- •1.Основные отличия научного способа познания окружающего мира от мифологического, религиозного, художественного, философского
- •3.Наука как особая форма культуры, социальные функции науки.
- •4.Характерные особенности эмпирического и теоритического уровней научных исследований.
- •6.Роль естествознания в формировании научной картины мира и его вклад в развитие культуры мышления человечества.
- •7.Естествознание как феномен общечеловеческой культуры. Фундамен-тальные естественнонаучные направления: предмет и методы исследо-вания.
- •8.Причины, по которым знания, накопленные древними цивилизациями Вавилона, Египта, Китая, не могут считаться научными.
- •9.Природные и социальные катаклизмы, способствовавшие зарождению истоков научного знания в Древней Греции.
- •10.Принципы и правила истинного познания, заложенные Фалесом Милет-ским. Поиск первоначал и концепция атомистики (Левкипп и Демокрит).
- •12.Основы учения о движении тел по Аристотелю. Первая система мироздания Аристотеля – Птолемея.
- •14.Причины угасания интереса к научному знанию, расцвет монотеистических религий, роль арабских и восточных народов в сохранении и развитии древнегреческих знаний
- •15.Причины разработки критериев научного знания в Средние века. По-следующие вехи в развитии научного метода, его составляющие и его творцы
- •20.Типы и механизмы фундаментальных взаимодействий в природе.
- •21.Проявления фундаментальных взаимодействий в механике, термодинамике, ядерной физике, химии, космологии.
- •22.Проявления фундаментальных взаимодействий и структурные уровни организации материи.
- •26.Специфика законов природы в физике, химии, биологии, геологии, космологии.
- •27.Базовые принципы, лежащие в основе картин мироздания от Аристотеля до наших дней.
- •32.Современная реализация атомистической концепции Левкиппа – Демокрита. Поколения кварков и лептонов. Промежуточные бозоны как переносчики фундаментальных взаимодействий.
- •34.Строение химических элементов, синтез трансурановых элементов.
- •35.Атомно-молекулярный «конструктор» строения вещества. Различие физического и химического подходов в изучении свойств вещества.
- •40.Основные задачи космологии. Решение вопроса о происхождении Вселенной на разных этапах развития цивилизации.
- •41.Физические теории, послужившие основой для создания теории «горячей» Вселенной г.А. Гамова.
- •42.Причины незначительной продолжительности во время начальных «эр» и «эпох» в истории Вселенной.
- •43.Основные события, происходившие в эру квантовой гравитации. Проблемы «моделирования» этих процессов и явлений.
- •44.Объяснить с энергетической точки зрения, почему Эпоха адронов предшествовала Эпохе лептонов.
- •45.Энергии (температуры), при которых произошло отделение излучения от вещества, и Вселенная стала «прозрачной».
- •46.Строительный материал для формирования крупномасштабной структуры Вселенной.
- •47.Основные этапы эволюции звезды, источники энергии звезд. Звезды как «фабрики химических элементов».
- •49.Cвойства черных дыр и их обнаружения себя во Вселенной.
- •50.Наблюдаемые факты, подтверждающие теорию «горячей» Вселенной.
- •51.Методы определения химического состава звезд и планет. Наиболее распространенные химические элементы во Вселенной.
49.Cвойства черных дыр и их обнаружения себя во Вселенной.
Телескоп им. Хаббла был запущен в 1990 году, и с тех пор с его помощью было сделано немало наблюдений различных кандидатов в черные дыры, включая показанную на фотографии ниже предполагаемую черную дыру в центре галактики NGC 6251. Однако само понятие черной дыры зародилось в теоретической физике значительно раньше, еще до того, как были начаты первые такие поиски возможных кандидатов в черные дыры. Разработка Эйнштейном его Общей Теории Относительности дала физикам тот необходимый математический аппарат, с помощью которого можно описать гравитационную силу с учетом постоянства скорости света. Большая часть того, что, как мы считаем, мы знаем о черных дырах, пришло как раз из теоретических моделей в Общей теории относительности.
Но для того, чтобы наблюдать черные дыры в Природе, необходимо знать, как такие абстрактные теоретические модели переходят в то, что мы можем наблюдать во Вселенной.
Абстрактные черные дыры
В абстрактных моделях черных дыр, черные дыры изучаются, как будто бы во всей Вселенной есть только конкретная данная черная дыра. Используя это предположение можно использовать математический аппарат теории относительности и можно делать предсказания относительно поведения черных дыр. При этом получаемые предсказания очень полезны в понимании наблюдаемых свойств наблюдаемых черных дыр. Кроме того, многие вещи про черные дыры можно узнать только используя математический аппарат, поскольку вряд ли мы когда сможем узнать их в прямых измерениях.
В рамках общей теории относительности пути распространения света можно вычислить для различного распределения вещества и энергии используя так называемые уравнения геодезических. Решения уравнения геодезических представляют собой путь, по которому будет двигаться свободно падающая тестовая частица. Например, футбольный мяч, после того, как его пнул футболист но до того, как он ударится о что-либо, будет свободно падающей частицей и будет двигаться по геодезической в пространстве-времени.
Свет движется в пространстве-времени как раз по геодезическим. Когда геодезическая пересекает горизонт событий черной дыры, она уже не вернется назад. И тогда во Вселенной, в которой плотность энергии никогда не бывает отрицательной, такое поведение света ведет математически в двум важным свойствам черных дыр:
площадь горизонта событий черной дыры может только возрастать и не может убывать. Это также означает, что две черные дыры могут слиться в одну большую, но одна черная дыра не может распасться на две более мелкие.
гравитационный потенциал на горизонте событий постоянен, он равновелик в каждой точке горизонта событий.
Имейте в виду - в соответствии с первым свойством черная дыра не может распадаться или даже исчезать, равно как и распадаться на более мелкие черные дыры. Однако это изменится, когда добавим квантовую механику в теорию в следующей части.
Наблюдаемые черные дыры
Если черная дыра "захватывает" весь свет, попадающий на нее и не выпускает его наружу, как вообще можно надеяться ее увидеть?
В абстрактных теоретических моделях черных дыр они рассматриваются как будто во всей Вселенной есть только одна эта черная дыра. Однако в нашей реальной Вселенной есть пыль и газ, а также звезды, планеты и галактики. И когда пыль и газ падают на черную дыру, то они так быстро приближаются к горизонту событий, что атомы ионизируются и испускают свет, который улетает не пересекая горизонт событий.
Таким образом астрономы и астрофизики обнаруживают черные дыры именно с помощью такого света, который может придти только от вещества, падающего на нечто, что может быть только черной дырой, но не нормально гравитирующего массивного объекта типа звезды.
Однако зачастую этот свет довольно трудно увидеть - вокруг черных дыр часто бывают облака межзвездной пыли, которые скрывают от нас многие особенности черных дыр.