Mythen der modernen Populärphysik

Irgendwo im alternativen Universum wurde ich laut MWI ein brillanter Physiker. Aber in diesem Universum verfolge ich einfach die Fachpublikationen auf dem Gebiet der Physik im Detail und verdiene mein Brot aus Pizza-Lieferdatenbanken . Aufgrund etwas tieferer Kenntnisse kann ich keine populärwissenschaftlichen Programme ansehen. Es ist wie Eisen auf Glas - hier ist es zu einfach, hier ist es einfach falsch, es gibt Feinheiten ...

Ich beschloss, eine Liste der häufigsten Unwahrheiten und Halbwahrheiten zu erstellen. Am häufigsten ist also ...

Urknall

Er ist ungefähr so ​​dargestellt:



Das Folgende folgt normalerweise der Aussage: "Als das Universum nicht größer als die Größe eines Atoms war ..." usw. Hier fehlt das wichtigste Wort, das die Bedeutung völlig ändert: "Als das sichtbare Universum nicht größer als die Größe eines Atoms war ...". Das sichtbare Universum ist grob gesagt ein Bereich, in dem Licht ab dem Moment t = 0 von einem Ort zum anderen gelangen kann. Das heißt, ein kleiner Ball, der (ungefähr!) Mit Lichtgeschwindigkeit anschwillt (tatsächlich schneller). Es kann unendlich viele solcher Bälle geben.

Wenn das Universum unendlich ist, ist es von Anfang an unendlich. Unendlich und fast homogen. Und dieses Bild (und auch ein wunderschöner Render mit einer Explosion, die sie gerne zeigen) hat nichts mit der Realität zu tun. Es gibt keinen Punkt, an dem sich eine Explosion in der umgebenden Leere ausbreitete. Ich wiederhole, das Universum war fast homogen (und je weiter in der Vergangenheit, desto homogener).

Auch die Urknalltheorie ist KEINE Urknalltheorie (t = 0). Dies ist die Theorie dessen, was nach dem Urknall passiert ist (t> 0). Sie beantwortet insbesondere nicht die Frage, warum diese große Explosion stattgefunden hat. Und der Name selbst - Urknall - wurde ursprünglich als Spott über die Theorie verwendet , blieb aber dabei.

Schwarze Löcher

Oh, es gibt nur einen Abgrund (Schwarzes Loch) populärer Mythen. Beginnen wir mit Interstellar:



Damit die Zeitdilatation so ist, sollte sich der Planet in einer Entfernung von etwas mehr als 0,003% des Schwarzschild-Radius befinden. In der Zwischenzeit, gemessen am Aussehen des Schwarzen Lochs:



Der Planet ist nicht weniger als 10 * Rs vom Ereignishorizont entfernt. Wir sagen nicht mehr, dass ein solcher Planet wahrscheinlich der schlechteste Kandidat für den Planeten ist, auf dem es sich gelohnt hat zu fliegen. Dies ist natürlich ein Spielfilm. Niemand beurteilt Star Wars nach dem Geräusch von Explosionen im Weltraum. Aber Star Wars hat nie behauptet, wissenschaftlich zu sein. Und Interstellar - behauptet und mit Pathos. Daher gibt es eine weitere Forderung von ihm.

Um das Thema mit Interstellar zu schließen, gibt es nach modernen wissenschaftlichen Daten auch keine Bibliothek im Schwarzen Loch.

Die Zeitdilatation in einem Schwarzen Loch ist endlos

Ein interessanter Fall von Halbwahrheiten und falschen Schlussfolgerungen. Alles beginnt mit der richtigen Aussage: Wenn sich Beobachter, die über einem Schwarzen Loch schweben, dem Ereignishorizont nähern, tendiert die Zeitdilatation gegen unendlich. Das ist richtig. Aus dieser Aussage ergeben sich jedoch mehrere Mythen:

• Die Zeitdilatation für einen Beobachter, der in ein Schwarzes Loch fällt, ist unendlich
• Deshalb wird er die ganze Zukunft des Universums sehen - es wird sich für ihn beschleunigen
• Fallende Beobachter hängen irgendwo in der Nähe des Horizonts - schließlich hat sich die Zeit für sie unendlich verlangsamt
• Sie können ihnen nacheilen und sie irgendwo in der Nähe des Horizonts fangen, egal wie viel Zeit vergangen ist
• Außerdem werden sie niemals in ein Schwarzes Loch fallen, da dies unendlich viel Zeit erfordert
• Darüber hinaus kann man sogar sagen, dass es in Wirklichkeit keine Schwarzen Löcher gibt, weil ihre Bildung unendlich viel Zeit erfordert.

All diese Schlussfolgerungen wachsen von Anfang an, falsch. Aber es sieht so glaubwürdig aus, dass es zu Beginn des letzten Jahrhunderts lange Zeit sogar professionelle Physiker irreführte! Wir haben also eine Reihe von Punkten, die näher und näher am Horizont liegen, und die Zeitdilatation, wenn sie sich dem Horizont nähert, tendiert zur Unendlichkeit. Da die Flugbahn eines Körpers, der in ein Schwarzes Loch fällt, durch all diese Punkte verläuft, tendiert die Zeitdilatation dazu zur Unendlichkeit! Ist es logisch? Aber nein.

Die Verlangsamung der Zeit ist eine Eigenschaft einer Flugbahn , kein Punkt im Raum . Was für einen Beobachter gilt, der in einem festen Abstand über dem Horizont „aufgehängt“ ist, gilt nicht für einen Beobachter , der in ein Schwarzes Loch fällt . Tatsächlich konnte selbst Einstein lange Zeit die Gleichung seiner eigenen allgemeinen Relativitätstheorie für Regionen innerhalb des Horizonts des Schwarzen Lochs nicht lösen - alles beruhte auf der Unendlichkeit am Ereignishorizont. Fortschritte zeigten sich, als sie anstelle von Punkten im Weltraum ein System von "Regen" in Betracht zogen, der frei in ein Schwarzes Loch fiel. In diesem System der Unendlichkeiten am Horizont erschien nicht.

Darüber hinaus wurde klar, was später als „Kein Drama“ bezeichnet wurde - beim Überqueren des Ereignishorizonts passiert für einen frei fallenden Beobachter nichts Besonderes - keine störende Musik, Pi-Piu und grünliche Blitze. Fehler unter dem Horizont sind nicht einmal zu bemerken!

Für diejenigen, die mehr Details darüber erfahren möchten, was in Bezug auf „Regen“ im Schwarzen Loch passiert, empfehle ich, über die Koordinaten von Eddington-Finkelstein zu lesen:



Sie sind insofern interessant, als Sie durch Bewegen des Fingers über sie grafisch Antworten auf viele Fragen geben können. Insbesondere über unsere Mythen:

• Ein frei fallender Beobachter erreicht den Horizont und dann die Singularität sehr schnell (sie fällt fast mit Lichtgeschwindigkeit). Wenn er, ohne den Horizont zu erreichen, seine Meinung ändert und "vollen Rücken" gibt, dann wird er ihn theoretisch für eine sehr lange Zeit zurückdrücken, und dann wird er die Zeitdilatation vollständig zusammenbrechen lassen.
• Der fallende Beobachter sieht das Universum, das er verlassen hat, etwas langsamer und gerötet. Er sieht sie auch am Horizont weiter (Licht fällt hinter ihn)
• Fallende Beobachter hängen irgendwo in der Nähe des Horizonts - aber dies ist ein rein optischer Effekt. Es ist sehr schwierig, dass Licht von ihnen herauskommt
• Sie können ihnen nacheilen, aber sobald Sie sich dem Horizont nähern, werden Sie feststellen, dass sie nicht mehr da sind. Wenn ein „suspendierter“ Beobachter in der Nähe des Horizonts hängt, wird er (mit sehr sehr langsamer Stimme) darüber informieren, dass Ihr Kollege bereits im Inneren versagt hat. Für eine lange Zeit - nach den Daten dieses Beobachters, unter Berücksichtigung der Tatsache, dass er klug ist und seine Beobachtungen korrigiert und sich bewusst ist, dass er sehr langsam in der Zeit ist. In seiner Uhr kann diese Zeit sehr kurz sein.
• Außerdem werden sie niemals in ein Schwarzes Loch fallen, weil es endlose Zeit braucht - nun, Sie verstehen, dass dies überhaupt nicht ist

Gezeitenkräfte zerreißen jeden anderen, wenn er sich einem Schwarzen Loch nähert

Die Stärke unseres Körpers ist so groß, dass unser Körper in etwa einer Sekunde zur Singularität zu reißen beginnt. Wenn man bedenkt, dass ein freier Fall in ein Schwarzes Loch fast immer mit einer Geschwindigkeit nahe der Lichtgeschwindigkeit auftritt, geschieht dies ungefähr 300.000 km bis zum Ereignishorizont. Da das übliche Schwarze Loch, das der Rest eines Sterns ist, einen Radius von 10-15-20 km hat, wird es uns lange vor Annäherung an den Horizont brechen.

Es gibt jedoch supermassereiche Schwarze Löcher , die Milliarden von Sonnenmassen wiegen und einen Radius haben, der größer als die Umlaufbahn von Uranus ist. In solchen schwarzen Löchern ist das Fliegen vom Horizont zur Singularität eine Uhr! es ist in solchen schwarzen Löchern, dass man scheitern kann, ohne es zu bemerken.

Um ein Schwarzes Loch zu erhalten, müssen Sie Materie auf eine ungeheure Dichte komprimieren

Dies gilt wiederum für kleine Schwarze Löcher. Der Radius des Ereignishorizonts ist proportional zur Masse. Und das ist ziemlich überraschend, denn bei konstanter Dichte ist die Masse des Objekts proportional zum Würfel des Radius.

Der Gravitationsradius der Erde beträgt etwas weniger als einen Zentimeter. Erhöhen Sie den Radius der Erde um das Zehnfache (wobei die Materiedichte gleich bleibt). Eine solche Supererde wird 1000-mal schwerer sein. Der Gravitationsradius wird ebenfalls 1000-fach zunehmen, und das Volumen innerhalb des Gravitationsradius wird um eine Milliarde zunehmen! mal. Das heißt, 1000-mal mehr Materie, wir müssen eine Milliarde-mal mehr Volumen stopfen, das heißt, jetzt müssen wir Materie millionenfach weniger komprimieren.

Wenn wir also die Größe eines Körpers vergrößern, erreichen wir immer den Zustand, in dem der Gravitationsradius den realen „einholt“. So kann ein Schwarzes Loch aus jedem Material hergestellt werden, ohne es zu komprimieren - aus Wasser, Baumwolle, Gas. Selbst aus dem Universum mit seiner vernachlässigbaren Durchschnittsdichte - dem Gravitationsradius des Universums mit seiner Dichte von etwa 10 Milliarden Lichtjahren.

Dies ist übrigens einer der Gründe, warum statische Lösungen des Universums unmöglich sind - es würde einfach ein Schwarzes Loch werden. Dies bedroht unser Universum nicht, da es sich ausdehnt.

Es gibt noch viele weitere Mythen. Wenn mir der Artikel gefällt, werde ich fortfahren.