Какво е тъмнината и каква е нейната скорост (6 снимки)
Скоростта на светлината е една от най-важните константи във физиката. Датският астроном Олаф Рьомер е първият, който оценява скоростта на светлината през 1676 г. Ученият обаче, който установи, че именно светлината определя горната граница на постижимата скорост в нашата Вселена, равна на почти 300 000 километра в секунда, е именно Алберт Айнщайн. И все пак, според същата теория на Айнщайн, всичко в тази вселена е относително, включително движението. Това от своя страна ни принуждава да зададем един напълно логичен въпрос: каква е скоростта на пълната противоположност на светлината – тъмнината?
Далеч не сме първите, които задават този въпрос, но Gizmodo реши да се задълбочи в него и по този повод се обърна към някои от най-уважаваните и известни учени, изследователи, теоретици, експерти по черни дупки и квантова физика. Интересното е, че всички те нямат единно мнение по този въпрос. Някои вярват, че тъмнината може да има същата скорост като светлината. Други смятат, че може да бъде безкрайно по-бавно. Други пък са сигурни, че всичко ще зависи от гледната точка, от която гледате на този въпрос.
Джордж Мусер
„Скоростта на тъмнината? Най-простият отговор е, че скоростта на тъмнината е равна на скоростта на светлината. „Изключете“ Слънцето и нашето небе ще бъде тъмно осем минути след тази точка. Но това е скучен отговор! Не наистина! Първо, това, което свикнахме да наричаме "скорост на светлината", е скоростта на разпространение и това не винаги е решаващият фактор. Сянката, която пада върху пейзажа, се хвърля от предмети. И особеността на тези обекти, както и разстоянието от тях, ще определят колко бързо ще падне.
Например, въртящият се прожектор на маяка осветява околността на равни интервали. въпреки товаотносителната скорост на потъмняване на околната среда се увеличава с увеличаване на разстоянието до самия маяк. Ако се отдалечите достатъчно от фара, тогава сянката ще ви изпревари по-бързо от скоростта на светлината. Същото например се случва с неутронните звезди в космоса. С други думи, в този случай скоростта на светлината ще означава само забавяне. Дори ако маякът е насочен директно към вас, вие няма да видите светлината веднага, а с известно закъснение. Това обаче няма да повлияе на хода на събитията, които ще видите, докато сте на ваше място.
Но има ли изобщо такова нещо като тъмнина? По-точно понятие има, но има ли самото явление? Дори и да „изключите“ Слънцето, Земята няма да потъне в пълен мрак. Светлина от звезди, мъглявини и дори самият Голям взрив ще освети небето ви в този случай. Самата планета и всичко на нея, включително телата ни, също излъчват светлина. И ще се вижда в инфрачервения диапазон. Дори ако по някакъв начин сте намерили начин да „изключите“ Слънцето, тогава дори и в този случай то ще излъчва определено ниво на осветеност почти завинаги. За твоята възраст и за много векове напред със сигурност ще е достатъчно. Тоест, докато имаме възможност да видим, ще видим. Никой оптичен сензор не може да открие пълна тъмнина, защото дори и да няма източници на светлина наблизо, наличните квантови флуктуации също ще предизвикат много леки проблясъци на светлина. Или вземете поне черните дупки - най-тъмните от предполагаемите обекти. Дори те са способни да излъчват определен процент светлина, според някои теории. Във физиката, за разлика от сферата на междуличностните отношения, светлината винаги "побеждава" тъмнината.
Какво е скоростта в общи линии? И съществува ли изобщо? Тя предполага наличието на определено пространство, в което може да бъдемярка. Въпреки това много учени, работещи с квантовата физика - свят, в който познатите концепции на обикновената физика често стават безполезни - вярват, че самото пространство е едно от производните на по-фундаментално ниво на реалността, където изобщо няма такива концепции като позиция, разстояние или същата скорост.
Професор по астрофизика в Харвардския университет, основател на Инициативата за черните дупки (BHI)
„Материята, привлечена от центъра на черна дупка, достига скорост, близка до скоростта на светлината. Всичко, което попада в така наречения хоризонт на събитията на черните дупки, няма начин да избяга. Дори светлината е запечатана завинаги в хоризонта на събитията. Като се има предвид това, черните дупки могат да се разглеждат като някакъв вид затвори на вечния мрак. Но не е.
Звезда като Слънцето може да бъде „преобразувана“ в поток от газ, ако премине близо до масивна черна дупка, като тази в центъра на нашата галактика Млечен път, която има маса от 6 милиарда слънчеви маси.
Въпреки това, когато попадне в черна дупка, материята може да създаде триене помежду си и да се нагрее. Крайният резултат от това триене е радиация. Ако скоростта на натрупване (процесът на увеличаване на масата) е достатъчно висока, тогава налягането на изходящата радиация потенциално ще може да спаси допълнителна заобикаляща материя от падане. Много от най-масивните черни дупки във Вселената, с масата на милиарди слънца, имат възможно най-високата скорост на натрупване."
Нийл де Грас Тайсън
Астрофизик, доктор по физика, писател, популяризатор на науката, директор на планетариума Хейдън към Американския музей по естествена история в Манхатън. Водещ на научнопопулярния сериал „Космос:пространство и време"
„Тогава скоростта на тъмнината… Като се има предвид, че самата тъмнина е резултат от спирането на светлината? Ако скоростта на светлината е представена с константа, тогава скоростта на тъмнината ще бъде точно противоположна на скоростта на светлината. Ако светлината е вектор, има величина и посока, то ... като говорим за нейната отрицателна стойност, ще говорим за противоположната й посока. Тъмнината в случая е обратна посока, а не директна. Бих казал, че тъмнината има точно обратната отрицателна стойност на скоростта на светлината.
Сара Каудил
Доктор от Центъра за изследване на гравитацията, космологията и астрофизиката на Леонард Е. Паркър, Университет на Уисконсин-Милуоки
„Гравитационната сила на черните дупки е толкова силна, че дори светлината не може да избяга от нея, след като навлезе в радиуса на нейния хоризонт на събитията – невидими граници, които създават точка без връщане. Тъй като черните дупки имат толкова силна гравитация, наблюденията, направени извън това силно гравитационно поле, ще бъдат повлияни от ефекта на забавяне на времето.
Да приемем, че далеч от черната дупка има външен наблюдател, който вижда как някакъв светещ обект пада в черната дупка. От позицията на наблюдателя този светещ обект първо ще забави скоростта си, а след това ще "изгасне", ставайки толкова слаб, че не може да се види. Наблюдателят дори няма да може да види как обектът пресича границата на хоризонта на събитията.
Ако разгледаме ситуацията от гледна точка на материята, попадаща в тази черна дупка. Представете си сега черна дупка, заобиколена от облак светещ газ. Този облак се формира от разкъсана звезда, преминаваща твърде близо до тази черна дупка. Този газов облак ще бъде представен като сплескан диск,наричан още акреционен диск. Така че газът от този диск в крайна сметка ще бъде напълно погълнат от черната дупка, но това няма да стане веднага.
Факт е, че има ограничение на скоростта, в зависимост от силата на налягането на излъчването на нагрятия газ, което ще устои на действието на вътрешната гравитационна сила на самата черна дупка. В крайна сметка, веднага щом целият газ бъде погълнат от черната дупка, нейният размер ще се увеличи. Например, ако вземем черна дупка, чиято първоначална маса ще бъде 10 пъти по-голяма от масата на нашето Слънце и чиято скорост на натрупване на маса ще достигне максималната граница (така наречената граница на Едингтън), тогава след около един милиард години масата на тази черна дупка ще достигне маса 100 милиона пъти масата на нашето Слънце.
Дейвид Райц
Научен директор на Лазерно-интерферометричната обсерватория за гравитационни вълни (LIGO)
„По принцип всичко ще зависи от това дали вие сте материята, която се поглъща от безкрайната бездна на черната дупка, или сте достатъчно далеч от мястото на събитието и сте безпристрастен наблюдател на събитието на падането на някого или нещо друго в същата тази бездна. Ако нямате късмет и сте на първо място, тогава скоростта ще бъде много висока. Най-вероятно ще говорим за показатели, близки до скоростта на светлината.
Ако сте на второ място и сте достатъчно далеч от черната дупка, тогава скоростта, с която материята ще бъде абсорбирана от черната дупка, ще ви изглежда значително намалена поради ефекта на гравитационното забавяне на времето. Според него "часовникът" под въздействието на гравитационното поле върви по-бавно, а под въздействието на много силно гравитационно поле - още по-бавно, което ще е вярно точно когато се приближимхоризонт на събитията на черна дупка.
Под „достатъчно далеч“ имам предвид, че ще останете неподвижни спрямо черната дупка във вашата локална координатна система (т.е. няма да бъдете привлечени от нея) и вашата местна система за време няма да бъде засегната от гравитационното поле на тази черна дупка. В този случай за човек извън влиянието на черната дупка ще изглежда, че обектът или материята ще се движат към хоризонта на събитията на черната дупка за неопределено време.
Няеш Афшорди
Астрофизик в катедрата по физика и астрономия в Университета на Ватерло и председател на катедрата по космология и гравитация в Perimeter Institute for Theoretical Physics в Канада
„Вярвам, че скоростта на „мрака“ е безкрайна! В класическата физика под общата концепция за тъмнината на космоса може да се разглежда просто празен вакуум. Въпреки това, благодарение на квантовата механика, ние знаем, че всъщност няма тъмнина и празно пространство. Дори и да ви се струва, че няма източници на светлина, които да видим, този източник може да са флуктуации в електромагнитните полета. Дори в рамките на гравитационните вълни, разрязващи пространство-времето, открити от лабораторията LIGO съвсем наскоро, тези квантови флуктуации трябва да присъстват.
Проблемът е, че нивото на гравитация в тази квантова вълна е безкрайно. С други думи, в момента няма достатъчно убедителна теория за квантовата гравитация, с която повечето учени да се съгласят. Необходимият отговор на въпроса може да се крие в самата възможност скоростта на "тъмнината", тоест квантовата вълна да достигне безкрайна стойност (или да стане произволно голяма), особено в малки мащаби и за кратък период от време. Разбира се, товаТова е само предположение, но ми се струва, че това е ефективен начин да разберем принципа и същността на Големия взрив, черните дупки, тъмната енергия и квантовата гравитация.