конкретными свойст­вами материи. Например, электрическое поле действует только на заряженные тела, а тела нейтральные совер­шенно к нему безразличны. И только тяготение абсо­лютно царствует в природе. Поле тяготения действует на все: на легкие частицы и тяжелые (причем при оди­наковых начальных условиях — совершенно одинако­во!), даже на свет. То, что свет притягивается массив­ными телами, предполагал еще И. Ньютон. В конце XVIII в. удивительное предсказание было сделано П. Лапласом: «Светящаяся звезда с плотностью, рав­ной плотности Земли, и диаметром в 250 раз больше диаметра Солнца не дает ни одному световому лучу до­стичь нас из-за своего тяготения; поэтому возможно, что самые яркие небесные тела во Вселенной оказыва­ются по этой причине невидимыми».

На чем основано утверждение Лапласа? Он подсчи­тал, пользуясь теорией тяготения Ньютона, величину, которую мы теперь называем второй космической ско­ростью на поверхности звезды. Это та скорость, кото­рую надо придать телу, чтобы оно, поборов тяготение, навсегда улетело от звезды в пространство. Она вычис­ляется по формуле: V = Корень2GM/R (здесь G — постоян­ная тяготения Ньютона, М — масса звезды, R — ее ра­диус) .

Для звезд с параметрами, указанными Лапласом, вторая космическая скорость начинает превышать ско­рость света. Следовательно, свет от такой звезды не сможет улететь в космос из-за действия ее тяготения, не сможет достичь далекого наблюдателя, и мы не уви­дим звезду, несмотря на то что она излучает свет!

Это было блестящим предвидением. Однако, как мы сейчас (во второй половине XX в.) понимаем, рассуж­дение Лапласа доказательной силы не имеет. Основная причина, делающая приведенное рассуждение нестро­гим, состоит в том, что Лаплас рассматривал гравита­ционные поля огромной силы, в которых падающие тела разгоняются до скорости света. В 1915 г. А. Эйнштейн показал, что для таких полей теория тяготения Ньютона неприменима! Он создал теорию тяготения, справедли­вую и для сверхсильных, а также быстроменяющихся гравитационных полей, и назвал ее общей теорией отно­сительности.

Мы здесь, естественно, не будем сколь-нибудь под­робно излагать основы теории Эйнштейна, которую со­ветские физики Л. Д. Ландау и Е. М. Лифшиц назвали «самой красивой из всех существующих физических тео­рий», а только по мере необходимости приведем отдель­ные ее следствия, используемые учеными для построе­ния теории черных дыр.

Следует отметить, что в создании современных пред­ставлений о черных дырах принимали участие многие ученые. Среди них выдающуюся роль сыграли советские физики и астрономы, и здесь в первую очередь необхо­димо назвать научные школы, возглавляемые академи­ками Я. Б. Зельдовичем, В. Л. Гинзбургом и М. А. Мар­ковым.

comments powered by HyperComments