W poprzedniej notce na ten temat obiecałem kolejną. Będziemy więc teraz pytać, w jaki sposób powstaje czarna dziura. Skoro już mamy fizyczny model czarnej dziury, jako obiektu dwuwymiarowego, to warto się zastanowić, jak on powstaje: W jaki sposób żelazne jądro gwiazdy przemienia się w sferę, w której wnętrzu nie ma materii ani nawet przestrzeni?
Przypomnę z poprzedniej notki, że niedawno fizycy na podstawie zasady holograficznej stworzyli model dwuwymiarowej czarnej dziury, który o wiele lepiej oddaje obserwowane właściwości niż tradycyjny model trójwymiarowej czarnej dziury z osobliwością w środku. Filozofia fizyki nakazuje przyjmować jako adekwatny ten model, który jest najbardziej zgodny z obserwacjami. Mamy więc teraz nowy fizyczny opis rzeczywistości zwanej "czarną dziurą". Jest to powierzchnia superpustej kuli, czyli kuli, której wnętrze w ogóle nie istnieje - nie należy do Wszechświata.
Wszystko byłoby już idealnie, gdyby nie fakt, że nie dodano do tego modelu opisu procesu (zwanego "wybuchem supernowej") prowadzącego do powstania dwuwymiarowej czarnej dziury ze zwyczajnej trójwymiarowej kuli zbudowanej z żelaza. Ponieważ nie chce mi się przedzierać przez internetową angielszczyznę, aby się upewnić, że nie ma opisu tego procesu, więc po prostu od razu podam od siebie, jak taki proces wygląda. Z góry przepraszam tych, którzy już ten proces opisali, a ja ich artykułów nie dostrzegłem.
A jeśli jestem pierwszy, to niniejszym rezerwuję sobie prawo pierwszeństwa i autorstwa opisu procesu powstawania czarnej dziury.
Oto jest Model Doka Powstawania Czarnej Dziury:
Mamy ciężkie i gęste żelazne jądro. Po chwili okazuje się, że zamiast tego jądra mamy czarną dziurę o podobnej masie - materia więc nie zniknęła w pozaświatowym wnętrzu czarnej dziury. Jest jasne, że zgromadziła się ona tuż nad powierzchnią zwaną horyzontem zdarzeń. Jakie siły spowodowały, że materia ze środka żelaznego jądra "nagle" przewędrowała ponad horyzont zdarzeń? Co spowodowało opróżnienie wnętrza gwiazdy i wypchnięcie materii z tego wnętrza poza powstający horyzont zdarzeń? Jak bardzo wzrosła gęstość materii nad horyzontem? Dlaczego ten wzrost gęstości nie zatrzymał tego procesu opróżniania wnętrza gwiazdy?
Jak się pewnie domyślacie, odpowiedź już jest podana niejawnie w poprzedniej notce o czterowymiarowej przestrzeni. Tak, jak efekt tunelowy i stany splątane, tak samo czwarty wymiar wyjaśnia proces formowania się czarnej dziury. Wystarczy wyobrazić sobie, że czarna dziura jest dwuwymiarową sferą w czterowymiarowej przestrzeni. To coś takiego, jak okrąg narysowany na trójwymiarowej kuli, a nie na kole, jak to uczą w szkołach. Czarna dziura jest dla nas dwuwymiarową sferą, która w rzeczywistości jest trójwymiarową sferą narysowaną na czterowymiarowej kuli
Nasza wyobraźnia oczywiście nie radzi sobie z czterema wymiarami, więc w takich przypadkach odwołujemy się zwykle do świata Płaszczaków - istot dwuwymiarowych. Płaszczaki żyją na dwuwymiarowej ZZiemi, chodzą po okręgu, nie mogą się więc mijać, więc muszą przez siebie przeskakiwać. A jeśli przeszkadza im sufit, to przenikają przez siebie za pomocą efektu tunelowego - nie wiedzą o trzecim wymiarze, który pozwala im się ominąć tak, jak my to robimy chodząc po trójwymiarowej ZZZiemi. Płaszczaki wierzą, że się nie mijają, tylko przenikają przez siebie za pomocą efektu tunelowego.
Patrząc na ZZiemię i na to, co widzą zziemscy astronomowie, możemy jasno zobaczyć, w jaki sposób żelazne koło przekształca się w pusty okrąg, obserwowany przez Płaszczaków jako jednowymiarowa czarna dziura. Otóż żelazne jądro, po przekroczeniu masy granicznej, pod wpływem ciśnienia zaczyna przemieszczać się w kierunku, którego Płaszczaki nie widzą - materia oddala się od środka żelaznego jądra na boki. Mamy więc odpowiedź na jedno z pytań: gęstość materii w tym modelu maleje podczas procesu powstawania czarnej dziury - materia rozłożona na powierzchni koła rozkłada się na powierzchni sfery 4 razy większej. Ponieważ nie widać powodu, dla którego gęstość materii miałaby w rzeczywistości zmaleć podczas tego procesu, musimy założyć, że promień czarnej dziury jest dla Płaszczaków widoczny jako 4 razy mniejszy niż promień żelaznego jądra gwiazdy.
Ponieważ Płaszczaki nie widzą trzeciego wymiaru, obserwują nadal całą tę masę, jakby była rozłożona w ich dwuwymiarowej przestrzeni... widzą i nie rozumieją, dlaczego nagle gęstość materii tak bardzo wzrosła nad powierzchnią horyzontu zdarzeń. I to samo my widzimy z ZZZiemi - horyzont zdarzeń z ogromną gęstością materii krążącej nad horyzontem. Tymczasem prawda jest taka, że ta materia ma normalną żelazną gęstość, tyle że rozłożoną w większej przestrzeni - w trójwymiarowej sferze narysowanej na czterowymiarowej kuli o promieniu R (Promieniu Schwartzchilda).
W najprostszym przypadku możemy policzyć, ile razy R jest mniejszy od promienia żelaznego jądra gwiazdy tuż przed wybuchem supernowej. Zdaniem Płaszczaków R jest 4 razy mniejszy niż r żelaznego jądra. A ile nam wychodzi? Wystarczy podzieli objętość kuli przez objętość trójwymiarowej sfery o tym samym promieniu: 4/3 pi dzielimy przez 2 pi kwadrat - czyli dla ZZZiemian R jest prawie 5 razy mniejszy niż r żelaznego jądra.
Inne tematy w dziale Technologie
