Что будет, если на Земле появится черная дыра размером в один миллиметр

С черными дырами связано популярное заблуждение: они своего рода космические пылесосы, поглощающие все в своих окрестностях. Конечно, они «питаются», но желудки у них небольшие. Проблема появляется не тогда, когда они «едят», а когда их «рвет» после слишком обильного обеда. Вот что на самом деле страшно.

На самом деле все немного сложнее. Исходя из того, что радиус черной дыры пропорционален ее массе, можно провести некоторые расчеты. Для начала освежим в памяти некоторые основы.

Что такое черная дыра

Черная дыра — область пространства, в которой гравитация настолько сильна, что даже свет не может ее покинуть.

Сила гравитации там заставляет саму ткань пространства-времени искривляться и замыкаться на самой себе. Все это происходит из-за сжатия вещества — чаще всего, это остатки массивной звезды — в пределах экстремально малого региона.

Строение черной дыры: сингулярность, горизонт событий и шварцшильдовский радиус (область от сингулярности до горизонта событий) / © SubstituteR, CC BY-SA

Строение черной дыры: сингулярность, горизонт событий и шварцшильдовский радиус (область от сингулярности до горизонта событий) / © SubstituteR, CC BY-SA

По сути, мы не можем видеть черные дыры из-за того, что из них не может выбраться свет. Получается, чтобы покинуть черную дыру, какой-либо объект должен развить скорость выше скорости света, который, в свою очередь, движется на скорости 299 792 458 метров в секунду. Для сравнения: скорость убегания для преодоления земной гравитации составляет всего 11,2 километра в секунду. Однако, если бы мы запускали ракету с планеты, имеющей массу Земли, но со вдвое меньшим диаметром, то скорость убегания составила бы 15,8 километра в секунду. Даже если объект имел бы ту же массу, скорость убегания была бы выше из-за его меньшего размера, а значит, большей плотности.

А если мы уменьшим объект еще сильнее? Если мы сожмем массу Земли в сферу с радиусом в девять миллиметров, скорость убегания достигнет скорости света. Если сжать эту массу в еще меньшую сферу, то скорость убегания превысит скорость света. Но так как скорость света — космический предел скорости, эту сферу не сможет покинуть уже ничего.

Радиус, при котором масса имеет скорость убегания, равную скорости света, называется радиусом Шварцшильда. Любой объект, который меньше своего радиуса Шварцшильда, — черная дыра. Другими словами, любой объект со скоростью убегания выше скорости света — черная дыра. Чтобы сделать такой объект из Солнца, его придется сжать до радиуса около трех километров.

Черная дыра состоит из двух основных частей: сингулярности и горизонтасобытий. Размер горизонта событий черной дыры считается ее размером, так как его можно вычислить и измерить.

Горизонт также считается «точкой невозврата» в окрестностях черной дыры. Это не физическая поверхность, а сфера, окружающая сингулярность, отмечающая границу, скорость убегания из которой равна скорости света. Радиус этой области и есть тот самый радиус Шварцшильда.

Как только вещество оказывается за горизонтом событий, оно начинает падать к центру черной дыры. При такой сильной гравитации вещество сжимается в точку — невероятно мелкий объем сумасшедшей плотности. Эта точка — сингулярность. Она ничтожно мала и, согласно современным теоретическим моделям, обладает бесконечной плотностью. Вполне возможно, что известные нам законы физики нарушаются в сингулярности. Ученые активно исследуют этот вопрос, чтобы понять, что происходит в сингулярностях, а также для разработки полной теории, описывающей происходящее в центре черной дыры.

Проведем некоторые расчеты

Посмотрим, что мы можем узнать о черной дыре в один миллиметр. По расчетам, такая черная дыра со шварцшильдовским радиусом будет иметь массу 7 x 10^23 килограммов — больше, чем пять масс Луны (по формуле R=2MG/c^2, где R — шварцшильдовский радиус, M — масса объекта, G — гравитационная постоянная, а c — скорость света).

Отношение Земли к Солнцу составляет три части к одному миллиону. Таким образом, если бы Земля стала черной дырой, ее радиус составил бы всего девять миллиметров. Следовательно, черная дыра в один миллиметр имела бы массу в 11% от массы Земли. У нас определенно бы возникли проблемы с 11% дополнительной массы на планете.

Достаточно даже того, что общая гравитация Земли заметно бы возросла. Этой дополнительной гравитации хватило бы, чтобы изменить орбиту Луны, в итоге она могла бы попросту улететь со своей нынешней орбиты и начать двигаться по эллиптической орбите.

Параболоид Фламма, представляющий пространство-время за пределами горизонта событий шварцшильдовской черной дыры / © AllenMcC/WIkimedia Commons

Параболоид Фламма, представляющий пространство-время за пределами горизонта событий шварцшильдовской черной дыры / © AllenMcC/WIkimedia Commons

Где же находится эта мнимая черная дыра — на поверхности, в центре Земли или обращается вокруг нее? Предположим, что она находится на поверхности планеты. Область ее гравитационного воздействия составила бы примерно треть земного радиуса — примерно 2124 километра.

Все вещество в непосредственной близости с этой микроскопической черной дырой тут же почувствовало бы от нее сильную гравитацию, а дыра, в свою очередь, поглотила бы все на пути к центру Земли, которого она достигла бы примерно за 42 минуты с момента появления. Она прошла бы сквозь земное ядро и достигла другой стороны поверхности Земли примерно за то же время.

Если бы черная дыра возникла на поверхности с относительной скоростью менее 12 км/с, она вращалась бы вокруг Голубой планеты вместе со своей областью гравитационного воздействия. Проще говоря, это уничтожение земной коры и большей части ее мантии. А если еще проще — это означает смерть всего живого на поверхности Земли.

Степень аккреции и предел Эддингтона

Большая часть массы Земли вокруг черной дыры станет пищей и аккрецируется ею. Однако прежде чем просто упасть в черную дыру, всему этому материалу понадобится потерять свой угловой момент — именно поэтому он начнет вращаться вокруг нее, формируя аккреционный диск.

Этот материал производит много тепла, которое в итоге будет излучаться. Излучение обладает давлением, которое замедлит дальнейшую аккрецию. Оба этих эффекта сбалансируют друг друга — это называется пределом Эддингтона.

Аккрецирующая черная дыра в представлении художника / © Robert Nemiroff/Jerry Bonnell/Swift/NASA

Аккрецирующая черная дыра в представлении художника / © Robert Nemiroff/Jerry Bonnell/Swift/NASA

Предел Эддингтона также накладывает жесткое ограничение на степень аккреции черной дыры. Небольшой аккреционный диск, скорее всего, имел бы температуру около шести тысяч Кельвинов — примерно, как земное ядро или поверхность Солнца.

Между аккреционным диском и массой Земли возникли бы некоторые фрикционные процессы, вследствие которых микроскопическая черная дыра обосновалась бы в ядре планеты.

Смерть в черной дыре

В целом, чтобы такая черная дыра поглотила Землю, понадобилось бы пять миллиардов лет. Она бы ощутимо увеличила массу Земли. И, безусловно, тут же бы создала полнейший беспорядок на планете, которая всего за несколько часов превратилась бы в необитаемый космический клочок коллапсирующей коры, лавы, горячих газов и всего остального.

Жизнь стала бы невозможной, а высокая масса черной дыры могла бы разрушить и пояс астероидов. Это, в свою очередь, могло бы привести к частым столкновениям в Солнечной системе на ближайший миллион лет. Луна продолжила бы вращаться вокруг Новой Земли (черной дыры), но по очень вытянутой эллиптической орбите.

Черная дыра не сразу бы переместилась в центр Земли, а скорее, вращалась бы вокруг него некоторое время, но в итоге добралась бы до него. Чтобы понять, как эта микроскопическая черная дыра наращивала бы массу, необходимо провести сложные вычисления и симуляции.

Все это можно обобщить словами всемирно известного астрофизика и популяризатора науки Нила Деграсса Тайсона:

«Самая зрелищная смерть во Вселенной — это, конечно, падение в черную дыру. Где еще во Вселенной можно лишиться жизни из-за того, что тебя разорвало на атомы?»

Источник ➝

Будущее, которое вам не понравится: пять вероятных сценариев

Большинство прогнозов будущего похожи друг на друга. Все либо хорошо — мы получим множество доступных товаров и услуг и много времени для отдыха и путешествий, либо, к примеру, искусственный интеллект захватит власть на планете и это станет финалом человечества — то есть хуже некуда. Но некоторые прогнозы выделяются. Все не так однозначно.
budyshee2017_00

Биологическое неравенство

Технический прогресс дал нам то, о чем наши родители не могли даже мечтать. Бум в электронике и сфере информационных технологий сделал доступными для широких масс компьютеры, смартфоны, Интернет и спутниковую навигацию.

На подходе — самоуправляемые электромобили и «умные» вещи. У кого-то дороже, у кого-то дешевле. У некоторых пока нет, но наверняка все это будет. А на очереди — революция в биотехнологиях и медицине.

Но блага предстоящей биотехнологической революции будут другими. Это здоровье, долголетие, красота и физические возможности организма. То, что раньше человек получал при рождении и затем только корректировал по мере возможностей, в том числе и финансовых.

Но одно дело, когда у вас в кармане недорогой, но достаточно функциональный смартфон от неизвестного азиатского производителя, а у кого-то раскрученный и элитный с ценником в 10 раз выше, чем ваш, а другое — когда кто-то проживет на сто лет дольше, чем вы. Причем без болезней и других тягот жизни. Люди будут отличаться не тем, что у них есть, а тем кем, или даже «чем», они являются биологически.

Юваль Ной Харари (Yuval Noah Harari), автор книги «Sapiens. Краткая история человечества» и профессор истории Еврейского университета в Иерусалиме, считает, что к концу текущего столетия человечество расколется на биологические касты. Харари — историк. И, по его мнению, на протяжении всей истории человечества неравенство между людьми только усиливалось. Но все это время достижения человеческой мысли — гуманизм, либерализм, социализм — по мере возможности исправляли несправедливое распределение благ в обществе. Одновременно человеческие массы со времен постройки пирамид были основной производительной силой. Элита вынуждена была заботиться о людях, об их образовании, здоровье и благосостоянии. Но этому приходит конец.

Автоматизация и роботы вытесняют человека из производительной сферы, а следовательно, лишают его постоянного дохода. Причем дохода достаточного для того, чтобы пользоваться всеми благами современных технологий. В следующем веке неравенство в обществе достигнет исторического максимума, считает Харари. В то время же богатые только приумножат свои капиталы.

Неравенство экономическое породит неравенство биологическое. Одни смогут совершенствовать возможности своего тела: развивать физические и когнитивные способности, другим это будет недоступно. Таким образом, одна часть человечества с помощью доступных только ей биотехнологий и биоинженерии сможет улучшить свои тела. Эти люди смогут усовершенствовать себя, став более умными, более здоровыми и, соответственно, будут жить дольше. Другой части человечества останется только наблюдать за этим.

Бесполезный класс

Когда-то индустриализация породила рабочий класс. Теперь «Индустриализация 2.0» грозит его уничтожить. Но сами люди никуда не денутся. Впрочем, опасения массовой безработицы, вызванной развитием технологий («технологической безработицы», как ее часто именуют), никогда не оправдывались. На смену одним профессиям всегда приходили другие — новые. Но не факт, что так будет всегда.

Каждый раз на новом технологическом витке требования к квалификации для занятия новых профессий повышались. И в один решающий момент большинство людей просто не смогут сделать шаг вперед, не смогут доучиться, переучиться, понять обновившиеся требования — новые появившиеся вакансии будут им не доступны. Слишком высокий контраст между тем, что делал человек на работе раньше, и тем, что нужно будет делать теперь. В качестве примера все тот же Юваль Ной Харари приводит новую перспективную профессию дизайнера виртуальных миров. Сможет ли ее занять таксист с 20-летним стажем или страховой агент?

Обычно новые перспективные профессии осваивает молодежь. И это постепенный процесс. Пожилые дорабатывают до пенсии на своих прежних рабочих местах, а молодые занимают новые. В этот раз все может произойти в течение одного поколения. Значительные массы работников окажутся за стенами своих предприятий и офисов, по историческим меркам, одномоментно.

Как считает Харари, к середине века сформируется новый класс людей — «бесполезный класс». Это будут не просто безработные, это будут люди, которые в принципе не способны занять немногочисленные оставшиеся вакансии и те которые появятся в новых отраслях.

Технический прогресс, по его мнению, не сделает их нищими — они смогут жить за счет безусловного основного дохода. Но проблема, по мнению историка, будет заключаться в другом — без дела и конкретных целей люди начинают сходить с ума. Человеку требуется испытывать эмоции, чувство удовлетворения, достигать каких-либо целей. Выход может быть в виртуальной реальности.

©The Guardian

По мнению Харари, люди, не нашедшие себе применение в экономике — в реальном мире, найдут свои цели жизни в мирах виртуальных. Не зря он говорит о профессии дизайнера виртуальных миров, как об одной из популярных профессий будущего. Виртуальная реальность компенсирует бесполезному классу эмоции, которые его представители не получат в реальном мире. Видеоигры станут смыслом жизни «бесполезного класса».

Человек — придаток машин

Практически все уже уверены, что роботы и автоматизация приведут к технологической безработице. Казалось бы, тенденция налицо — прогресс в робототехнике приводит к появлению машин, которые работают лучше и быстрее человека. Есть только одно «но». Останемся мы на своих местах или нет, будут решать не инженеры, создающие первоклассных роботов, и тем более не сами роботы. Это задача экономистов. А они руководствуются только принципами экономической эффективности. И если использование труда человека будет выгоднее, чем использование роботов, то, скорее всего, именно человеку будет отдано предпочтение.

Но если раньше человек был умнее робота, то теперь в системе разделения труда он станет иметь другое преимущество, не очень, правда, почетное, спустя столько лет цивилизационного развития. Альберт Вегнер (Albert Wenger), управляющий партнер Union Square Ventures, считает, что люди сохранят конкурентное преимущество перед роботами, но только за счет того что будут обходиться работодателю дешевле, чем машины.

©The Guardian

В качестве примера Вегнер приводит лондонское такси. Чтобы водить знаменитый черный кэб по улицам британской столицы, нужно было учиться четыре года и помнить расположение всех 25 000 лондонских улиц. На экзамене требовалось по памяти проложить маршрут и при этом назвать все улицы, которые встретятся на пути. Семь из десяти студентов бросали учебу. Сейчас нет необходимости держать всю эту информацию в памяти. Это все делает программа. Даже конечный пункт маршрута вводит пользователь, если речь идет о приложении вроде Uber. Требование к квалификации водителя снижаются. Ему требуется только довезти пассажира до места назначения. Выучиться на простого водителя проще. А на менее сложную работу найдется больше претендентов. А значит, уровень заработной платы будет падать.

В целом, если машина возьмет на себя часть работы человека, говорит Венгер, то работнику будут меньше платить. И это может быть намного эффективнее с экономической точки зрения, чем полностью отказываться от человеческого труда.

Пример с таксистами не единичен. Роботы уже торгуют на бирже. IBM Watson подсказывает диагнозы и наиболее оптимальные курсы лечения, врачу остается только согласиться с компьютером или нет. Крупнейший в мире хедж-фонд Bridgewater Associates переходит под управление искусственного интеллекта, и, как планируется, через пять лет три из четырех управленческих решений в компании будет принимать суперкомпьютер. В таком сценарии все может закончиться тем, что и управление миром будет передано сверхмощному искусственному интеллекту. А человек будет только обслуживать машины и выполнять команды искусственного разума. Власть искусственного интеллекта над миром — популярный прогноз мироустройства будущего. Возможно даже, что суперкомпьютер будет к нам добр и справедлив. Ему незачем нас убивать.

Будущее без частной собственности

Материальным выражением «американской мечты» — всем известного идеала благосостояния — многие десятилетия был свой частный дом и машина для каждого взрослого члена семьи. В какой-то мере это был ориентир и для остального мира. Но, судя по всему, этот стандарт благополучной жизни уходит в прошлое вместе с возможностью большинства иметь частную собственность как таковую.

Если говорить о США, то современные исследования говорят о том, что все больше граждан этой страны в возрасте до 35 лет отказываются от приобретения недвижимости и собственного автомобиля. Эту возрастную группу уже прозвали «поколением арендаторов». Они не покупают дома даже в ипотеку, а снимают квартиры, не приобретают свои автомобили, а пользуются такси. В помощь им уже выросла целая ИТ-индустрия, ведущими представителями которой выступают такие сервисы, как Uber и Airbnb. Называется все это «экономикой совместного потребления». И это только начало.

Журналист The Guardian Бен Тарнофф (Ben Tarnoff) рисует картину будущего, которая на первый взгляд может показаться фантастической. В его видении близкого будущего экономики совместного потребления человек обходится без собственных вещей вообще. То есть речь идет не о домах, квартирах или автомобилях. С этим уже все понятно. Речь о зимнем пальто, которое летом возвращается арендодателю, о кровати, которую вы меняете на большую, если спите не один, и о других вещах, которыми вы владеете только тогда, когда они вам нужны. При условии, конечно, что у вас есть деньги, чтобы заплатить за аренду.

Впрочем, эти опасения не новы. В прошлом с меньшим энтузиазмом эту идею описал известный американский писатель-фантаст Филипп Дик в романе «Убик» (Ubik), который был опубликован в 1969 году. Главный герой живет окруженный вещами, за использование которых нужно каждый раз платить. Входная дверь, кофеварка и холодильник имеют прорезь для монетки. Если хочешь открыть дверь, нужно опустить в нее 5 центов — иначе она не откроется.

Книга написана больше чем полвека назад. Технологические решения, описанные в ней, выглядят достаточно забавно. Но на дворе уже двадцать первый век, и развившиеся технологии позволяют уже реализовать все это на достаточно продвинутом уровне.

Компания Toyota через свое финансовое подразделение разрабатывает интересное решение на основе блокчейн и технологии «умных» контрактов. Оно касается тех, кто покупает машины в кредит, но может быть распространено и на арендаторов. Если вы не внесли вовремя очередной платеж, то не сможете пользоваться вашей машиной — она просто не заведется. «Умный» контракт в действии — штрафные санкции, прописанные в нем, будут наложены на вас моментально, дистанционно и без посредничества государственных служб — судов, судебных приставов и так далее.

То же самое может быть реализовано и применительно к аренде. Ethereum Computer — проект немецкой компании Slock.it — позволяет устанавливать «умные» замки на любые вещи, от входных дверей, сдаваемых в аренду квартир до вашей стиральной машины, которую вы позволяете использовать соседям, за деньги, разуметься. Стиральная машина проработает ровно столько времени, сколько за нее заплачено, а дверь не впустит в квартиру задолжавшего квартиранта. К слову, в перспективе решения Slock.it позволят «умным» устройствам самостоятельно сдавать в аренду вещи, хозяину не придется даже общаться с арендаторами — все будет происходить автоматически.

© slock.it

Все идет к тому, что иметь собственность — это очень дорого. Если у вас что-то есть, этим надо делиться. Если у вас ничего нет, то это даже удобно: все, что вам нужно, можно взять в аренду. Опять же если есть деньги. И если есть работа. Технологии позволят еще эффективней распоряжаться своими активами. Это очень удобно. Вот только сам Тарнофф предлагает нам представить, что будет, если в какой-то момент почти сто процентов богатства общества окажется в руках горстки миллиардеров.

Личность без частной жизни

Мы все уже прекрасно понимаем, что о нас каждый день собирается информация. Собирается множеством способов. Наши поисковые запросы, данные со смартфонов, видеокамер с улиц, где мы ходим, платежи по банковским картам. Технологии уже позволяют отследить каждый наш шаг.

Уже скоро маленькими ручейками сведения о нас будут стекаться в большие базы данных, а затем подвергаться анализу. Представьте, что вы купили в обычной аптеке лекарство, курс приема которого составляет две недели. Расплатились с помощью банковской карты. За несколько дней до окончания приема лекарства сервисы контекстной рекламы станут показывать вам на всех сайтах рекламные объявления конкурирующих препаратов. Данные о покупках по вашей карте соотнесены с вами, как с пользователем Интернета. Уже не только ваше поведение в Сети, но и ваши поступки в реальной жизни будут подсказывать, какую рекламу вам нужно показывать.

С одной стороны, это делает жизнь удобной, с другой — чревато серьезными проблемами. Симсон Гарфинкель — автор книги «Все под контролем. Кто и как следит за тобой» — считает, что в будущем нам стоит опасаться не оруэлловского «Большого брата» — государства следящего за нами, — а сотен «маленьких братьев», подглядывающих за нами отовсюду. Это компании, собирающие информацию о каждом нашем шаге, каждом событии в нашей жизни: покупках, болезнях и травмах, круге общения, проблемах с законом и так далее. Сегодня, как никогда раньше, благодаря техническому прогрессу это стало возможным.  

Более того, персональная информация стала товаром, причем ходовым товаром. В своей книге Гарфинкель приводит интересный пример. Информация о финансовом состоянии одной американской семьи была продана 187 бюро кредитных историй. Но суть этой истории даже не в самом факте продажи. В связи с ошибкой налоговых органов эти сведения были недостоверны. В результате в течение семи лет банки отказывали супругам в выдаче кредитов. Фактически, семья в течение долгого времени была ограничена в правах.

Государственные структуры заботят проблемы безопасности, а бизнес ищет способ увеличить свои доходы. Как же поступить в этой ситуации человеку? Глобальное исследование The Consumer Data Value Exchange, проведенное Microsoft, показало, что 99,6% пользователей Интернета не против продавать личную информацию о себе за вознаграждение. Компания Luth Research из Сан-Диего уже готова покупать ваши данные, чтобы затем перепродавать их своим клиентам. Так может быть, в будущем продажа личной информации станет дополнительным источником дохода, например, одновременно с безусловным основным доходом? И может быть, все не так плохо? Новые технологии и новый жизненный уклад позволят решить многие проблемы, например, справиться с нехваткой ресурсов для растущего человечества. И надо только приспособиться? Вдруг нашим детям все-таки понравится такое будущее?

Популярное в

))}
Loading...
наверх