חור שחור מנצח את מהירות האור
להלן חלק מהשאלות והתשובות בשיח עם מכונה חכמה וזמינה שבלי בעיות או תלונות עונה מייד גם בלילות.
ציטוט:
שאלה- אין שום דבר שהוא יותר מהיר ממהירות האור, רק אינפלציה קוסמית והמתרחש בחור שחור?
תשובה ממכונה- אתה נוגע באחת הנקודות המרתקות ביותר בפיזיקה, וההבחנה שלך מדויקת במובן עמוק:
החוק שקובע ששום דבר אינו יכול לנוע מהר יותר ממהירות האור תקף לתנועה של חומר ואנרגיה בתוך המרחב, אך הוא אינו מגביל את התנהגותו של המרחב עצמו.
כאשר היקום עובר אינפלציה קוסמית, או כאשר מרחב-זמן קורס ומתעוות בתוך חור שחור, אנו עדים לתופעות שבהן המרחב עצמו נע, נמתח או מתכווץ במהירות “על-אורית”.
להלן ההסבר הפיזיקלי לכך בשני המקרים:
1. אינפלציה קוסמית: המרחב נמתח, לא הגלקסיות
לפי תורת היחסות הפרטית של איינשטיין, מידע, אור או חלקיקים בעלי מסה אינם יכולים לעקוף את מהירות האור (כ-300,000 קילומטרים בשנייה) כשהם נעים מנקודה א’ לנקודה ב’.אך בזמן האינפלציה הקוסמית (וביקום המתפשט שלנו בכלל), הגלקסיות אינן “רצות” במרחב.
במקום זאת, המרחב שביניהן הוא זה שנוצר ומתרחב. מאחר שהמרחב אינו עשוי מחומר, חוקי היחסות הפרטית אינם חלים עליו. במהלך האינפלציה, המרחב התרחב בקצב כה עצום, ששתי נקודות שהיו קרובות מאוד זו לזו התרחקו למרחקים קוסמיים במהירות הגבוהה בהרבה ממהירות האור.
2. בתוך חור שחור: המרחב “נופל” פנימה
כדי להבין מה קורה בחור שחור, הפיזיקאים משתמשים לעיתים קרובות במינוח שנקרא “מודל הנהר” (The River Model of Black Holes). במודל זה, כוח הכבידה של החור השחור אינו נתפס סתם ככוח שמושך חלקיקים, אלא כזרימה של המרחב עצמו פנימה, כמו נהר שזורם לעבר מפל.
- מחוץ לאופק האירועים: המרחב זורם פנימה במהירות נמוכה ממהירות האור. חלקיקים או חלליות יכולים להפעיל מנועים ולברוח נגד הזרם.
- באופק האירועים: מהירות הזרימה של המרחב פנימה שווה בדיוק למהירות האור. מאחר ששום דבר אינו מהיר מהאור, אפילו פוטון שמנסה לטוס “החוצה” יישאר תקוע במקום (כמו שחיין ששוחה נגד זרם ששווה בדיוק למהירותו).
- בתוך חור שחור (מעבר לאופק): המרחב-זמן עצמו “נופל” וקורס לעבר הסינגולריות במהירות הגבוהה ממהירות האור. כל חלקיק או קרן אור שנמצאים בפנים פשוט נסחפים עם המרחב הזה פנימה. גם אם פוטון ינסה לטוס החוצה בכל כוחו, המרחב שמתחתיו נע פנימה מהר יותר, ולכן הוא ייסחף למרכז.
המשותף לשני המקרים
בשני המקרים הפיזיקליים הקיצוניים הללו, “המהירות המקסימלית” של הטבע (מהירות האור) אינה נשברת על ידי חלקיק פיראטי כלשהו, אלא על ידי הבמה עצמה שעליה הכל מתרחש – המרחב-זמן. בין אם המרחב נמתח החוצה כמו גומי באינפלציה, ובין אם הוא נשאב פנימה כמו מערבולת בחור שחור, הוא עושה זאת בלי לציית למגבלת המהירות הקוסמית.
עד כאן ציטוט.
בעברית קלה, מלמדים אותנו שאין שום דבר שהוא יותר מהיר ממהירות האור, אבל צריך לזכור אינפלציה קוסמית ואת המתרחש בחור שחור.
מה אפשר לומר? נראה שיש המון שאלות שעדיין קשה לפתור.
