Черные дыры и кротовые норы в общей теории относительности

1. И кротовые норы

И

2. Первое знакомство с черной дырой

• 1795 г. Пьер-Симон Лаплас (1749 —
1827)
2

3. Теория относительности

Специальная теория
относительности
(СТО; 1905 г.)
Общая теория
относительности
(ОТО; 1915 — 1916 гг.)
Альберт Эйнштейн
1879 — 1955
3

4. Преобразования Галилея

Галилео Галилей
(1564 — 1642)

5. Истоки СТО

Уравнения Максвелла
Гипотеза Эфира
Эксперименты по
обнаружению скорости
Земли относительно
Эфира
Джемс Клерк
Максвелл
(1831 — 1879)
5

6. Основные постулаты СТО

Принцип относительности Эйнштейна:
Все законы физики во всех инерциальных системах отсчета
имеют один и тот же вид
Постоянство скорости света:
Скорость света не зависит от скорости движения источника
и во всех инерциальных системах отсчета одинакова
6

7. Преобразования Лоренца

Преобразования
Галилея
Преобразования Лоренца

8. Следствия преобразований Лоренца

9. Парадоксы СТО

Парадокс близнецов
9

10. Путешествие с постоянным ускорением

a g 10 м / c
2
x
T 0 30
2500
2000
1500
1000
500
5
10
t
15
20
25
30
T 0 30
5000
4000
3000
2000
1000
5
10
15
20
25
30

11. Основные идеи ОТО

ОТО — Релятивистская теория гравитации
Закон всемирного тяготения
Исаак Ньютон
(1643 — 1727)
Альберт Эйнштейн
(1879 — 1955)
11

12. Принцип эквивалентности

mI a mG g
mG mI
10 12
mI

13. Гравитация

Искривление
Гравитация
пространства-времени
13

14. Уравнения Эйнштейна

здесь
— Эйнштейновская гравитационная постоянная
Отклонение луча света
1,75' '

15. Орбиты планет

16. Гравитационные линзы

17. Черные дыры

Решение Шварцшильда (1916 г.)
К.Шварцшильд
(1873-1916)

18. Геометрия Шварцшильда

18

19. Падение в черную дыру

20. Геометрия Шварцшильда

Приливные силы
20

21. Путешествие к черной дыре

21

22.

22

23.

23

24.

25. Эволюция звезд (продолжение)

26. Пульсары

• 1968 год (Крабовидная туманность)
• Нейтронная звезда R ~ 15 – 20 км

27. «У черной дыры нет волос»

Черные дыры
полностью
характеризуются
следующими
параметрами:
1. Массой
2. Электрическим
зарядом
3. Моментом импульса
27

28. Вращающиеся черные дыры (Керр, 1963)

28

29. Вращающиеся черные дыры (Практическое применение)

30.

31. Поиски черных дыр

31

32. Большой Адронный Коллайдер

Ученый мир замер в ожидании: сегодня,
всего через несколько часов на границе
Швейцарии и Франции будет запущен
самый крупный из когда-либо
существовавших ускорителей элементарных
частиц — Большой Адронный Коллайдер.
Научные пессимисты считают, что в его
недрах может быть создана «черная дыра»
— объект со сверхбольшой гравитацией,
способный уничтожить планету.
32

33. БАК

• Суммарная энергия
33

34. Кротовые норы

Кротовые норы ─ это объекты (точные
решения) со следующими свойствами:
Нет сингулярностей
Нет горизонтов
Приливные силы всюду конечны
Они соединяют либо
два асимптотически плоских
пространства, либо две области
одного и того же пространства

35. Кротовая нора, соединяющая два асимптотически плоских пространства

36.

Кротовая нора, соединяющая
две области одного и того же
пространства

37. Решение Шварцшильда как кротовая нора

• L. Flamm (1916)
• A. Einstein & N. Rosen (1935)

38. Непроходимая «кротовая нора»

39. Проходимые кротовые норы

• Простейшая кротовая нора Торна─
Морриса
• 1)

40. Различные типы кротовых нор

41. Как в принципе можно обнаружить кротовую нору

• наблюдение отдаленных областей Вселенной
сквозь горловину ;
• специфические виды ускорения заряженных
частиц и формы струй вещества за счет
радиальных магнитных полей;
• особые характеристики орбит пробных тел
вблизи устьев КН;
• (линзирование) вблизи КН.

42.

„Das ewig Unverstehbare
an der Welt ist, dass man
sie verstehen kann”
(А. Einstein)
Спасибо за внимание !
42