hjem › Motor › Hva skjer hvis du faller fra. Hvordan overleve et fall fra stor høyde

Hva skjer hvis du faller fra. Hvordan overleve et fall fra stor høyde

Du tror sannsynligvis at hvis du faller ned i et svart hull, vil du dø øyeblikkelig. Men i virkeligheten, tror fysikere, vil skjebnen din være mye merkeligere. Dette kan skje hvem som helst i fremtiden. Kanskje du prøver å finne en ny beboelig planet for menneskeheten, eller kanskje du bare sovnet på en lang reise. Hva skjer hvis du faller ned i et svart hull? Du kan forvente å bli knust eller revet i stykker. Men det er ikke sånn.

I det øyeblikket du går inn i et sort hull, vil virkeligheten deles i to. I den ene vil du umiddelbart bli ødelagt, og i den andre vil du bli kastet ned i et svart hull helt uskadd.

Et svart hull er et sted hvor de kjente fysikkens lover ikke gjelder. Einstein lærte oss at tyngdekraften bøyer selve rommet, deformerer det. Så hvis du tar et tett nok objekt, kan romtiden bli så buet at den folder seg inn på seg selv, og skaper et hull i selve virkelighetens stoff.

En massiv stjerne som har gått tom for drivstoff kan gi den ekstreme tettheten som trengs for å skape denne forvrengte plassen. Bøy seg under sin egen vekt og kollapser, en massiv gjenstand trekker rom-tid med seg. Gravitasjonsfeltet blir så kraftig at ikke engang lys kan slippe ut, og dømmer området der stjernen befinner seg til en dyster skjebne: et svart hull.

Den ytre grensen til et svart hull er dets hendelseshorisont, punktet der tyngdekraften motvirker lysets forsøk på å rømme. Kom for nærme og det er ingen vei tilbake.

Hendelseshorisonten brenner av energi. Kvanteeffekter ved denne grensen skaper strømmer av varme partikler som strømmer tilbake til universet. Dette er den såkalte Hawking-strålingen, oppkalt etter fysikeren Stephen Hawking som forutså dens eksistens. Etter nok tid vil det sorte hullet fordampe massen fullstendig og forsvinne.

Når du stuper inn i et svart hull, vil du oppdage at rommet blir mer og mer buet til selve midten blir uendelig buet. Dette er singulariteten. Rom og tid slutter å gi mening, og fysikkens lover slik vi kjenner dem, som krever rom og tid, gjelder ikke lenger.

Hva skjer ved singulariteten? Ingen vet. Et annet univers? Glemsel? Svever Matthew McConaughey på den andre siden av bokhyllene? Mysterium.

Hva skjer hvis du ved et uhell faller inn i en av disse kosmiske avvikene? Først, la oss spørre romkompisen din – la oss kalle henne Anna – som ser forskrekket på mens du svømmer mot det sorte hullet mens hun holder seg på trygg avstand. Hun observerer merkelige ting.

Hvis du akselererer mot hendelseshorisonten, ser Anna deg strukket og forvrengt, som om hun så på deg gjennom et gigantisk forstørrelsesglass. I tillegg, jo nærmere du kommer horisonten, jo mer bremser bevegelsene dine.

Du kan ikke rope fordi det ikke er luft i verdensrommet, men du kan prøve å signalisere en morsemelding til Anna med lyset fra iPhone (det finnes til og med en app for det). Ordene dine vil imidlertid nå henne mer og langsommere ettersom lysbølgene strekkes til lavere og rødere frekvenser: "Ok, ok, ok...".

Når du kommer til horisonten vil Anna se at du er frossen, som om noen trykket på pauseknappen. Du vil bli innprentet der, immobilisert og strukket over hele overflaten av horisonten, ettersom den økende varmen begynner å konsumere deg.

I følge Anna blir du sakte slettet av tøyningen av rommet, tidens stans og varmen fra Hawking-stråling. Før du stuper inn i mørket til et sort hull, vil du bli til aske.

Men før vi begynner å planlegge begravelsen, la oss glemme Anna og se denne skumle scenen fra ditt synspunkt. Og vet du hva som skjer her? Ingenting.

Du flyter rett inn i naturens mest skumle manifestasjon uten å få en støt eller et blåmerke - og du blir absolutt ikke strukket, bremset eller stekt av stråling. Fordi du er i fritt fall og ikke opplever tyngdekraften: Einstein kalte dette «den lykkeligste tanken».

Begivenhetshorisonten er tross alt ikke en murvegg som flyter i rommet. Dette er en artefakt av perspektiv. En observatør som forblir utenfor det sorte hullet kan ikke se gjennom det, men det er ikke ditt problem. Horisonten eksisterer ikke for deg.

Hvis det sorte hullet var mindre, ville du ha problemer. Tyngdekraften ville være mye sterkere ved føttene dine enn ved hodet, og ville strekke deg ut som spaghetti. Men heldigvis for deg er det et stort svart hull, millioner av ganger mer massivt enn solen, så kreftene som vil spaghettifisere deg er svake nok til å bli ignorert.

Dessuten, i et stort nok svart hull, kan du leve resten av livet ditt og deretter dø i en singularitet.

Hvor normalt dette livet vil være er et stort spørsmål, med tanke på at du mot din vilje ble sugd inn i et gap i rom-tidskontinuumet og det er ingen vei tilbake.

Men hvis du tenker på det, kjenner vi alle denne følelsen, fra opplevelsen av å kommunisere ikke med rom, men med tid. Tiden går bare fremover, aldri bakover, og suger oss inn mot vår vilje, og etterlater ingen sjanse for retrett.

Dette er ikke bare en analogi. Svarte hull forvrenger rom og tid til en så ekstrem tilstand at inne i det sorte hullets hendelseshorisont bytter rom og tid faktisk roller. I virkeligheten er det tiden som suger deg inn i singulariteten. Du kan ikke snu og gå bort fra et svart hull like mye som du kan snu og gå tilbake til fortiden.

På dette tidspunktet vil du spørre deg selv: hva er galt med Anna? Hvis du fryser inne i et svart hull, omgitt av tomt rom, hvorfor ser partneren din deg brenne opp i stråling ved hendelseshorisonten? Hallusinasjoner?

Faktisk er Anna ved perfekt helse. Fra hennes ståsted brant du virkelig ut i horisonten. Dette er ikke en illusjon. Hun kan til og med samle asken din og sende den hjem.

Faktisk krever naturlovene at du holder deg utenfor det sorte hullet, sett fra Annas ståsted. Dette er fordi kvantefysikk krever at informasjon ikke forsvinner eller går tapt. Hver bit av informasjon som indikerer din eksistens må forbli utenfor horisonten slik at Annas fysikklover ikke blir brutt.

På den annen side krever fysikkens lover også at du seiler over horisonten uten å kollidere med varme partikler eller noe utenom det vanlige. Ellers vil du bryte med Einsteins "lykkeligste tanke" og hans generelle relativitetsteori.

Så, fysikkens lover krever at du samtidig er utenfor det sorte hullet som en haug med aske og inne i det sorte hullet, i live og frisk. Og det er også fysikkens tredje lov, som sier at informasjon ikke kan klones. Du må være på to steder, men det kan bare være ett eksemplar av deg.

På en eller annen måte fører fysikkens lover oss til en konklusjon som virker ganske meningsløs. Fysikere kaller dette puslespillet for informasjonsparadokset for det svarte hull. Heldigvis fant de på 1990-tallet en måte å løse det på.

Leonard Susskind konkluderte med at det ikke er noe paradoks fordi ingen ser kopien din. Anna ser bare én kopi av deg. Du ser bare én kopi av deg selv. Du og Anna vil aldri kunne sammenligne dem (og observasjonene dine også). Og det er ingen tredje observatør som samtidig kan observere det sorte hullet fra innsiden og utsiden. Så ingen fysiske lover brytes.

Men du vil sannsynligvis gjerne vite hvem sin historie er sann. Er du død eller levende? Hvis sorte hull har lært oss noe, er det at det rett og slett ikke finnes noe svar på dette spørsmålet. Virkeligheten avhenger av hvem du spør. Det er Annas virkelighet og din virkelighet. Det er alt.

Det har de i hvert fall tenkt lenge. Sommeren 2012 unnfanget fysikerne Ahmed Almheiri, Donald Marolf, Joe Polchinski og James Sully, samlet kjent som AMPS, et tankeeksperiment som truet med å snu alt vi hadde samlet om sorte hull.

De foreslo at Susskinds løsning er basert på ideen om at enhver uoverensstemmelse mellom deg og Anna formidles av hendelseshorisonten. Det spiller ingen rolle om Anna så en mislykket versjon av deg som ble revet i stykker av Hawking-stråling, for horisonten hindrer henne i å se en annen versjon av deg flyte i et svart hull.

Men hva om det var en måte for henne å vite hva som var på den andre siden av horisonten uten å krysse den?

Vanlig relativitetsteori vil si «nei-nei», men kvantemekanikken gjør reglene litt slørete. Anna kunne se utover horisonten ved å bruke et lite triks som Einstein kalte «skummel handling på avstand».

Dette skjer når to sett med partikler, separert i rommet, blir på mystisk vis «viklet inn». De er en del av en enkelt usynlig helhet, så informasjonen som beskriver dem er på mystisk vis knyttet til dem.

Ideen til AMPS er basert på dette fenomenet. La oss si at Anna henter litt informasjon fra horisonten – la oss kalle henne A.

Hvis historien hennes er riktig, og du allerede har dratt til en bedre verden, bør A, øset opp i Hawking-stråling utenfor det sorte hullet, bli viklet inn med en annen informasjon B, som også er en del av den varme strålingsskyen .

På den annen side, hvis historien din er korrekt og du lever i beste velgående på den andre siden av hendelseshorisonten, så må A vikles inn med en annen informasjon C, som er et sted inne i det sorte hullet. Men her er tingen: hver informasjonsbit kan bare forveksles én gang. Det følger at A kan vikles inn med enten B eller C, men ikke begge deler.

Så Anna tar partikkel A og legger den inn i en manuell dekodingsmaskin for sammenfiltring, som forteller henne svaret: B eller C.

Hvis svaret er C, vinner historien din, men kvantemekanikkens lover er brutt. Hvis A er viklet sammen med C, som er dypt inne i et svart hull, så går denne informasjonen tapt for Anna for alltid. Dette bryter med kvanteloven om umuligheten av å miste informasjon.

Det forlater B. Hvis Annas dekodingsmaskin finner at A er viklet inn i B, vinner Anna og generell relativitetsteori taper. Hvis A er viklet sammen med B, vil Annas historie være den eneste sanne historien, noe som betyr at du faktisk brant til aske. I stedet for å seile rett over horisonten, som relativiteten tilsier, vil du møte en flammende vegg av ild.

Så vi er tilbake der vi startet: hva skjer når du faller ned i et svart hull? Glir du deg gjennom det og lever et normalt liv, takket være en virkelighet som merkelig nok er avhengig av observatøren? Eller nærmer du deg horisonten til et sort hull bare for å møte en dødelig vegg av ild?

Ingen vet svaret, og det er grunnen til at dette spørsmålet har blitt et av de mest kontroversielle innen grunnleggende fysikk.

I mer enn hundre år har fysikere forsøkt å forene generell relativitetsteori med kvantemekanikk, og trodd at en av dem til slutt må vike. Løsningen på paradokset til den nevnte veggen av ild bør peke på en vinner, samt lede oss til en enda dypere teori om universet.

En ledetråd kan ligge i Annas dekodingsmaskin. Å finne ut hvilken av de andre informasjonsbitene som er viklet inn i A er en ekstremt vanskelig oppgave. Så fysikerne Daniel Harlow fra Princeton University i New Jersey og Patrick Hayden fra Stanford University i California bestemte seg for å finne ut hvor lang tid det ville ta å dekode.

I 2013 regnet de ut at selv med den raskeste datamaskinen som kunne eksistere, ville det ta Anna utrolig lang tid å tyde forviklingen. Innen hun finner svaret, vil det sorte hullet for lengst ha fordampet, forsvunnet fra universet og tatt med seg mysteriet om den dødelige ildveggen.

Hvis dette er sant, kan problemets komplekse kompleksitet hindre Anna i å finne ut hvem sin historie er sann. Begge historiene ville forbli like sanne, fysikkens lover intakte, virkeligheten avhengig av observatøren, og ingen i fare for å bli fortært av en mur av ild.

Det gir også fysikere noe nytt å tenke på: de fristende sammenhengene mellom komplekse beregninger (som de Anna ikke kan gjøre) og rom-tid. Kanskje det er noe mer som lurer her et sted.

Dette er sorte hull. De er ikke bare irriterende hindringer for romreisende. De er også teoretiske laboratorier som presser fysikkens lover til et febernivå og tar de subtile nyansene i universet vårt til et slikt nivå at de ikke lenger kan ignoreres.

Hvis virkelighetens sanne natur gjemmer seg et sted, er det beste stedet å lete etter det et svart hull. Riktignok er det bedre å se fra innsiden. La oss sende Anna, nå er det hennes tur.

Hva skjer hvis du faller ned i et svart hull?
Ilya Khel

MOSKVA, 10. november – RIA Novosti, Olga Kolentsova. Banen til en fallende person, lengden på flyturen og landingsstedet avhenger av mange forhold. Rettsmedisinske eksperter kan fastslå omstendighetene ved fallet basert på skadens art. Å vite hvordan menneskekroppen oppfører seg under flukt kan ikke bare bidra til å løse forbrytelser, men også redusere alvorlighetsgraden av skader.

Fall kan være "aktive" eller "passive". I det første tilfellet blir en person akselerert av en ekstern kraft (for eksempel ble han dyttet) eller av seg selv (ved å hoppe eller skyve av fra en vinduskarm). Et "passivt fall" skjer uten ytterligere akselerasjon - for eksempel når du faller ned fra et tak.

I begge tilfeller, under flyturen, kan kroppen endre posisjon og også avvike fra vinkelrett som forbinder punktet der fallet begynte og landingsstedet. Dette skjer på grunn av gjensidig bevegelse av kroppsdeler som har forskjellige masser og volum, samt på grunn av rotasjonen av kroppen rundt tyngdepunktet eller treffpunktet med hindringer. Denne faktoren avhenger av kroppstypen - høyde, vekt, individuelle egenskaper, så vel som av startposisjonen, fallhøyden, banen, tilstedeværelsen av akselererende kraft og anvendelsespunktet.

Det første trykket øker ikke alltid flyavstanden. Jo nærmere tyngdepunktet (det ligger i navleområdet) akselerasjonskraften påføres, jo lenger flyr kroppen fra perpendikulæren. Motsatt er et støt godt over eller under tyngdepunktet vanligvis ledsaget av en nedadgående bevegelse i en rett linje, og kroppen lander i skjæringspunktet mellom fallets perpendikulær med treffplanet, eller til og med foran det (hvis utgangspunktet var en utstikkende del av bygningen).

Hvis et legeme faller fra en vertikal posisjon uten ytterligere akselerasjon, flyr det langs en parabel, og treffpunktet med overflaten er alltid lenger enn vinkelrett på fallet. Størrelsen på avviket i slike tilfeller avhenger av høyden.

Forskerne fant at når en mannequin faller, roterer den rundt tyngdepunktet i frontplanet. Antall omdreininger avhenger av høyden. Faller fra syv til åtte meter (tredje etasje), snur han 180° og treffer bakken med hodet; å fly fra en høyde på ti til elleve meter (fjerde etasje) resulterer i en rotasjon på 270°, hvoretter personen lander på ryggen.

Kraften til støtet ved landing avhenger av kroppens vekt og bevegelseshastigheten. Dessuten påvirker ikke selve massen hastigheten på noen måte. Ulik fallhastighet for kropper med forskjellig masse er forbundet med luftmotstand, som selvfølgelig vil være større for en fjær enn for en vekt. Hvis menneskekroppen er i ro før flyturen, vil hastigheten på bevegelsen avhenge av høyden og akselerasjonen av fritt fall. Sistnevnte verdi avhenger av nivået som objektet i utgangspunktet befinner seg på, men den er så ubetydelig at denne endringen vanligvis neglisjeres. I praksis bestemmes hastigheten på en kropps flytur av høyden.

Alvorlighetsgraden av skadene er direkte relatert til fallets hastighet, og ikke til høyden. Under flukt prøver en person instinktivt å klamre seg til grener eller balkonger for å bremse seg selv. Selvfølgelig kan dette forårsake ytterligere skader, men det vil dempe skadene ved den endelige sammenstøtet med bakken.

Høy hastighet oppnås når du faller fra et raskt bevegelig objekt. Når vi faller av en sykkel eller hopper ut av en bil, mottar kroppen hastigheten til det kjøretøyet og streber etter å bevege seg fremover. Dette er hvordan treghet fungerer - egenskapen til en kropp å forbli i en tilstand av hvile eller jevn lineær bevegelse i fravær av ytre påvirkninger (luftmotstand eller friksjon). På grunn av treghet flyr vi fremover når kjøretøyet plutselig stopper.

I tilfelle et tvunget hopp kan du velge retningen du vil hoppe i. Fysikken sier at det er bedre å hoppe bakover for å redusere hastigheten man får fra et objekt i bevegelse. Men i alle fall er det en trussel om å falle, siden den øvre delen av kroppen fortsatt vil bevege seg når bena allerede har stoppet og berører bakken. Derfor er det tryggere å falle i retning av toget enn å falle bakover - i dette tilfellet setter en person føttene frem (eller løper noen få skritt), og forhindrer et fall. Når du hopper bakover, vil denne sparebevegelsen ikke forekomme og sannsynligheten for skade blir høyere. I tillegg, når han hopper fremover, legger en person hendene foran seg og svekker slagets kraft. Men hvis du trenger å kaste bagasje ut av toget, er det bedre å gjøre det mot togets bevegelse.

Skader forårsaket av et fall avhenger både av fysikkens lover og strukturen til menneskekroppen. Siden kroppsvev er elastisk, har ulik elastisitet og motstand, og enkelte deler av kroppen kan bevege seg, reduserer dette kraften til støtet betydelig. Men den kan selvfølgelig svekkes ved å bøye lemmene elastisk og samtidig lande på flere punkter.

Venner, la oss være ærlige, vi hadde ikke tid til å skrive noe interessant, så vi vil bruke noen andres arbeid :) På Internett kom vi over en utmerket artikkel som beskriver på et tilgjengelig språk et av nøkkelmysteriene til teoretisk fysikk . Vi bestemte oss for å presentere dette materialet i sin helhet, fordi det er forfatterens originale stil som gjør det spesielt fascinerende. Vi håper den vil appellere til de som er interessert i universets mysterier.

Så, hva skjer hvis du faller ned i et svart hull?