Що таке тьма і яка її швидкість?
Швидкість світла є однією з найважливіших констант у фізиці. Вперше оцінку швидкості світла дав данський астроном Олаф Ремер в 1676 році. Однак вченим, який встановив, що саме світло задає верхню межу досяжної швидкості в нашому Всесвіті, що дорівнює майже 300 000 кілометрів на секунду, був саме Альберт Ейнштейн. І все ж, згідно з тією ж теорії Ейнштейна, все в цьому Всесвіті щодо, включаючи рух. Це, в свою чергу, змушує поставити цілком логічне запитання: яка ж швидкість повної протилежності світла - пітьми?
Ми далеко не перші, хто задає це питання, проте портал Gizmodo вирішив глибше в ньому розібратися і з цієї нагоди звернувся до одним з найбільш шанованих і відомих вчених, дослідникам, теоретикам, експертам по чорних дірок і квантової фізики. Що цікаво, у всіх них немає єдиної думки на цей рахунок. Одні вважають, що тьма може володіти такою ж швидкістю, як і світло. Інші вважають, що вона може бути нескінченно повільніше. Треті впевнені, що все буде залежати від тієї точки зору, з якої ви будете дивитися на це питання.
«Швидкість темряви? Найпростіша відповідь - швидкість темряви дорівнює швидкості світла. «Вимкніть» Сонце, і наше небо стане темним через вісім хвилин після цього моменту. Але це ж нудний відповідь! Ні, ну правда! По-перше, те, що ми звикли називати «швидкістю світла» є швидкістю поширення, і це не завжди вирішальний фактор. Тінь, яка падала на ландшафт, відкидається об'єктами. І особливість цих об'єктів, а також віддаленість від них, буде визначати, з якою швидкістю вона буде падати.
Наприклад, що обертається прожектор маяка висвітлює оточення з регулярним інтервалом. Однак відносна швидкість затемнення оточення зростає зі зростанням дистанції до самого маяка. Якщо відійти від маяка досить далеко, то тінь буде наздоганяти вас швидше, ніж швидкість поширення світла. Те ж саме, наприклад, відбувається з нейтронними зірками в космосі. Іншими словами, в даному випадку швидкість світла буде означати лише затримку. Навіть якщо маяк буде спрямований прямо на вас, ви побачите світло не відразу, а з деякою затримкою. Однак це ніяк не вплине на хід подій, які ви будете бачити, перебуваючи на своєму місці.
Але чи є взагалі таке поняття, як тьма? Точніше, поняття є, але чи є сам феномен? Навіть якщо ви «вимкніть» Сонце, Земля не зануриться в повну беспроглядную темряву. Світло від зірок, туманностей та навіть самого Великого вибуху буде висвітлювати ваше небо в даному випадку. Сама планета і все, що на ній знаходиться, включаючи наші тіла, теж випромінюють світло. І це буде видно в інфрачервоному діапазоні. Навіть якщо ви якимось чином знайшли спосіб «вимкнути» Сонце, то навіть в цьому випадку воно буде випромінювати певний рівень світіння мало не вічно. На ваш вік і на багато століть вперед вистачить точно. Тобто поки у нас є можливість бачити, ми будемо бачити. Жоден оптичний датчик не в змозі визначити повну темряву, бо навіть якщо поруч немає ніяких джерел світла, наявні квантові флуктуації теж будуть виробляти дуже легкі спалаху світла. Або взяти хоча б чорні діри - найтемніші з передбачуваних об'єкти. Навіть вони здатні випромінювати деякий відсоток світла, згідно з деякими теоріями. У фізиці, на відміну від сфери міжособистісних відносин, світло завжди «перемагає» тьму.
Що є швидкість в загальному розумінні? І чи є вона взагалі? Вона заздалегідь передбачає наявність певного простору, в якому її можна виміряти. Однак багато вчених, що працюють з квантовою фізикою - світом, де звичні поняття звичайної фізики нерідко стають марними, - вважають, що саме по собі простір є однією з похідних більш фундаментального рівня реальності, де взагалі немає таких понять, як правило, дистанція або та ж швидкість ».
Професор астрофізики Гарвардського університету, засновник проекту вивчення чорних дір Black Hole Initiative (BHI)
«Притягує до центру чорної діри матерія досягає швидкості, близької до швидкості світла. Все, що потрапляє в межі так званого горизонту подій чорних дір, не має можливості вирватися. Навіть світло навічно запечатується всередині горизонту подій. З огляду на це чорні діри можна розглядати як якісь в'язниці вічної пітьми. Але це не так.
Зірка, подібна Сонцю, може бути «спагеттіфіцірована» в потік газу, пройди вона поруч з масивної чорної дірою, як, наприклад, тієї, що знаходиться в центрі нашої галактики Чумацький Шлях і чия маса дорівнює 6 мільярдів сонячних мас.
Однак при падінні в чорну діру матерія може створювати між собою тертя і нагріватися. Кінцевим результатом цього тертя стає випромінювання. Якщо темпи акреції (процесу збільшення маси) будуть досить великі, то тиск вихідного випромінювання потенційно буде здатне вберегти додаткову навколишню матерію від падіння. У багатьох з найбільш масивних чорних дір у Всесвіті, що володіють масою мільярдів сонць, спостерігається максимально можливий показник акреції ».
Ніл Деграссі Тайсон
Астрофізик, доктор філософії з фізики, письменник, популяризатор науки, директор планетарію Хейдена в Американському музеї природної історії на Манхеттені. Ведучий науково-популярного серіалу «Космос: простір і час»
«Швидкість темряви, значить ... З урахуванням того, що сама тьма є результатом припинення дії світла? Якщо швидкість світла представлена константою, то швидкість темряви буде прямо протилежною константою швидкості світла. Якщо світло - це вектор, він володіє величиною і напрямком, то ... кажучи про його негативному значенні, ми будемо говорити про його зворотному напрямку. Темрява в цьому випадку є зворотним напрямком, а не прямим. Я б сказав, що тьма володіє прямо протилежним негативним значенням швидкості світла ».
Сара Коділл
Доктор наук з Центру вивчення гравітації, космології та астрофізики імені Леонарда Е. Паркера Університету Вісконсін-Мілуокі
«Сила гравітації чорних дір настільки велика, що навіть світло не здатний її уникнути, після того як потрапляє в радіус її горизонту подій - невидимих кордонів, створюють точку неповернення. Так як чорні діри володіють такою сильною гравітацією, то на спостереження, що здійснюються за межами цього сильного гравітаційного поля, буде впливати ефект уповільнення часу.
Припустимо, що далеко від чорної діри знаходиться сторонній спостерігач, який бачить, як в чорну діру падає якийсь об'єкт, що світився. З позиції спостерігача цей об'єкт, що світився спочатку сповільнить свою швидкість, а потім «потухне», ставши настільки тьмяним, що його неможливо буде побачити. Спостерігач навіть не зможе побачити, як об'єкт перетне кордон горизонту подій.
Якщо розглянути ситуацію з точки зору матерії, що падає в цю чорну діру. Уявімо тепер чорну діру, оточену хмарою газу, що світиться. Ця хмара утворено розірваної на частини зіркою, що проходила дуже близько від цієї чорної діри. Це газова хмара буде представлено у вигляді плескатого диска, також званого аккреційним диском. Так ось, газ цього диска в кінцевому підсумку буде повністю поглинений чорною дірою, але станеться це не відразу.
Справа в тому, що існує межа швидкості, що залежить від сили тиску випромінювання розігрітого газу, яке буде чинити опір дії внутрішньої сили гравітації самої чорної діри. В кінцевому ж результаті, як тільки весь газ буде поглинений чорною дірою, її розміри збільшаться. Наприклад, якщо взяти чорну діру, чия початкова маса буде в 10 разів перевершувати масу нашого Сонця, а темпи її акреції маси будуть досягати максимальної межі (так званої межі Еддінгтона), то приблизно через мільярд років маса цієї чорної діри досягне маси, в 100 мільйонів разів перевищує масу нашого Сонця ».
Науковий керівник Лазерно-інтерферометричної гравітаційно-хвильової обсерваторії (ЛИГО)
«В основному все залежатиме від того, чи є ви тією матерією, яка поглинається нескінченної безоднею чорної діри, або ж ви перебуваєте досить далеко від місця події і є безпристрасним спостерігачем події падіння когось або чогось іншого в цю саму безодню. Якщо вам не пощастило і ви опинилися на місці першого, то швидкість буде дуже великий. Найімовірніше, мова буде йти про показники, близьких до швидкості світла.
Якщо ж ви опинилися на місці другого і перебуваєте досить далеко від чорної діри, то швидкість, з якою буде поглинатися матерія чорною дірою, буде здаватися вам помітно зниженою завдяки ефекту гравітаційного уповільнення часу. Згідно з ним, «годинник» під впливом гравітаційного поля йдуть повільніше, а під впливом дуже сильного гравітаційного поля - ще повільніше, що буде справедливо як раз з наближенням до горизонту подій чорної діри.
Під словосполученням «досить далеко» я маю на увазі те, що ви у своїй локальній системі координат будете залишатися нерухомим щодо чорної діри (тобто не будете в неї притягатися) і ваша локальна система часу не буде знаходитися під впливом гравітаційного поля цієї чорної діри. В цьому випадку для людини, що знаходиться за межами впливу чорної діри, буде здаватися, що об'єкт або матерія будуть рухатися до горизонту подій чорної діри нескінченно довго ».
Астрофізик кафедри фізики і астрономії Університету Ватерлоо, а також завідувач кафедри космології і гравітації в Інституті теоретичної фізики «Периметр» в Канаді
«Я вважаю, що швидкість« пітьми »нескінченна! У класичній фізиці під загальним поняттям темряви космосу може розглядатися просто порожній вакуум. Однак завдяки квантовій механіці ми знаємо, що насправді ніякої темряви і порожнього космосу не існує. Навіть якщо вам здається, що тут немає джерел світла, які ми могли б побачити, цим джерелом можуть бути флуктуації електромагнітних полів. Навіть всередині гравітаційних хвиль, розрізають простір-час і виявлених лабораторією ЛИГО зовсім недавно, повинні бути присутніми ці квантові флуктуації.
Проблема полягає в тому, що рівень гравітації в цій квантової ряби - нескінченний. Іншими словами, в даний момент не існує досить переконливою теорії квантової гравітації, з якої могло б погодитися більшість вчених. Потрібну відповідь на питання може ховатися в самій можливості швидкості «пітьми», тобто квантової ряби досягати нескінченного значення (або ставати як завгодно великим), особливо в малих масштабах і на короткий проміжок часу. Зрозуміло, це лише припущення, проте мені здається, що саме в цьому полягає ефективний спосіб розуміння принципу і суті Великого вибуху, чорних дір, темної енергії і квантової гравітації ».
Це ж треба було на стільки сторінок розтягнути таку маячню.
Придумають ж, "Швидкість темряви". Світло - це наявність електромагнітних хвиль певного (видимого для людини) спектра. Ні хвиль видимого спектру - немає світла. (Невидимий людиною спектр не враховуємо)
Є світло - є швидкість поширення. Немає світла - немає і швидкості. Темрява - це відсутність світла.
Інший приклад: вода тече з крана зі швидкістю 5 літрів за хвилину. З якою швидкістю буде текти сухість, якщо закрити кран? МАЯЧНЯ.
"Швидкість темряви" це ДИЧЬ!
Темряви взагалі немає. Є флуктуації полів і сплески електромагнітних хвиль невидимого спектру.