Что такое чёрная дыра? Исследования Лапласа
Что такое чёрная дыра? Исследования Лапласа
Темная дыра является порождением тяготения. Потому предысторию открытия темных дыр можно начать со времен И. Ньютона, открывшего закон глобального тяготения — закон, управляющий силой, действию которой подвержено полностью все. Ни во времена И. Ньютона, ни сейчас, спустя века, не найдена другая настолько универсальная сила.
Все другие виды физического взаимодействия связаны с определенными качествами материи. К примеру, электронное поле действует лишь на заряженные тела, а тела нейтральные совсем к нему безразличны. И только тяготение полностью царит в природе. Поле тяготения действует на все: на легкие частички и томные (при этом при схожих исходных критериях совсем идиентично), даже на свет. То, что свет притягивается громоздкими телами, подразумевал к тому же. Ньютон С этого факта, с осознания того, что свет также подчинен силам тяготения, и начинается предыс-юрия темных дыр, история пророчеств пх необыкновенных параметров.
Одним из первых это сделал известный французский математик и астролог П. Лаплас.
Имя П. Лапласа отлично понятно в истории науки. Сначала он является создателем большого пятитомного труда “Трактат о небесной механике”. В этой работе, публиковавшейся с 1798 по 1825 год, им была представлена традиционная теория движения тел Галлактики, основанная лишь на законе глобального тяготения Ньютона. До этой работы некие наблюдаемые особенности движения планет, Луны, других тел Галлактики не были стопроцентно объяснены. Казалось даже, что они противоречат закону Ньютона. П. Лаплас узким математическим анализом показал, что все эти особенности объясняются обоюдным притяжением небесных тел, воздействием тяготения планет друг на друга. Только одна сила царствует в небесах, провозглашал он, — это сила тяготения. “Астрономия, рассматриваемая с более общей точки зрения, есть величавая неувязка механики”, — писал П. Лаплас в вступлении к собственному “Трактату”. Кстати, сам термин “небесная механика”, так крепко вошедший в науку, был в первый раз употреблен им.
П. Лаплас был также одним из первых, кто сообразил необходимость исторического подхода к разъяснению параметров систем небесных тел. Он прямо за И. Кантом предложил догадку происхождения Галлактики из сначало разреженной материи.
Основная мысль догадки Лапласа о конденсации Солнца и планет из газовой туманности и до сего времени служит основой современных теорий происхождения Галлактики…
Обо всем этом много писалось в литературе и в учебниках точно так же, как и о гордых словах П. Лапласа, который в ответ на вопрос Наполеона: почему в его “Небесной механике” не упоминается бог? — произнес: “Я не нуждаюсь в этой догадке”.
А вот о чем до ближайшего времени было не достаточно понятно, — это о пророчестве им способности существования невидимых звезд.
Пророчество было изготовлено в его книжке “Изложение систем мира”, вышедшей в 1795 году. В этой книжке, которую мы бы сейчас окрестили пользующейся популярностью, известный математик никогда не прибегнул к формулам и чертежам. Глубочайшее убеждение П. Лапласа в том, что тяготение действует на свет точно так же, как и на другие тела, позволило ему написать последующие знаменательные слова:
“Светящаяся звезда с плотностью, равной плотности Земли и поперечником в 250 раз больше поперечника Солнца, не дает ни одному световому лучу достигнуть нас из-за собственного тяготения; потому может быть, что самые калоритные небесные тела во Вселенной оказываются по этой причине невидимыми”.
В книжке не приводилось доказательств этого утверждения. Оно было размещено им пару лет спустя.
Как рассуждал П. Лаплас? Он высчитал, пользуясь теорией тяготения Ньютона, величину, которую мы сейчас называем 2-ой галлактической скоростью, на поверхности звезды. Это та скорость, которую нужно придать хоть какому телу, чтоб оно, поборов тяготение, навечно улетело от звезды либо планетки в галлактическое место. Если исходная скорость тела меньше 2-ой галлактической, то силы тяготения затормозят и приостановят движение тела и принудят его опять падать к тяготеющему центру. В наше время галлактических полетов каждый знает, что 2-ая галлактическая скорость на поверхности Земли равна 11 километрам за секунду. 2-ая галлактическая скорость на поверхности небесного тела тем больше, чем больше масса и чем меньше радиус этого тела. Эю понятно: ведь с ростом массы тяготение возрастает, а с ростом расстояния от центра оно слабеет.
На поверхности Луны 2-ая галлактическая скорость равна 2,4 километра за секунду, на поверхности Юпитера 61, на Солнце — 620, а на поверхности так именуемых нейтронных звезд, которые по массе приблизительно такие же, как Солнце, но имеют радиус всего в 10 км, эта скорость добивается половины скорости света — 150 тыщ км за секунду.
Представим для себя, рассуждал П. Лаплас, что мы возьмем небесное тело, на поверхности которого 2-ая галлактическая скорость уже превосходит скорость света. Тогда свет от таковой звезды не сумеет улететь в космос из-за деяния тяготения, не сумеет достигнуть дальнего наблюдающего и мы не увидим звезду, невзирая на то, что она испускает свет!
Если наращивать массу небесного тела, добавляя к нему вещество с той же самой средней плотностью, то 2-ая галлактическая скорость возрастает во столько же раз, во сколько растет радиус либо поперечник.
Сейчас понятен вывод, изготовленный П. Лапласом: чтоб тяготение задержало свет, нужно взять звезду с веществом той же плотности, что и Земля, а поперечником в 250 раз больше солнечного, другими словами в 27 тыщ раз больше земного. Вправду, 2-ая галлактическая скорость на поверхности таковой звезды будет тоже в 27 тыщ раз больше, чем на поверхности Земли, и. приблизительно сравняется со скоростью света: звезда закончит быть видимой.
Это было блестящим предвидением 1-го из параметров чорной дыры — не выпускать свет, быть невидимой. Справедливости ради нужно отметить, что П. Лаплас был не единственным ученым и формально даже не самым первым, кто сделал схожее пророчество. Сравнимо не так давно выяснилось, что в 1783 году с аналогичным утверждением выступал британский священник и геолог, один из основоположников научной сейсмологии, Дж. Мичелл. Его аргументация была очень похожа на аргументацию П. Лапласа.
Новиков И.Д.