Бездонные темные дыры
Бездонные темные дыры
Излучение гравитационных волн телом, кружащимся около темной дыры, является методом получения энергии. Но это не есть метод извлечения энергии из самой темной дыры, а только энергии, связанной с кружащимся телом. Ведь в конце концов само тело (и часть гравитационных волн) падает в черную дыру, не извлекая, а увеличивая ее массу, а означает, и энергию.
Появляется вопрос: а нельзя ли придумать какой-либо процесс, уменьшающий массу темной дыры и тем черпающий ее энергию?
На 1-ый взор этого сделать нельзя, ибо из темной дыры ничто но выходит, означает, из-под горизонта нельзя извлечь энергию. Это правильно. Но мы упустили в этом рассуждении, что часть энергии (а означает, и массы) вращающейся темной дыры, связанная конкретно с вращением, находится, образно говоря, вне темной дыры и заключена в вихревой компоненте ее поля. Вот эту “вращательную” часть энергии и можно, оказывается, отнять от темной дыры, уменьшив ее массу. Как это сделать?
Представим для себя последующий экспсрилюпт. В эргосферу большой вращающейся темной дыры попадает ракета с выключенными двигателя-лги. Она движется вокруг темной дыры в сторону ее вращения. Поблизости темной дыры пилот включает реактивные движки, выбра сывающие струи газов. Можно так поменять движение ракеты, что газы свалятся в черную дыру, а ракета, ускорившись, с большой скоростью вылетит из эргосферы, вроде бы выброшенная “пращой” гравитационного вихря. Большая скорость ракеты будет намного превосходить ту скорость, с которой ракета подлетала к эргосфере, и будет намного больше, чем изменение скорости, вызванное краткосрочной работой мотора. Что все-таки вышло?
Вокруг темной дыры существует вращательный гравитационный вихрь. Ракетный движок принудил перейти ракету на такую новейшую орбиту, где она, подхваченная этим вихрем, была вышвырнута с большой скоростью из эргосферы. Энергия, унесенная ракетой, получена от вихря, другими словами от “вращательной” энергии темной дыры. Вращение темной дыры при всем этом миниатюризируется. Соответственно становится меньше и полная масса темной дыры (на величину, унесенную ракетой). Этим-то методом и можно “черпать” энергию из вращающейся темной дыры.
Настолько необыкновенный процесс был открыт английским физиком-теоретиком Р. Пенроузом. Но черпаемая при всем этом только “вращательная” энергия находится, как подчеркивалось, в вихревом поле вне темной дыры.
Что все-таки касается площади горизонта, а она и охарактеризовывает размеры самой темной дыры, то описанный процесс приводит к некому ее повышению, потому что газы из мотора ракеты, упавшие в черную дыру, заносят в нее дополнительную массу и наращивают тем ее размеры.
Наибольшее количество “вращательной” энергии темной дыры ракета может унести (при схожей длительности работы ее движков) в этом случае, когда движки врубаются у самого горизонта. В данном случае площадь горизонта не изменяется (такие процессы получили заглавие обратимых). Подобные включения мотора на горизонте можно повторять неоднократно, и таким макаром можно отнять у темной дыры “вращательную” энергию, не меняя ее собственного размера.
Что все-таки касается вопроса о способности уменьшения размеров горизонта в каких-то процессах, то на него нужно ответить негативно. Оказалось, что площадь горизонта темной дыры никогда не миниатюризируется ни в каких процессах. Если же ведут взаимодействие вместе несколько темных дыр, то сумма площадей их горизонтов не миниатюризируется.
Это очень принципиальное свойство. Из него, к примеру, следует, что ни при каких воздействиях темная дыра не может разделиться на две темные дыры. Если б такое вышло, то при сохранении энергии сумма площадей горизонтов появившихся дыр должна была бы быть меньше площади начальной темной дыры. Как следует, вроде бы ни раздирали черную дыру приливные гравитационные силы, какими бы другими методами мы на нее ни повлияли, “разодрать” ее на части нельзя.
Соединяться же темные дыры могут. К примеру, две передвигающиеся навстречу друг дружке темные дыры сталкиваются “лоб в лоб” и соединяются в одну. При всем этом возникающая темная дыра будет иметь площадь горизонта больше суммы площадей горизонтов сталкивающихся дыр.
Итак, никакие процессы не уменьшают размеры темных дыр.
Темные дыры после собственного появления являются вроде бы бездонными пропастями, которые нельзя никак уменьшить, нельзя ничем заполнить и нельзя ничем “заткнуть” — они являются нескончаемыми “дырами” в пространстве и времени, способными только возрастать за счет падающего в их вещества. Это все растущие гравитационные пучины…
По сути, как мы увидим в предстоящем, все это не настолько темно. Во-1-х, темные дыры, находящиеся в реальных критериях, благодаря собственному большому полю тяготения способны вызвать очень бурные процессы, а, во-2-х, квантовые процессы (которых мы до сего времени не касались) заносят коррективы в нарисованную тут картину. Но об этом подробнее будет сказано далее.