В новом выпуске программы StarTalk астрофизик Нил Деграсс Тайсон и его бессменный соведущий Чак Найс разбирают вопросы слушателей в формате «grab bag» — свободного обсуждения самых разных тем космологии. В центре внимания оказались механизмы испарения черных дыр, физическая природа энтропии, гипотеза симуляции и революционные идеи о том, что ткань пространства-времени может состоять из квантовых червоточин.
🕳️ Финал жизни черной дыры: от радиоволн до гамма-вспышек 4:04
Один из ключевых вопросов выпуска коснулся судьбы черных дыр после завершения процесса их испарения через излучение Хокинга . Нил Деграсс Тайсон подробно описал механизм этого «космического испарения»:
- Динамика излучения: По мере того как черная дыра теряет массу, её горизонт событий уменьшается. Длина волны испускаемого излучения коррелирует с размером горизонта событий .
- Эволюция спектра: Крупные черные дыры излучают низкоэнергетические радиоволны. С уменьшением размера частота излучения растет: объект последовательно проходит стадии ИК-излучения, видимого света, ультрафиолета, рентгеновских лучей и, наконец, гамма-лучей .
- Финальный аккорд: В последний момент существования черная дыра превращается в мощный источник гамма-излучения и полностью исчезает, не оставляя после себя никаких «разрывов» в ткани пространства-времени .
Астрофизик подчеркнул, что, согласно некоторым математическим моделям, основанным на уравнениях Эйнштейна, внутри черной дыры может находиться переход в другую Вселенную . Если это так, то при окончательном испарении черной дыры такая дочерняя Вселенная может просто прекратить свое существование .
📉 Энтропия и тепловая смерть Вселенной 14:12
Обсуждая вопрос о начальном состоянии космоса, Нил Деграсс Тайсон дал определение энтропии как физической мере беспорядка системы .
- Принцип порядка: Локализованная система (например, все молекулы воздуха в одной половине коробки или капля чернил в углу стакана воды) обладает низкой энтропией . Со временем система естественным образом стремится к хаосу и равномерному распределению.
- Начало времен: В момент Большого взрыва Вселенная была максимально упорядочена, так как вся материя и энергия были сосредоточены в объеме меньше атома .
- Финал Вселенной: Расширение космоса ведет к росту беспорядка. Ученый утверждает, что Вселенная закончится не «взрывом», а «хныканьем» (тепловой смертью) — состоянием абсолютного хаоса, где из-за равномерного распределения энергии не смогут происходить никакие физические процессы или работа машин .
Тайсон также разоблачил популярный креационистский миф о том, что биологическая жизнь нарушает второй закон термодинамики (закон роста энтропии). Он напомнил, что Земля не является закрытой системой . Жизнь поддерживает высокую упорядоченность только за счет постоянного притока внешней энергии от Солнца. Без этого источника (фотосинтеза) вся биосфера мгновенно подвергнется распаду и энтропии .
🌀 Квантовые червоточины и гравитация 21:00
Особое внимание участники уделили гипотезе физика Брайана Грина о том, что ткань пространства-времени «сшита» квантовой запутанностью .
- Суть концепции: Виртуальные частицы в вакууме, появляющиеся парами, могут быть квантово запутанными. Нил Деграсс Тайсон предполагает, что эта нить запутанности и является тем волокном, из которого соткана реальность .
- Природа времени: Тайсон отмечает, что время в теории относительности было введено, чтобы «сделать движение простым» . Остается открытым вопрос, является ли время фундаментальным свойством этой структуры или оно «прикреплено» к ней позже для измерения последовательности событий.
- Измерения и свобода: Используя аналогию с муравьем на плоскости, Нил объяснил, что существо из высшего измерения видело бы нашу временную шкалу как дорогу . Для такого существа трехмерная тюрьма была бы бессмысленной, так как оно могло бы просто «шагнуть» в другой момент времени и выйти за пределы стен .
💻 Симуляция и «эффект runaway» 30:23
В дискуссии о теории симуляции Нил Деграсс Тайсон представил свой взгляд на вероятность того, что мы живем в матрице.
По его мнению, идея становится пугающей только в сценарии «саморазмножающейся» симуляции: когда оригинальная цивилизация создает компьютерную Вселенную, та, в свою очередь, развивает свои технологии и создает следующую, и так далее «до самого низа» . Однако Тайсон скептичен: если мы еще не создали собственную симуляцию Вселенной, то мы либо первые в этой цепочке (в реальном мире), либо последние (в самом нижнем слое цепочки симуляций), которые еще не достигли нужного уровня технологий .
🛰️ Иллюзия отсутствия гравитации в космосе 32:12
Тайсон поспешил развеять одно из самых частых заблуждений: отсутствие гравитации в космическом пространстве.
- Факт: Гравитация есть везде. Луна остается на орбите именно потому, что чувствует мощное притяжение Земли .
- Причина невесомости: Состояние, которое мы видим на МКС или в кино, — это не отсутствие гравитации, а состояние свободного падения или «качения» (coasting) .
- Ошибки кино: Ученый раскритиковал фильм «К звездам» (Ad Astra) , где персонажи показаны невесомыми внутри корабля при работающих двигателях. Нил подчеркнул: если двигатель работает, вы обязаны чувствовать перегрузку (вес), и только при выключенных двигателях наступает истинная невесомость .
