Популярно о черных дырах

Мария Мызникова
                Оксане  Светловой  посвящается


                Непрерывность  убивает  время! (по Кэрроллу).
         
               
      Названия «Черные дыры» и  «кротовые норы»  больше ассоциируются с научной фантастикой или с фильмами космических катастроф нежели с серьезной наукой.

      Но наука  занимается  изучением  этих  явлений,  несмотря на их пока  “недостаточно научные” названия, так как эти явления реально наблюдаются не только в космосе, но и на уровне электрона. Серьезно занимался  изучением “черных дыр” и известный физик-теоретик Стивен Хокинг.

        Ученые пытаются установить суть этих многогранных явлений, их  физическую и геометрическую природу.  Почему,  именно,  геометрическую? А потому  что,  современная  теоретическая  физика  в «поисках»  единой, целостной, физической  картины  Мира  обратилась  к «геометризации»  своих фундаментальных теорий.

        Как известно, в научном мире  давно  считается,  что  теоретическая физика  это математическая теория, получившая физическое толкование. Однако, не все физики уважительно относятся к сугубо математическим теориям, некоторые даже склонны считать, что многие современные проблемы физики связаны именно с ее излишней математизацией.

        В этой ситуации не лишним было бы вспомнить, что первая целостная картина физического Мира называлась  “Математические начала натурфилософии” сэра Ньютона.

        А наш современник физик-теоретик Макс Тегмарк вообще считает, что математика не просто аппарат для исследования физической реальности, но сама физическая реальность по сути  является - математической, и математика лежит в основе физического Мира. В своей книге “Наша математическая Вселенная” Тегмарк это очень хорошо показал.

       Однако, если посмотреть, просто даже издалека, на современную физическую теорию, например, “теорию физического вакуума” - “волосы дыбом”. Математический аппарат этой теории  - “группы на многообразиях” и “дифференциальная геометрия”. Сорок четыре уравнения описывают этот, по сути пустой “физический вакуум”, и каждую точку в этой “пустоте” определяют десять координат. Как сказал бы один мой сказочный герой: “Где они их столько "наковыряли"?".

       В связи со всем этим явным перегрузом реального физического Мира в его современной математической картине, становятся понятными сетования некоторых физиков . А теоретики к тому же добавляют, что материи и времени уже нет, и в их изысканных формулах присутствует только “кручение и кривизна пространства”.

       Ну что ж, оптимизма это не добавляет, так как известно - физика наука материальная, и предметом ее исследования является движущаяся материя, и не иначе, как в пространстве и во времени.

        И это не ностальгия по “абсолютному пространству и времени” Ньютона и его классически элегантным формулам, с неповторимым изяществом выражающим фундаментальные законы природы. Может быть, это некоторое понимание того, что заблудились...    

       Наблюдая эти научные проблемы и отмечая некоторые затруднения физики в объяснении различных физических явлений хочется иногда и любителям естествознания сказать свое дилетантское слово…

      Известно, что для рассуждения о явлениях, которые происходят в пространстве, следует сначала определиться с самим этим пространством и его геометрией.

       Каждая научная физическая теория опирается на соответствующую геометрию пространства. Кстати, физики, не очень жалуя математику, сильно уважают геометрию. Что значит,  физика – наука «видимого»  Мира!

       У теории Ньютона - геометрия Эвклида. У теории Эйнштейна - псевдоэвклидова геометрия. У Шипова (“теория физического вакуума”) - геометрия абсолютного параллелизма Вайценбека.

        Только последняя геометрия рассматривает прямолинейные и круговые пространства. И хотя ни в одной геометрии нет времени( нет динамики), геометрия Вайценбека, пожалуй, самая подходящая для описания глобальных вращающихся объектов во вращающемся пространстве-времени.

        Кроме того, геометрия Вайценбека, связывая три пространства, определяющихся “кручением и кривизной”, подсказывает существование трех Миров: “мнимого”, “отрицательного” и “положительного”. Вращение “мнимого” мира создает мир “отрицательный”, а вращение “отрицательного” мира производит мир - “положительный”.

        “Положительный” Мир это Мир нашей реальности, мы в нем живем и только в нем могли появиться, конечно, при некотором участии и двух других Миров. В нашем круговом пространстве эти миры успешно сосуществуют, каждый в своей пространственной пропорции и некоторой пропорции участия в совместном бытии.

         В соответствии с известными сведениями эти три Мира можно еще определить, как “Нейтринный Мир” - супер-легкий и супер-быстрый, “Лептонный Мир” - легкий и быстрый и “Адронный Мир” - тяжелый и медленный.

         Название последнего мира может вызвать неприятные ассоциации у любителей русского слова. Но вот таков наш Мир! Наверное, предназначение в нем “разума” - его облагораживать... 

          Продолжим дальше по-существу. У материи существует много разных видов движения, которые в конечном счете задают ее состояние. Самый, пожалуй, основной, глобальный вид движения - это механический. Это движение самого пространства, а с ним и всех его элементов.

        Элементы пространства, все его микро и макро-объекты движутся в пространстве как льды в воде. Так движутся и планеты солнечной системы вместе с Солнцем. Планеты - строго на своих орбитах, соответствующих их физическим характеристикам и, в первую очередь, их орбитальной скорости.

         Все планеты, вращаясь вокруг своих осей, совершают вращательное движение по орбите вокруг Солнца. А вместе с Солнцем совершают вращательное движение вокруг центра нашей Галактики. А вместе с Галактикой - вокруг центра нашей Вселенной.

        Получается довольно сложное движение: вращение во вращении и во вращении... Так движутся “локальные пространства”. Глобальное пространство Вселенной совершает всего два вращения: повороты вокруг своей собственной оси (в науке - “кручение”) и перемещение по орбите вокруг центра Мироздания (“кривизна”).

        Все элементы пространства, все его содержимое возникает вследствии его движения и изменения при движении по окружности или подобной ей кривой. Известно, что  изменение при движении возникает лишь под действием некоторых сил. Если силы отсутствуют пространство движется прямолинейно и равномерно, по инерции.

       Движение по инерции главное, “врожденное” свойство материи, способ ее существования вечно и неизменно. Для граничных точек нашего вселенского пространства или безмассовых(супер-легких) частиц материи нашей Вселенной скорость движения по инерции легко вычисляется в рамках школьного курса геометрии.

       Эта скорость будет:
                2 * R / ( 180 * 3600) = 0.3086 * R * 10^n ,    где
                R - радиус граничной окружности Вселенной,
                2 * R  - длина диаметра,
                R = 1  -  единичная окружность
                n - степень масштабного коэффициента для скорости в  (м/сек).

         Это значит, что на границе Вселенной или на диаметре единичной окружности инерциальная скорость этого пространства будет:
                0. 309   * 10^9   м/сек

         Это немного больше чем скорость света. Само число  0.309  удивительно тем, что это константа Фибоначчи, половина ее классического значения:
                0.309 = 0.618 / 2 = Ф^(-1) /2,  где
                Ф = 1.618

       Инерциальная скорость это скорость движения пространства абсолютного параллелизма Вайценбека первого рода, в котором и “кручение”, и “кривизна” равны нулю, т. е. пространства, в котором нет вращения. Все его точки или безмассовые частицы движутся равномерно и прямолинейно.

       Такое движение возможно лишь в “мнимом” пространстве, в котором существует “мнимая” Материя(супер-легкая). Понятно, что при этом, существует и время “по определению”. Поэтому целесообразно говорить, как предложил еще Эйнштейн, о “пространстве-времени” абсолютного параллелизма.

       Геометрия такого пространства визуально будет иметь вид:  параллельные линии пространства, обвитые мини-волной времени. Эти мини-волны времени задают дробность пространству и участвуют в создании всего пространственно-временного многообразия.

        В Пространстве-времени каждая единичная длина(отрезок единичной длины) пространства содержит или в ней укладывается 90 полуволн времени фундаментальной длины(фунд. дл. полуволны = 1/90 - величина обратная фундаментальной константе).

        Или, как мы знаем из школьной геометрии, 90 угловых градусов -  в единичном радиусе. Это половина развернутого угла, 180 градусов, опирающегося на диаметр единичной окружности. И это ограничение дробности “сверху”. Ограничение дробности “снизу” - “нуль пространства”, например, центр окружности.

        Почему так много надо говорить о пространстве и времени, чтобы подойти к этим самым, “черным дырам”? А потому, что, так называемые “ черные дыры” - это свойство  самого пространства-времени и, в первую очередь - его геометрии. Еще это способ создания всего многообразия в Мире, способ бытия этого многообразия и способ его эволюции. И все это на основе свойств пространства-времени.

         Более того, рассуждая о черных дырах, никак не обойтись не только без геометрии, но и ее некоторой “динамики”. У нашего пространства-времени две динамики, одна - сжатие, другая - расширение. Сжатие реализуют центростремительные силы, расширение - центробежные. У динамики сжатия преобладают процессы “черных дыр”, у динамики расширения преобладают процессы “кротовых нор”.

         Всем известная с детства, очень любопытная сказка математика, писателя и поэта Льюиса Кэрролла, несмотря на свою, как считают некоторые, “абсурдность”, сплошь пронизана физикой, математикой, космологией и даже лексикой.

         Только “Кроличья нора”, в которую влезает его замечательная героиня Алиса в сказке “Алиса в стране чудес”, это по сути наши современные “черные дыры” и “кротовые норы”, вместе взятые.  А другие чудеса - это реальные явления квантовой физики и занимательной космологии. А написана сказка еще в 1865 году!?...

         Как известно, наша физическая Вселенная появилась в результате “Большого взрыва”. Не все ученые физики всерьез принимают эту теорию. Западные ученые вообще издеваются над этим понятием и называют его, как “Большой бах”. Но так как нет никакой альтернативной идеи, все вынуждены использовать эту.

          На самом деле, Большой взрыв - не такая уж безумная идея. Если достаточно глубоко оглянуться назад, то можно увидеть, что до нашей физической Вселенной последовательно существовало еще три Вселенных. Эти “предшественницы” -  можно считать последовательными состояниями нашей физической Вселенной.

           Самая близкая наша “предшественница” ( предшествующее состояние нашей “сегодняшней” Вселенной), исчерпав свой ресурс, “упала” в черную дыру. Кстати, Вселенную, ее макро и микрообъекты никто в черные дыры не толкает и, тем более, насильно не втаскивает, как изображают фантасты и считают некоторые ученые. Все объекты сами периодически падают в соответствующие их состоянию “черные дыры”. Как это вполне убедительно показано у Кэрролла на примере Алисы...

           Считается, что “ В черной дыре все одряхлевшее обновляется первозданной энергией”. Если уж говорить об обновлении, то можно сказать, что в черной дыре сгорает, так называемая “энтропия”. А энтропия - это, если простыми словами - превращенная в пыль и распыленная в пространстве-времени энергия и вещество. В черной дыре сгорает или цементируется эта “пыль”, так как эта “пыль”, не только “издержки производства”, но и новые “наработки” пространства-времени, как например, известные в науке - “шубы”.   

             В черной дыре у объекта (электрона, человека, планеты, звезды, галактики, вселенной - всего, что существует в Мироздании) возникают новые качества, обновляются все параметры для нового уровня бытия, для нового уровня пространства-времени.

            Так как объекты пространства-времени это его локальные состояния (как льды в воде), они полностью зависят от его соответствующего локального и глобального состояний. В черных дырах пространства-времени объекты рождаются, в них же и умирают, проходя цикл изменений в своих локальных черных дырах, в черных дырах своего локального пространства-времени.

             Выход из глобальной черной дыры или рождение объекта - это всегда некоторый взрыв. Рождение самого большого объекта нашего Мироздания - нашей Вселенной, выход его из самой большой черной дыры, вполне имеет право называться Большим взрывом.

             В нашем Мироздании пять таких последовательных глобальных черных дыр, из которых каждый раз рождается новое состояние Вселенной. Получается, что циклическое бытие нашей Вселенной в каждом цикле сопровождают пять Больших взрывов.

            Но, пожалуй, наш “Большой взрыв”, действительно, самый большой, так как из выражения для “волны Фибоначчи” пространственно-временные параметры именно нашей физической Вселенной принимают наибольшие значения на всем протяжении цикла.

            Вселенная, предшествующая нашей, скорее всего, “жидкая”, в черной дыре закончила свое бытие. И из черной дыры вышла уже новая, “твердая” Вселенная - наша Физическая. Все бытие нашей предшественницы сопровождалось падением в последовательность ее черных дыр, в которых уплотнялась ее материя и  опускалась в более плотный слой пространства-времени.

             После Большого взрыва или выхода из черной дыры стала формироваться  наша, твердая физическая Вселенная. Формирование нашей физической Вселенной сопровождается ее расширением ( ее ростом, как у Алисы). Осуществляют это формирование и расширение центробежные силы, направленные от центра к периферии.

             У расширяющейся Вселенной преобладают так называемые “кротовые норы”. Это тоже некоторые “пути” в пространстве-времени, через которые все объекты Вселенной как бы обновляют свое бытие, изменяют свои параметры для нового уровня этого бытия.

             Если в черные дыры объекты “падали”, теряя скорость и опускаясь на более плотный уровень пространства-времени, то в кротовые норы они влетают за счет увеличившейся скорости, “взмывая” в менее плотные слои пространства-времени. Если в черных дырах материя объектов уплотнялась, то в кротовых норах она разрыхляется.

              В соответствии с математическим выражением, “волной Фибоначчи”, весь цикл бытия Вселенной состоит из пяти сжатий и пяти расширений. Каждый этап сжатия заканчивается “черной дырой” и относительным “нулем пространства-времени”, его “узлом”.

              После Большого взрыва  начинается этап расширения, который заканчивается “кротовой норой”, относительным “максимумом пространства-времени”, его “пучностью”. Этап расширения завершается без больших потрясений, путем так называемой “перенормировки”. Вселенная при этом просто сбрасывает часть своего “прежнего имущества”, так следует из соответствующих формул, получает новые значения собственных параметров и начинает этап сжатия.

              В соответствии со своим преклонным возрастом, а значит, в относительно недалеком будущем, это должна проделать и наша расширяющаяся Вселенная. Считается, что она должна совершить “кульбит”, но человечество сумеет при этом выжить. По крайней мере, в Библии и других древних книгах человеку обещано две жизни, причем, вторая - в лучшем мире. Доживем, увидим…

              С геометрической точки зрения “черные дыры” и “кротовые норы”  это некоторые “пути” в пространстве-времени, в которых оно само имеет совсем иные свойства, чем на обычных “транспортных магистралях”.

             В черных дырах время останавливается и пространство меняется “скачком” - это как раз, и есть “дыра” в пространстве-времени.  Какой простор для фантазий, чем фантасты успешно и пользуются. Может, это я уже о себе?...  Но у меня в руках геометрия и формулы…! ( шутка! )

            А что с “кротовыми норами”? А это - путешествие объектов по “бездорожью”. Эти “пути” даже не прорисованы на “дорожной карте” Вселенной. Если черные “дыры”, это линии вдоль некоторых радиусов вселенских окружностей, а как известно, радиусы - “святое дело” для окружности, то “кротовые норы” - это всего лишь касательные к этим окружностям, внешние, неограниченные и почти чужеродные линии.

            Кто, когда в студенческие годы (из технарей, физиков, математиков ) любил эти “потусторонние” касательные? А на них построена значительная часть математического аппарата. И нам, человечеству, выпала более благоприятная доля, или как довольно часто повторял Стивен Хокинг: “нам опять повезло!”.  Если уж понадобится - будем  перемещаться в естественном космическом корабле, именно по касательной.

            Перемещаться по касательной, то есть в кротовой норе, прокладывая этот путь между “пространственно-временными магистралями”, все-таки менее опасно, чем фатально падать, хотя и  в более определенную и по-своему  изящную -  “черную дыру”.

            Похоже, что наша Солнечная система неоднократно прорывала себе необходимые “кротовые норы”, перемещаясь на периферию нашей Галактики по ее окружностям и касательным. Иначе бы она не оказалась почти на краю Галактики, в широкой части ее рукава.

            Интересный факт по поводу нашей Земли. Почему-то все планеты солнечной системы, и даже очень подобные по параметрам нашей Земле, имеют орбиты, близкие к круговым или идеально круговые ( например,  Марс ) .

            А наша Земля имеет достаточно вытянутую орбиту, с которой значительно легче стартовать. Уж не собралась ли она ”бежать”, ну пусть не из солнечной системы, но хотя бы на более безопасное место, на другую орбиту, подальше от стареющей звезды.

           Известно, что наше любимое Солнышко - пока еще “желтый карлик”, должно начать (а может уже начало - оно разогревается!? ) постепенно превращаться в “красного гиганта”. Наверное, Земля знает, чем это “пахнет” для нее и ее “детей”, и “засуетилась”, удлиняя свою орбиту. А может ей перемещение на другую орбиту “положено по судьбе”, и у нее “от рождения” такая вытянутая орбита.

            Так или иначе, а если еще кто-нибудь поможет, Земля наша вполне может переместиться на “лучшее место жительства”. Перемещение будет по касательной, через “кротовую нору” до очередной подходящей орбиты, соответствующей скорости Земли и некоторым  другим ее параметрам.

             Получается,  многое -  в руках разумных существ! Стоит только разогнать или затормозить… Или как по Кэрроллу: “Осталось  не так уж  много того, что действительно невозможно!”

            “Судьба” глобальных космических объектов строго предопределена математическими законами, математическими соотношениями и их константами, которые существовали задолго до появления Вещественной Вселенной. Может еще и по этому нашу физическую Вселенную называют “Математической Вселенной”.

             Все глобальные вселенские процессы, в том числе и “дыры” и “норы” - это исключительно математика. Наверное, Творец “придумал” математику, а все остальное - дело рук самой математики. Не случайно у нее такое название - дважды “Мать”, а у Кэрролла написано:  “нарисуй математику, нарисуй множество!”.

            У локальных объектов, от планет до электронов, некоторые процессы подчиняются уже статистическим законам. Это тоже математика, но в ней для единичного, локального объекта не так жестко все предопределено. Здесь уже работает “вероятность”. А у Человека еще и “свобода воли”.

            Человека, как и другие объекты пространства-времени на всем протяжении жизни сопровождают и локальные, и  глобальные и “черные дыры”, и “кротовые норы”. Всем известно выражение  - “взлеты и падения”. Так вот “падение” - это буквально падение в некоторую “черную дыру” своего бытия, опускающую человека на низший уровень, неизбежно изменяющую его самого и сжимающую его жизненное пространство-время.

             Черные дыры - это наши болезни, при которых  мы, как говорят “выходим из строя” и часто обездвиживаемся в пространстве-времени. Это также напряженные социальные ситуации, значимые духовные и материальные потери и тому подобное. Попадание в нежелательные учреждения - тоже падение в “черную дыру”.

            Наш ежедневный сон - тоже падение в дыру, в которой мы  изменяемся и получаем возможность нормально существовать, но уже в завтрашней действительности. Ну и конечно, всем объектам пространства-времени известна последняя глобальная дыра (центр глобального объекта), которая выводит всех в “иное бытие”.

          “Взлеты” у Человека, так же как и у прочих вселенских объектов, преобладают  на этапе расширения пространства-времени. Наше рождение - это тоже  “Большой взрыв”. Рост организма и интеллекта - это и есть расширение нашего локального пространства-времени. Этот этап непременно сопровождается “взлетами”, когда мы как на крыльях “перепархиваем” с одной орбиты на другую нашего социального жизненного пространства-времени.

           Когда же общий рост Человека завершился, постепенно, как и у нашей Вселенной, начинает сжиматься социальное жизненное пространство-время и могут начаться “падения”. Но у Человека не все так фатально, как у глобальных вселенских объектов.

            Человек способен управлять довольно многими процессами своего бытия. Но он от природы - ленив( это его “вселенские гены” - “сохранять состояние покоя”), и далеко не все выбираются из этого “плена” и становятся хозяевами своей судьбы. Хотя конечно, каждый “разумный” потом считает, что он был способен на большее, но не дали...

           “Человек разумный”, действительно, вполне может “подправить” свои “неудовлетворительные” физические данные( без вмешательства со стороны), развить удовлетворяющий его и его окружение интеллект. Выбрать профессию по призванию, и сделать ее любимой. Научиться любить Жизнь и все ее содержимое. Наверное, этого в какой-то мере достаточно, чтобы уменьшить число и глубину “падений”, сохранить важнейшие “взлеты”, и в конце продолжительной жизни считать себя счастливым…

             Теперь еще немного о геометрии. В соответствии с Вайценбеком различаются три рода или вида, или модификации пространства абсолютного параллелизма. О первом мы уже немного поговорили, это плоское пространство без вращения с равномерным и прямолинейным движением “мнимой материи”. Если к Вайценбеку добавить время, которое  он не ввел в  свое пространство, то можно вычислить инерциальную скорость этого пространства-времени, что мы и проделали ранее.

            Второе пространство абсолютного параллелизма Вайценбека -  с вращением, и оно представляет собой совокупность концентрических окружностей. Главная характеристика этого пространства - “кручение, отличное от нуля”.  Если добавить в это пространство время, как и предлагал Эйнштейн, то можно вычислить максимальную скорость “вакуума” или поляризованной “мнимой материи”:

                2* Пи* R / (360* 3600) = 0.4848* 10^(-6) фундам. ед. дл./сек,   где   
                R =1  - радиус внешней окружности,
                360 - число градусов в окружности (полный угол),
                3600  - число секунд в одном градусе

           При последующем вращении этого кругового пространства-времени начнут появляться новые его объекты, как модификации предыдущих за счет падения в “черные дыры” - попадания на соответствующий радиус кругового пространства-времени.

          Вся траектория такого объекта будет представлять собой последовательность кусочков окружностей, разных радиусов, разделенных кусочками радиусов, тоже различной длины. Или можно сказать, это будет ломаная окружность.

           Конечно, ломаная окружность - это в первом приближении, точнее, это будет ломаная логарифмическая спираль. Но на начальном этапе, образования микрочастиц из мнимой материи, приближение кусочком окружности кусочка спирали вполне допустимо. А в удивительной сказке: “Правильность формы несущественна!”(Кэрролл).

           Понятно, что здесь “черные дыры” - кусочки радиусов играют очень важную роль в преобразовании “мнимой материи” (частица нейтрино), сначала, в “материю отрицательную” - частица электрон, а затем, и в “материю положительную” - частица протон.

          Следующее пространство  Вайценбека, с “кручением и кривизной” - представляет собой серию вращающихся круговых пространств, характеризующихся одним “кручением. На примере этого глобального пространства-времени с “кручением и кривизной” мы и рассматривали глобальные “черные дыры” и “кротовые норы” как некоторые “пути” эволюционирующих глобальных объектов Мироздания.

           Независимо от размеров “черных дыр” и “кротовых нор”,  и грандиозности происходящих в них событий, все они находятся на службе эволюции Вселенной, осуществляя ее  сжатия и расширения. Они разрывают пространство-время, и при этом сжимают или расширяют каждую из компонент.

            “Мини-дыры”, работающие с микрочастицами, ко всему прочему, еще и подтверждают квантовую природу пространства-времени ( по Кондракову). А все вместе “дыры” и “норы”, ко всему прочему, еще и  “организуют” своему пространству-времени соответствующее содержимое...