Решён
Как в домашних условиях сделать черную дыру?

RF_Guru Физика
26k
6

Вопрос может звучит тупо но реально интересно. Черная дыра это же просто очень сжатая материя, да? Что если взять какой то сверхмощный пресс и сжать, например, шарик от подшипника до радиуса Шварцшильда? Или разогнать два тяжелых предмета и столкнуть?

Понимаю что практически это невозможно, но интересно ПОЧЕМУ именно невозможно. Какие конкретно физические ограничения мешают? Просто не хватает энергии или есть какой то фундаментальный запрет?

Решение
138
Эксперт • 1 ответ

Фундаментального запрета нет. Общая теория относительности не запрещает создание черной дыры. Проблема чисто энергетическая, но масштаб этой проблемы такой, что слово "невозможно" вполне уместно.

Давай посчитаем. Радиус Шварцшильда для объекта массой M равен:

r_s = 2GM/c^2

Для шарика от подшипника массой, скажем, 30 граммов:

r_s = 2 6.674e-11 0.03 / (3e8)^2 = 4.45e-29 метров

Это в 10^{-14} раз меньше размера протона. Тебе нужно сжать 30 граммов стали в объем, который в триллион раз меньше атомного ядра.

Чтобы представить масштаб необходимой энергии: вся энергия, которую вырабатывает Солнце за секунду (3.8 10^{26} Ватт), не хватит чтобы сжать этот шарик до нужного размера. Тебе нужна энергия, сопоставимая с энергией покоя самого шарика (E = mc^2 = 2.7 10^{15} Джоулей, это примерно мощность Царь-бомбы).

И даже если бы у тебя была такая энергия, никакой пресс не выдержит. Давление при сжатии материи до ядерных плотностей - порядка 10^{34} Паскалей. Из чего ты сделаешь поршень? Любой материал разрушится задолго до нужных плотностей.

В природе черные дыры создаются гравитационным коллапсом звезд с массой от 3 солнечных (предел Толмана-Оппенгеймера-Волкова). Там гравитация сама является "прессом", и масса достаточна чтобы преодолеть давление вырожденных нейтронов.

Аватар RF_Guru

Обалдеть, вот это объяснение. Про размер меньше протона - это прям дало масштаб. Спасибо!

68
Эксперт • 6 ответов

Коротко: тебе нужен пресс, который сильнее всех сил во вселенной. Такого нет.

Но в теории (очень отдаленной теории) на коллайдерах можно было бы создать микроскопические черные дыры, если существуют дополнительные измерения пространства. При наличии лишних измерений эффективная гравитационная постоянная возрастает на малых расстояниях, и энергия, необходимая для коллапса, падает до Тэв-масштаба. На БАКе это искали. Не нашли. Либо дополнительных измерений нет, либо порог выше текущих энергий.

93
Участник • 1 ответ

Не делай этого дома!!! Даже микроскопическая черная дыра массой в грамм испарится за 10^{-23} секунды через излучение Хокинга и выделит энергию как ядерная бомба средней мощности. Так что даже если бы ты мог ее создать, жить бы тебе осталось недолго))

Парадокс: чем меньше черная дыра, тем она опаснее. Большие спокойно сидят и медленно испаряются миллиарды лет. Маленькие взрываются мгновенно.

75
Участник • 8 ответов

Можно сделать акустическую черную дыру. Серьезно, это реальная штука.

Берешь жидкость (или газ), разгоняешь поток до скорости, превышающей скорость звука в этой среде. В определенной зоне звуковые волны не смогут выбраться из потока, как свет не может покинуть настоящую черную дыру. Это называется "звуковой горизонт событий".

В 2019 году команда Джеффа Штайнхауэра из Техниона реально наблюдала аналог излучения Хокинга в такой установке.

Это не "настоящая" черная дыра конечно, но математически описывается теми же уравнениями. И это реально можно собрать в лаборатории.

Аватар RF_Guru

О, про акустические аналоги не знал. Пошел гуглить Штайнхауэра, спасибо за наводку.

108
Участник • 3 ответа

"В домашних условиях" это мое любимое. Люди в ютубе делают "плазму в микроволновке из виноградины" и думают что до черной дыры один шаг))

Если серьезно, разница в энергиях между "поджечь виноградину в микроволновке" и "создать черную дыру" примерно такая же, как разница между толкнуть кота и сдвинуть галактику Андромеды. Буквально.

0
Участник • 5 ответов

А вдруг БАК уже создал микро-черную дыру и ее просто замолчали? Помните весь хайп перед запуском, когда ученые "гарантировали" безопасность? Гарантировать они ничего не могут, потому что теория Хокинга не подтверждена экспериментально. Если микродыра стабильна и не испаряется, она тихонько растет внутри Земли прямо сейчас, поглощая по атому в час.

Скорее всего бред, но математически это не опровергнуто на 100%.

Аватар Тимофей

Это опровергнуто. Стабильные микродыры поглощали бы нейтронные звезды за наблюдаемое время, а нейтронные звезды существуют миллиарды лет. Плюс космические лучи сталкиваются с энергиями выше БАКа постоянно, и Земля все еще тут.

Написать ответ

Премодерация гостей

Вы отвечаете как гость. Ваш ответ будет скрыт до проверки модератором. Чтобы ответ появился сразу и вы получали репутацию — войдите в аккаунт.

Будьте вежливы и соблюдайте правила платформы.