Главная Новости Физики: мы не знаем, каким образом черные дыры захватывают свет

Как гравитация черной дыры захватывает свет, если он не имеет массы?

Если свет не имеет массы, каким образом гравитация черной дыры искривляет его движение и не позволяет вырваться в открытый космос, за пределы горизонта событий? - спрашивает Альтернативная наука.

В этом и весь смысл: рассуждая с точки зрения ньютоновской динамики, вопрос кажется бессмысленным. Однако общая теория относительности Эйнштейна рисует совершенно иную картину.

Ньютоновская гравитация выражена классическим законом тяготения, который определяет гравитационную силу F между двумя объектами (с массами m и M ):

F=GmM/r2

где r - расстояние между объектами.

В этой формуле скрыто много тонкостей физики. В частности, что происходит с объектом с нулевой массой? Проще предположить: не существует гравитационной силы, действующей на такой "объект".

На горизонте событий черной дыры

Вряд ли Ньютон мог даже представить себе реальную, физическую вещь, не обладающую массой. Он ведь, по большому счету, не знал мира за пределами Земли. И всячески избегал формул, будучи натурфилософом, а не физиком.

Так что если (а) свет состоит из фотонов, и (б) фотоны не имеют массы, тогда да - это конец дискуссии. Черные дыры не могут существовать во Вселенной Ньютона.

В теории относительности, однако, все работает немного по-другому. Предполагается, что свет движется по прямой линии через пространство-время. Пространство-время - это понятие, не имеющее смысла в ньютоновской гравитации, поэтому мы уже говорим на другом языке.

 

Во Вселенной Эйнштейна масса искривляет пространство-время. Здесь много сложной математики, но в итоге получается, что огромная масса отклоняет прямолинейное движение света.

Проблема в том, что ОТО проверяется только экспериментально. И то по некоторым косвенным признакам.

В обобщенном виде эксперимент выглядит таким образом:

Как Солнце отклоняет свет далеких звезд?

Идея заключается в том, что Солнце, которое имеет большую массу, отклоняет лучи света от далеких звезд. Расчеты проводились на основе этого предположения, без наличия опытной базы. Математика сошлась, и слава богу.

Уточним, эксперимент проводился во время солнечного затмения. В обычных условиях солнце слишком ярко, чтобы увидеть звезды на его заднем плане, по крайней мере, с помощью доступных тогда телескопов.

Эксперимент удался: видимые положения звезд были смещены ровно на ту величину, которую предсказала ОТО.

 

Теперь немного пофантазируем.

Может быть, кто-то не хочет принимать современную теорию. Например, то, что гравитация работает так, как утверждает ОТО.

Или отрицает факт, что свет состоит из фотонов или что фотоны не имеют массы. Может быть, у кого-то есть альтернативная теория, как все работает, и она требует верификации.

Но какой бы там ни было, факт заключается в измерении отклонения прямолинейного (в теории) движения света.

Но у нас нет объяснения физической природы такого отклонения, учитывая допустимость нулевой массы фотонов.

Да, математика сходится. Да, расчеты верны.

Вопросы «как?» и «почему?» остаются без ответа.

А тем более нет вразумительного и однозначного пояснения, что происходит вблизи «горизонта событий».

Как ведет себя материя и свет за горизонтом событий - можно только догадываться. Или верить.

Мы ведь фиксируем результат, «видимое». А причина - скрыта. Как и во времена Ньютона.