Собственно, что там было сделано?
Митчелл обратил внимание на то, что если существует достаточно массивны
й и компактный объект небольшого радиуса, то его гравитационное поле буд
ет столь большим, что для любого тела для того, чтобы оторваться, преодоле
в силу притяжения, для этого нужно приобрести, нужно иметь скорость, назы
ваемой второй космической скоростью. И с уменьшением радиуса при постоя
нной массе эта скорость увеличивается, и в какой-то момент она может дост
игнуть скорости света. Ну, а если радиус ещё меньше, то тогда уже свет не см
ожет оторваться, и таким образом, такое тело было бы невидимым. Вот это, со
бственно, он описал. Ещё поразительно то, что в той же работе было указано
и как такие объекты можно в принципе наблюдать, если они невидимы.
Идея была простая, что если есть второй объект, который в паре с этим наход
ится и будет вокруг него вращаться и наблюдаться, то таким образом можно
будет увидеть такую ненаблюдаемую звезду. Слово «чёрная дыра» тогда ещё
не существовала.
А.Г. А как он их называл?
Д.Г. Просто «невидимая звезда».
Анатолий Черепащук : «Тёмная звезда».
Д.Г. Да, «тёмная звезда». Конечно, с современной точки зрения, в э
том рассуждении есть даже не одна, а две ошибки. Первая ошибка это то, что о
н использовал в вычислениях представление о световых квантах как части
цах с массой и в формуле для энергии использовал mv квадрат пополам. Теперь
мы знаем, что фотоны имеют скорость света всегда, а масса их равна нулю. То
есть вместо массы в формулу для энергии взаимодействия этой частицы с тя
жёлым телом входит энергия, делённая на скорость света в квадрате, поэто
му энергия фотона Ц это постоянная Планка, умноженная на его частоту. Ес
ли сделать такую замену, то мы обнаруживаем, что на самом деле не скорость
здесь меняется по мере движения фотона, удаления фотона от звезды, а меня
ется его частота, происходит красное смещение. Поэтому из таких же сообр
ажений можно получить, что фотон, который покидает поверхность звезды, п
ри удалении на большое расстояние будет иметь меньшую частоту, таким обр
азом, он краснеет. Так вот, если считать, что он полностью покраснел до нул
я, что называется, и его энергия, таким образом, на бесконечности равна нул
ю, то мы получим ту же формулу для гравитационного радиуса, которую получ
ил Митчелл. Эту формула для критического значения радиуса сферического
тела, при котором фотон не может оторваться, получается точно такая же.
Вторая ошибка состоит в том, что им применялась Ньютоновская теория грав
итации. На самом деле, в столь сильных гравитационных полях, как мы знаем и
з общей теории относительности, нужно уже применять более сложные форму
лы. Такая более сложная формула была получена Швардшильдом, и тоже при ве
сьма героических обстоятельствах. Буквально спустя два месяца после по
явления общей теории относительности в 1915 году Швардшильд получает перв
ое решение этой теории для гравитационного поля сферической массы вне э
той массы, то есть в пустоте, которая получила название «решение Швардши
льда». Это было во время Первой мировой войны; он был на фронте, и через нес
колько месяцев его не стало. Вот такая история этой работы.
Дополнительно к тому, что в формуле Швардшильда предсказывается гравит
ационный радиус, немножко изменяется интерпретация, потому что в общей т
еории относительности не просто фотон испытывает красное смещение при
движении в гравитационном поле (поскольку меняется его энергия), но изме
няется ход часов. Изменяется по очень похожей формуле, поскольку частота
это величина обратная промежутку времени. И если обратиться к общей тео
рии относительности, то тогда получается другое соотношение, выражающе
е замедление хода часов при приближении к гравитационному радиусу, то ес
ть время для удалённого наблюдателя и время для наблюдателя, находящего
в сильном гравитационном поле, течёт существенно по-разному. Причём для
наблюдателя, который находится вблизи горизонта событий, проходит небо
льшой промежуток времени, в то время, как удалённый наблюдатель фиксируе
т большое время. И в пределе это замедление времени становится также бес
конечным. Таким образом, не только поверхность звезды, которая приближае
тся к гравитационному радиусу, невидима, но и время самого этого процесс
а приближения к гравитационному радиусу. Если наблюдатель, находящийся
на ракете, приближается к гравитационному радиусу, то его движение по ча
сам удалённого наблюдателя будет очень большим, в то время как для него э
то происходит за короткое время. Это, собственно, известный эффект, назыв
аемый «парадоксом близнецов» в общей теории относительности. Значит, во
-первых, в движущейся системе время течёт медленнее, и в сильном гравитац
ионном поле время течёт медленнее, поэтому возникает такое бесконечное
замедление времени.
А.Г. Простите, раз возникает бесконечное замедление времени, з
начит, для того наблюдателя, который находится вблизи радиуса и движется
к звезде, идёт бесконечное ускорение времени?
А.Ч. Для внешней Вселенной.
Д.Г. Да, конечно.
А.Ч. Но и большое фиолетовое смещение. Он видит внешнюю Вселенн
ую в фиолетовых лучах, потому что лучи света при приближении к гравитаци
онному радиусу синеют, увеличивают свою энергию.
А.Г. И он видит коллапсирующую Вселенную, если эта теория верна
?
Д.Г. Вот как и что он будет видеть, это вопрос довольно тонкий. По
тому что на самом деле, если он пересёк поверхность этого гравитационног
о радиуса, называемого горизонтом событий в общей теории относительнос
ти, то, действительно, для него прошло конечное время, причём очень малень
кое.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89