Мифы современной популярной физики

Где-то в альтернативной вселенной, согласно MWI, я стал гениальным физиком. Но в этой вселенной просто подробно слежу за профессиональными публикациями в области физики, зарабатывая себе на хлеб развозкой пиццы базами данных. Как следствие чуть более глубоких знаний, я не могу смотреть никаких научно-популярных передач. Это как железом по стеклу — тут oversimplification, тут просто неверно, тут есть тонкости… 

Я решил сформировать список наиболее часто встречающихся неправд и полуправд. Итак, самое частое это…

Большой взрыв

Его изображают примерно так:

Спросите Итана №81: можно ли выползти из чёрной дыры

Спасёт ли вас прочный трос, или ваша участь предрешена?

Никто ещё не смог, и не сможет избежать последствий своих решений.
— Альфред А. Монтаперт

Спросите Итана №57: как умирают чёрные дыры?

Самые плотные и массивные объекты Вселенной живут ужасно долго, но не вечно. И вот, что с ними случается

Перед фактом сядьте, словно ребёнок, и приготовьтесь расстаться с любым предубеждением, следуя скромно куда и к чему бы не привели бездны природы, или же вы ничему не научитесь.
— Т. Г. Хаксли

Представляя себе чёрные дыры вы, наверно, думаете о сверхплотных и очень массивных участках пространства, откуда ничто не может убежать. Ни материя, ни антиматерия, ни даже свет! Вы также можете думать, что они продолжают питаться всем, чему не посчастливилось столкнуться с ними, даже тёмной материей. Но в какой-то момент любая чёрная дыра во Вселенной не только закончит расти, но и начнёт уменьшаться, терять массу, до тех пор, пока не испарится полностью! На этой неделе в нашей колонке мы ответим на вопрос Павла Жужельского, который спрашивает:
Я часто видел объяснения излучения Хокинга типа: «пары виртуальных частиц появляются на горизонте событий. Одна падает в дыру, другая убегает, унеся с собой частичку массы дыры». И обычно мелким шрифтом указано, что это – упрощение. Наверно, это так и есть – ведь если одна из частиц падает в дыру, её масса должна увеличиваться на массу частицы. В чём подвох?
Это очень сложная тема, но такая, которую мы понимаем. Начнём с обсуждения того, как выглядит пустое пространство.

Спросите Итана №56: состоят ли чёрные дыры из тёмной материи?

Тёмной материи во Вселенной в пять раз больше, чем обычной. Но как это влияет на чёрные дыры?

Одного дня достаточно, чтобы мы выросли, или, наоборот, уменьшились.
— Пауль Клее

Хотите верьте, хотите – нет, но цитата подходит как к чёрным дырам, так и к людям. Иногда чёрная дыра может несказанно прирасти, а иногда – потерять больше массы-энергии, чем приобрела. На этой неделе статья посвящается вопросу Майкла Бута, который затрагивает не только этот аспект чёрных дыр, но и более тёмную их сторону:
Поскольку тёмная материя взаимодействует с барионной только через гравитацию, и поскольку тёмной материи существует в 5 раз больше, чем барионной, 5/6 чёрных дыр должны содержать тёмную материю. Сообщает ли нам эта информация что-либо полезное касательно чёрных дыр?
Отвечая на этот вопрос, нужно рассмотреть много аспектов, так что начнём мы с описания того, что такое чёрная дыра, и с того, что наша планета ею не является.

Об истинных размерах черных дыр на пальцах™

Интересный и совершенно неинтуитивный факт о черных дырах. Несмотря на то, что при взгляде снаружи черная дыра имеет вполне себе конечный объем, если мы думаем о черной дыре как о некой черной сфере, ограниченной Горизонтом Событий, у которого есть определенный радиус, а значит и конечный объем, находящийся под этим Горизонтом Событий, то при взгляде изнутри — черная дыра бесконечна, то есть объем пространства, находящегося под Горизонтом Событий бесконечен, или как минимум очень велик, гораздо больше, чем объем нашей Вселенной.

Спросите Итана №50: почему Вселенная не превратилась в чёрную дыру?

Учитывая, что вся эта материя и вся энергия были так тесно собраны в одном месте, и были такими плотными в момент Большого взрыва – почему же Вселенная не реколлапсировала?

“Es ist immer angenehm, über strenge Lösungen einfacher Form zu verfügen.” (Всегда приятно иметь в своём распоряжении точное решение в простом виде)
– Карл Шварцшильд

Даже если бы вы знали все законы физики во всех местах Вселенной в любой момент, этого всё равно было бы недостаточно для предсказания текущего состояния Вселенной. Поскольку, хотя законы физики устанавливают правила эволюции системы, для старта ей всё ещё требуется набор начальных условий. На этой неделе наш выпуск посвящён вопросу Адреаса Лаузера, который спрашивает:

Хотя у меня нет особых сомнений в том, что теория Большого взрыва корректна, или, как вы бы сказали, неплохо аппроксимирует произошедшее, есть одна вещь, о которой я размышляю, когда думаю об этой части космологии. Есть ли объяснение тому, что Вселенная не превратилась сразу в чёрную дыру? Полагаю, что изначальная её плотность была гораздо выше предела Шварцшильда.

Мы уже обсуждали этот вопрос, но вам нужны дополнительные детали и ответ получше, чем я тогда давал. Вернёмся к моменту рождения самой успешной теории гравитации, ОТО, на 100 лет назад.

Спросите Итана №28: Чем кормить чудовище

Нам нравятся все эти удивительные истории. Воображение помогает вызывать к жизни героев этих историй.
— Дэниел Тэммет

Читатель спрашивает:
Недавно стало известно, что Стрелец A* в этом году встретится с облаком газа, и есть вероятность, что она превратится в квазар.

Я думаю, что нет, из-за своего размера – но не знаю, как это аргументировано доказать, не являясь астрофизиком. Скажите, Итан, не настанет ли нам всем конец, когда во все стороны побегут высокоэнергетические лучи почти по всему электромагнитному спектру, вместе с релятивистскими струями?

Спросите Итана №18: Почему мы все не внутри чёрной дыры?

Мир вам ничего не должен – он был тут раньше вас.
— Марк Твен

Читатель спрашивает:

А почему Вселенная не сжалась в чёрную дыру сразу после Большого взрыва?

Спросите Итана №15: Самые большие чёрные дыры во Вселенной

Лишь спускаясь в бездну, мы познаём драгоценности жизни. Где вы споткнётесь, там и найдёте свою драгоценность.
— Джозеф Кэмпбел

Читатель спрашивает:

Наблюдая за удалёнными квазарами мы видим их сверхмассивные чёрные дыры, массою в 10⁹ солнечных. Каким образом им удаётся достигать такого размера за такое короткое время?