Что такое «Калькуттская чёрная дыра»?

1756 год, разгорается семилетняя война, которую многие историки считают «настоящей Первой Мировой войной». Воюют с одной стороны Англия, Пруссия, Британская Ост-Индская компания, ирокезы и гуроны Северной Америки; с другой стороны – Франция, Россия, Швеция, Австро-Венгрия, индейские племена делаваров и чероки... Кровопролитные сражения идут в Европе, в Канаде и в Индии.

Как раз Индия нас и интересует. 16 июня 1756 года набоб (правитель) Бенгалии, жестокий Сирадж уд-Даула, во главе 30-тысячного войска атакует части Британской Ост-Индской компании в Форте Уильям (город Калькутта). Силы бенгальцев многократно превосходят силы англичан, и командование приказывает отступать. Прикрывать отход остаётся только отряд из 146 солдат во главе с гражданским чиновником Джоном Холуэллом. К вечеру 20 июня отряд решает сдаться. Во время личной встречи Сирадж уд-Даула даёт Холуэллу «честное слово солдата, что никому из сдавшихся не будет причинён вред». Британцы сдались.

В Форте Уильям была гауптвахта, карцер для провинившихся солдат – именно её бойцы гарнизона в шутку называли «Чёрной дырой». Это была небольшая (примерно 4 на 5 метров) камера с двумя маленькими окнами.

Бенгальцы загнали пленных в эту камеру – все 146 человек! Стояли страшная жара и духота, люди мучились в жестокой давке (конвоиры с трудом сумели запереть дверь!). Конвоирам предлагали крупную взятку (2 тысячи рупий) за то, чтобы они позволили людям занять другое, более просторное помещение. Но страх конвоиров перед своим жестоким командиром был сильнее жадности... Люди кричали и просили воды, теряли сознание, те, кто оказался в глубине камеры, в поисках воздуха пытались прорваться к окнам...

Только в 6 часов утра камеру приказали открыть. Из 146 пленных в живых осталось только 23 человека.

Бенгальский набоб, когда ему доложили о трагедии, «выразил своё сожаление» и приказал выдать англичанам по стакану воды. Впрочем, сам Сирадж уд-Даула не сумел продержаться в Калькутте даже года. Летом 1757 года в битве при Пэласи бенгальцы были разгромлены англичанами, сам набоб был свергнут с престола и казнён – в том числе за дикую историю с «Чёрной дырой».

В физике первым о «чёрных дырах» заговорили англичанин Джон Митчелл (в 1784 году) и француз Пьер Лаплас (в 1799 году). Анализируя закон всемирного тяготения Ньютона, учёные пришли к выводу, что если некий объект сжимать «всё плотнее и плотнее», в конце концов сила гравитационного поля станет настолько высокой, что ничто – даже свет! – никогда не сможет оттуда вырваться. Похоже на «Чёрную дыру» Калькутты, не правда ли?

Часто думают, что чёрная дыра обязательно должна быть очень тяжёлой – нет, не верно! Физическая чёрная дыра должна быть очень плотной, а это вовсе не одно и то же. Скажем, если бы мы смогли «сжать» нашу Землю в шарик с радиусом примерно в 1 сантиметр, то превратили бы её в чёрную дыру! Чтобы превратить в чёрную дыру Солнце, его нужно сжать примерно до размеров с радиусом в 3 километра.

Современная астрономия утверждает, что любая звезда с массой, превышающей примерно 10 масс нашего Солнца, в конце своей «жизни» сперва взорвётся в виде ослепительной сверхновой, а затем превратится в чёрную дыру – удивительнейший объект, в котором вся масса «стиснута» в одну точку, даже не имеющую размеров! Снаружи будет виден только горизонт событий – абсолютно чёрная «тень», как бы существующая и не существующая одновременно. Это не жидкость, не газ, не твёрдая поверхность, вообще не вещество и не поле! Это видимое глазом искажение пространства-времени...

Опасны ли чёрные дыры для путешествий в космосе? Ещё как. Во-первых из чёрной дыры «нет возврата», это «билет в один конец». Если космический аппарат сумел бы попасть внутрь горизонта событий, то возврата назад у него не будет. Никогда и никаким образом. Вторая опасность чёрной дыры – её колоссальные разрушающие всё и вся приливные силы.

Механизм возникновения приливной силы чрезвычайно прост – согласно закону всемирного тяготения, сила притяжения зависит от расстояния между массами. Представим себе гантель, а лучше штангу, с одной стороны, и массивное тело (планета Земля) с другой. Длина грифа спортивной штанги – 2 метра, допустим каждый диск весит по 50 кг. Расположим штангу «горизонтально» – так, чтобы один диск был к притягивающему телу ближе второго. Тогда гравитация будет действовать на «ближний» диск чуть сильнее «дальнего», и сама собой возникнет сила, стремящаяся нашу штангу растянуть вдоль. Та самая приливная сила.

В общем имейте в виду – гравитация это не только притяжение одного объекта к другому. Это всегда ещё и стремление объект «вытянуть», «деформировать» вдоль линий гравитационного поля – приливная сила.

Скажем, если у нас есть звезда с массой как у Солнца, которая превращается в чёрную дыру и достигла радиуса в 3 километра. Тогда по всё тем же формулам сила приливного ускорения «между головой и ногами» на расстоянии в 100 километров от поверхности звезды составит... приблизительно 50 миллионов сантиметров на секунду в квадрате, то есть в 51 тысячу раз сильнее земного тяготения! К горизонту событий такой чёрной дыры невозможно подлететь – и вас, и ваш звездолёт неминуемо «разложит на молекулы» ещё за сотни километров до цели.

И напоследок коварный вопрос: а насколько опасна для человека супермассивная чёрная дыра – примерно такая, какая расположена в центре нашей Галактики? С массой в 100 миллионов раз больше, чем у Солнца?

Обычная логика говорит нам, что если уж маленькая (3 километра радиусом!) чёрная дыра порвёт звездолёт, «как Тузик грелку», то уж супермассивная... А вот и сюрприз! Математика и физика утверждают обратное! В 100 километрах от поверхности такой колоссальной чёрной дыры приливное ускорение будет равно... ничтожным 2 десятитысячным долям сантиметра на секунду в квадрате!

Следует ли отсюда вывод, что супермассивная чёрная дыра не так смертельно опасна, как обыкновенная? Вот и нет! Опасна она ничуть не меньше – но намного более «коварна» в сравнении с маленькой чёрной дырой. Космонавт (или другое тело) может «провалиться» в такую чёрную дыру, даже не чихнув и вообще ничего не заметив... Однако «возврат обратно» будет абсолютно невозможен, несмотря на всю «мягкость» падения! Невероятно, но это так!