Понятие чёрной дыры известно всем - от школьника до людей преклонного возраста, оно используется в научной и фантастической литературе, в желтых СМИ и на научных конференциях. Но что конкретно представляют собой такие дыры, известно далеко не всем.
Из истории чёрных дыр
1783 г. Первая гипотеза существования такого явления, как чёрная дыра, была выдвинута в 1783 году английским учёным Джоном Мичеллом. В своей теории он объединил два творению Ньютона - оптику и механику. Идея Мичелла была такова: если свет - это поток мельчайших частиц, то, как и все другие тела, частицы должны испытывать притяжение гравитационного поля. Получается, чем массивнее звезда, тем сложнее свету противиться её притяжению. Через 13 лет после Мичелла, французский астроном и математик Лаплас выдвинул (скорее всего, независимо от британского коллеги) схожую теорию.
1915 г. Однако, все их труды оставались невостребованными вплоть до начала XX века. В 1915 году Альберт Эйнштейн опубликовал Общую теорию относительности и показал, что гравитация есть искривление пространства-времени, вызванное материей, а спустя несколько месяцев немецкий астроном и физик-теоретик Карл Шварцшильд использовал её для решения конкретной астрономической задачи. Он исследовал структуру искривленного пространства-времени вокруг Солнца и заново открыл феномен чёрных дыр.
(Джон Уилер ввел в научный обиход термин "Чёрные дыры")
1967 г. Американский физик Джон Уилер обрисовал пространство, которое можно скомкать, подобно листику бумаги, в бесконечно малую точку и обозначил термином "Чёрная дыра".
1974 г. Британский физик Стивен Хокинг доказал, что чёрные дыры, хоть и поглащают метерию без возврата, могут испускать излучение и в конце концов испаряться. Такое явление получило название "излучение Хокинга".
Наше время. Новейшие исследования пульсаров и квазаров, а также открытие реликтового излучения, наконец сделали возможным описать само понятие чёрных дыр. В 2013 году газовое облако G2 приблизилось на очень близкое расстояние к Чёрной дыре и скорее всего будет поглощено ей, наблюдения за уникальным процессом даст огромные возможности для новых открытий особенностей чёрных дыр.
Чем на самом деле являются чёрные дыры
Лаконичное объяснение феномена звучит так. Чёрная дыр - это пространственно-временная область, чье гравитационное притяжение настолько велико, что её не может покинуть ни один объект, в том числе световые кванты.
Когда-то чёрная дыра была массивной звёздой. Пока термоядерные реакции поддерживают в её недрах высокое давление, всё остаётся в норме. Но со временем запас энергии истощается и небесное тело, под действием собственной гравитации, начинает сжиматься. Завершающий этап этого процесса - схлопывание звездного ядра и образование чёрной дыры.
- 1. Выбрасывание черной дырой струи на высокой скорости
- 2. Диск материи перерастает в чёрную дыру
- 3. Чёрная дыра
- 4. Детальная схема региона чёрной дыры
- 5. Размер найденных новых наблюдений
Самая распространённая теория гласит, что подобные феномены есть в каждой галактике, в том числе и в центре нашего Млечного пути. Огромная сила притяжения дыры способна удерживать вокруг себя несколько галактик, не давая им удаляться друг от друга. «Площадь покрытия» может быть разной, всё зависит от массы звёзды, которая превратилась в чёрную дыру, и может составлять тысячи световых лет.
Радиус Шварцшильда
Главное свойство чёрной дыры - любое вещество, которое в неё попало, никогда не сможет вернуться. Это же касается и света. По своей сути дыры - это тела, которые полностью поглощают весь попадающий на них свет и не испускающие собственного. Такие объекты визуально могут казаться сгустками абсолютной темноты.
- 1. Движущаяся материя в половину скорости света
- 2. Фотонное кольцо
- 3. Внутреннее фотонное кольцо
- 4. Горизонт событий в чёрной дыре
Отталкиваясь от Общей теории относительности Эйнштейна, если тело приблизилось на критическое расстояние к центру дыры, оно уже не сможет вернуться. Это расстояние называют радиусом Шварцшильда. Что именно происходит внутри этого радиуса доподлинно неизвестно, но есть наиболее распространенная теория. Считается, что всё вещество чёрной дыры концентрируется в бесконечно малой точке, а в её центре находится объект с бесконечной плотностью, который ученые именуют сингулярным возмущением.
Как происходит падение в чёрную дыру
(На картинке чёрная дыра Стрельца А* выглядит крайне ярким скоплением света)
Не так давно, в 2011 году, ученые обнаружили газовое облако, дав ему несложное название G2, которое испускает необычные свет. Такое свечение может давать трение в газе и пыли, вызываемое действием чёрной дыры Стрельца А* и которые вращаются вокруг нее в виде аккреционного диска. Таким образом, мы становимся наблюдателями удивительного явления поглощения сверхмассивной чёрной дырой газового облака.
По последним исследованиям наибольшее сближение с черной дырой произойдет в марте 2014 года. Мы можем воссоздать картину того, как будет происходит это захватывающее зрелище.
- 1. При первом появлении в данных газовое облако напоминает огромный шар из газа и пыли.
- 2. Сейчас по состоянию на июнь 2013 года облако находится в десятках миллиардов километров от чёрной дыры. Оно падает в неё со скоростью 2500 км/с.
- 3. Ожидается, что облако пройдет мимо чёрной дыры, но приливные силы, вызванные различием в притяжении, действующем на передний и задний край облака, заставят его принимать всё более вытянутую форму.
- 4. После того, как облако будет разорвано, большая его часть, скорее всего, вольется в аккреционный диск вокруг Стрельца А*, порождая в нём ударные волны. Температура при этом подскочит до нескольких миллионов градусов.
- 5. Часть облака упадёт прямо в чёрную дыру. Никто не знает в точности, что случится потом с этим веществом, но ожидается, что в процессе падения оно будет испускать мощные потоки рентгеновских лучей, и больше его никто не увидит.
Видео: чёрная дыра поглощает газовое облако
(Компьютерное моделирование того, как большая часть газового облака G2 будет разрушено и поглощено чёрной дырой Стрельцом А*)
Что там внутри чёрной дыры?
Есть теория, которая утверждает, что чёрная дыра внутри практически пуста, а вся её масса сосредоточена в невероятно маленькой точке, находящейся в самом её центре - сингулярности.
Согласно другой теории, существующей на протяжении полувека, всё, что попадает в чёрную дыру, переходит в другую вселенную, находящуюся в самой чёрной дыре. Сейчас это теория не является основной.
И есть третья, самая современная и живучая теория, по которой всё, что попадает в чёрную дыру, растворяется в колебаниях струн на её поверхности, которую обозначают, как горизонт событий.
Так что же такое - горизонт событий? Внутрь чёрной дыры заглянуть нельзя даже сверхмощным телескопом, так как даже свет, попадая внутрь гигантской космической воронки, не имеет шансов вынырнуть назад. Всё, что можно хоть как-то рассмотреть, находится в её ближайших окрестностях.
Горизонт событий - это условная линия поверхности, из под которой ничто (ни газ, ни пыль, ни звезды, ни свет) выйти уже не сможет. И вот это и есть та самая таинственная точка невозврата в чёрных дырах Вселенной.
Все знают, что в космосе есть звезды, планеты, астероиды и кометы, которые можно наблюдать невооруженным взглядом или в телескоп. Также известно, что существуют особенные космические объекты – черные дыры.В черную дыру может превратиться звезда к концу своей жизни. В процессе этой трансформации звезда очень сильно сжимается, при этом ее масса сохраняется. Звезда превращается в маленький, но очень тяжелый шарик. Если предположить, что наша планета Земля станет чёрной дырой, то её диаметр в таком состоянии будет составлять всего 9 миллиметров. Но Земля не сможет превратиться в чёрную дыру, потому что в ядре планет происходят совсем другие реакции, не такие как в звёздах.
Настолько сильное сжатие и уплотнение звезды происходит от того, что под влиянием термоядерных реакций в центре звезды ее сила притяжения сильно увеличивается и начинает притягивать поверхность звезды к ее центру. Постепенно скорость, с которой звезда сжимается, увеличивается и в итоге начинает превышать скорость света. Когда звезда достигает такого состояния, она перестает светиться, потому что частицы света – кванты – не могут преодолеть силу притяжения. Звезда в таком состоянии перестаёт излучать свет, он остаётся «внутри» гравитационного радиуса – той границы, внутри которой все объекты притягиваются к поверхности звезды. Эту границу астрономы называют горизонтом событий. А за пределами этой границы сила притяжения чёрной дыры снижается. Поскольку частицы света не могут преодолеть гравитационную границу звезды, обнаружить чёрную дыру можно только по приборам, например, если по непонятным причинам космический корабль или другое тело – комета или астероид начнут менять свою траекторию движения, значит скорее всего оно попало под воздействие гравитационных сил чёрной дыры. Управляемый космический объект в такой ситуации должен срочно включать все двигатели и покидать зону опасного притяжения, а если мощности не хватит, значит он неизбежно будет поглощён чёрной дырой.
Если бы Солнце могло превратиться в черную дыру, то планеты Солнечной системы оказались бы внутри гравитационного радиуса Солнца и оно их притянуло бы и поглотило. К счастью для нас, этого не произойдет, т.к. превратиться в черную дыру могут только очень большие, массивные звезды. Солнце для этого слишком мало. В процессе эволюции Солнце скорее всего станет потухшим черным карликом. Другие черные дыры, которые есть в космосе уже сейчас, для нашей планеты и земных космических кораблей не опасны – слишком далеко от нас они находятся.
В популярном сериале "Теория большого взрыва", который можно посмотреть вы не узнаете секреты сотворения Вселенной или причины возникновения черных дыр в космосе. Главные герои увлечены наукой и работают на кафедре физики в университете. Они постоянно попадают в различные нелепые ситуации, за которыми весело смотреть.
Которая публикует в интернете шифры и головоломки, чтобы найти лучших криптографов в мире - и принять их в свои ряды. К сожалению, победители конкурса сразу после вербовки исчезают с форумов. Никто из них не выдал своего нового «работодателя». Вот уже третий год Cicada 3301 остается самой обсуждаемой темой в кругу любителей криптографических головоломок.
Были версии, что за Cicada 3301 может стоять ЦРУ, АНБ или другая влиятельная организация. На такую мысль наводили очень сложные задания конкурса и тот факт, что некоторые части головоломки физически размещались в десятках городов. На фотографии - один из постеров Cicada 3301, обнаруженный в Варшаве. Кроме него, похожие плакаты найдены в Москве, Сеуле, Сиэтле, Париже, Окинаве (Япония), Портленде (США), на Гавайях, Гранаде (Испания) и многих других городах мира.
Первый раунд отбора с криптозагадками начался 5 января 2012 года и закончился отбором нескольких победителей, которым раздали индивидуальные задания и запретили рассказывать о них публике. Второй раунд стартовал 4 января 2013 года - тоже совершенно неожиданно. Многие с надеждой ждали января 2014 года - и не просчитались. Новый отбор кандидатов стартовал 6 января 2014 года с . Вероятно, в картинке спрятано какое-то сообщение. Эту головоломку пока никто не решил. А если решил, то не опубликовал ответ в открытом доступе.
34-летний шведский криптолог Джоэль Эрикссон (Joel Eriksson) - один из немногих, кому удалось решить все головоломки Cicada 3301 и пройти оба квеста до конца. Не повезло, что в момент публикации последней загадки прошлого года он спал. Когда проснулся, у конкурентов была значительная фора, и, в конце концов, секретная организация набрала несколько человек, которые ей были нужны, и прекратила прием заявок раньше, чем Джоэль решил последнюю задачу.
Эрикссон давно размышляет над тем, кто может стоять за группой Cicada 3301. Раньше он тоже думал, что это ЦРУ, но сейчас изменил мнение. В интервью Fast Company он приводит аргументы против того, что конкурс организовало государственное агентство.
Во-первых, задачи слишком изысканные и требуют неоправданно много времени на составление. Такая эстетическая работа не в духе государственной бюрократии. Для примера, смотри как относительно просто был организован .
Во-вторых, многие загадки основаны на тексте весьма специфичных произведений: это Уильяма Гибсона, «Бракосочетание рая и ада» Уильяма Блейка, Алистера Кроули, и авторы постоянно используют простые числа для кодирования информации.
«Все это указывает на то, что авторы задач - высокоинтеллектуальные нонконформисты, которые действуют под воздействием глубоких убеждений и высоко ценят логическое/аналитическое мышление. С идеологической точки зрения они, кажется, имеют много общего с движением криптоанархизма и хакерами старой школы», - предполагает Джоэль Эрикссон.
Относительно сложности квеста Эрикссон уверен, что спланировать всю операцию способен один достаточно увлеченный человек. Но он склоняется к мнению, что действует группа из трех-пяти человек, в которой основной движущей силой является один лидер. «Вероятно, они потратили один-два месяца на подготовку конкурса в каждом году. В принципе, подобные конкурсы можно организовать и в более короткие сроки, но не с таким вниманием к деталям, как у Cicada 3301», - считает Эрикссон.
За названием Cicada 3301 стоит неизвестная организация, которая организовывала конкурсы для любителей криптографии на протяжении трех лет подряд - 5 января 2012, 2013 и 2014. В январе 2015 очередной конкурс не состоялся.
В январе 2012 года первое задание Cicada 3301 появилось на имиджборде 4chan. Текст, написанный белым по черному, гласил: «В этом изображении скрыто послание. Найдите его, и оно приведет вас к нам».
Если открыть файл в текстовом редакторе, в нем можно найти строку: «TIBERIVS CLAVDIVS CAESAR говорит lxxt>33m2mqkyv2gsq3q=w]O2ntk». Имя римского императора, как оказалось, было намеком на древнеримский шифр, а код давал ссылку на следующую картинку.
Стало понятно: за организацией стоит не один человек. Сайт указывал координаты различных мест от Варшавы до Лос-Анджелеса. В указанных местах были найдены постеры с QR-кодом, который вел к следующим квестам.
За разгадку шифров Cicada 3301 не было предложено никаких наград. Организаторы сообщали, что конкурс проводится для отбора «высокоинтеллектуальных людей», которые в дальнейшем смогут присоединиться к организации.
Были слухи о 20 победителях. Лишь один победитель назвал свое имя: 15-летний Майкл Уоррен из Вирджинии.
Такие серии загадок повторились еще дважды. И ни разу не прояснилась цель организаторов или их принадлежность к правительству или хакерским группировкам.
Одна из теорий основывалось на том, что многие телефонные номера имели коды города Далласа (где убили Кеннеди), - дескать, это ФБР, ЦРУ или наоборот британские спецслужбы. Другая теория связывала Cicada 3301 с хакерскими группировками, но эту теорию опроверг Уоррен.
Представители Cicada 3301 заявляли, что в качестве главной цели преследуют продвижение принципов свободы информации и права неприкосновенности частной жизни.
По словам Уоррена, «Цикады» позиционируется как группа, имеющая влияние на различные организации по всему миру и использующая свои связи для продвижения своих идей.
Дальнейшая судьба «Цикады» не известна - новый конкурс не был объявлен, никаких заявлений не последовало.
Александр Арсёнов
Вот уже на протяжении трех лет таинственная сетевая организация ставит перед любителями головоломок непростые задачки по взлому шифров. Что же такое Cicada 3301 - просто онлайновая игра, приглашение в ряды подпольных хакерских групп или отбор талантливых кандидатов в спецслужбы?
Всё началось 4 января 2012 года, когда посетители всем известного 4chan обнаружили пост с картинкой, представлявшей собой белый печатный текст на чёрном фоне.
Текст гласил: «Привет. Мы ищем лиц с высоким интеллектом. Для этого мы разработали тест. В этом изображении есть скрытое сообщение. Найдите его, и оно покажет вам, как найти нас. С нетерпением ожидаем тех немногих, которым удастся пройти весь путь. Удачи. 3301».
Посетители этого анонимного имиджборда, на котором обычно выкладываются хулиганские и полупорнографические картинки, принялись активно обсуждать необычное изображение, и многие пришли к выводу, что, возможно, так АНБ ищет потенциальных сотрудников. Действительно, способ не нов: спецслужбы отслеживают хакерские мероприятия и форумы с целью привлечь на госслужбу талантливую молодёжь. А во время Второй мировой войны британские спецслужбы отыскивали перспективных сотрудников при помощи кроссвордов в газете Daily Telegraph. Так или иначе, картинка привлекла внимание, её перепостили на других форумах - и энтузиасты взялись за расшифровку.
Кто-то из комментаторов предложил открыть изображение в простом текстовом редакторе WordPad, и в полученном тексте обнаружилось единственное осмысленное сообщение: «TIBERIVS CLAVDIVS CAESAR says «lxxt>33m2mqkyv2gsq3q=w]O2ntk»», то есть «Тиберий Клавдий Цезарь говорит “lxxt>33m2mqkyv2gsq3q=w]O2ntk”». Благодаря очевидной подсказке расшифровать код оказалось несложно: это был так называемый код Цезаря, или шифр сдвига, в котором каждый отдельный символ в тексте заменяется символом, находящемся в алфавите на некоторое постоянное число позиций левее или правее. Для знающих, что Тиберий Клавдий был четвёртым римским императором, было логичным предположить, что сработает смещение текста на четыре буквы назад, - результатом которого и стал адрес сайта в интернете.
Зашедшего по этому адресу встречало изображение утки с издевательской надписью: «УПС просто заманивает сюда. Похоже, вы не смогли догадаться, как извлечь сообщение». Ключ к загадке скрывался в английском тексте: слова «guess» и «out» приводили к названию стеганографической программы OutGuess, позволяющей выявлять данные, которые скрыты в обычных цифровых изображениях. Прогнав картинку через OutGuess, можно было получить последовательность цифр с пометкой «Это книжный код» и ссылку на одну из «досок» популярного сайта Reddit, где посетителя встречали код, который состоял из цифр, использовавшихся в древности индейцами майя, множество периодически добавляющихся зашифрованных строчек и две картинки с надписями «Добро пожаловать» и «Проблемы?».
В каждой картинке было скрыто по сообщению, которые также можно было прочитать с помощью OutGuess. В первом говорилось, что с этого момента каждое послание будет иметь PGP-подпись, и приводилась эта подпись, а второе гласило: «Ключ был всегда перед вашими глазами. Это не поиски Священного Грааля. Перестаньте всё усложнять. Удачи. 3301».
Цифры майя были ключом к расшифровке строчек: здесь снова использовался код Цезаря, и в результате перед глазами представал отрывок из поэмы о короле Артуре, входящей в состав средневекового валлийского сборника повестей «Мабиногион». Применив к расшифрованным строчкам «книжный код», дававшийся ранее (первое число - номер строки, второе - порядковый номер буквы), можно было получить такой текст: «Call us at us tele phone numBer two one four three nine oh nine six oh eight», то есть «Позвоните нам по телефонному номеру 2143909608».
Трубку снимал автоответчик с таким сообщением: «Очень хорошо. Вы справились. Три простых числа связаны с оригинальным изображением final.jpg. 3301 одно из них. Вы должны найти другие два. Чтобы перейти на следующий уровень, перемножьте эти числа между собой и добавьте.com. Удачи. До свидания».
Размеры первоначального изображения составляли 509×503 пикселя, и оба этих числа простые. Перемножив их с 3301, можно было получить адрес 845145127.com , где посетителя встречало изображение цикады и счётчик с обратным отсчётом.
Очередное сообщение, скрытое в картинке, гласило: «Вы хорошо постарались, чтобы зайти так далеко. Терпение - это добродетель. Вернитесь сюда в 17:00 в понедельник 9 января 2012 года по всемирному времени».
После того как отсчёт прекратился, сайт обновился, и в изображении цикады было скрыто уже другое сообщение, содержащее 14 GPS-координат разных точек на земном шаре, включая Варшаву, Париж, Сиэтл, Сеул, Аризону, Калифорнию, Новый Орлеан, Майами, Гавайи и Сидней. Масштабы мероприятия поразили даже самых недоверчивых участников! И, более того, быстро нашлись энтузиасты, которые проверили все 14 точек.
По всем указанным адресам находились уличные фонарные столбы, к которым был прикреплён плакат с изображением цикады и QR-кодом. Различные варианты сообщений предлагали расшифровать очередной «книжный код», на сей раз в книге «Агриппа» Уильяма Гибсона, который в итоге приводил к адресу sq6wmgv2zcsrix6t.onion в сети TOR. Подавляющее большинство зашедших по этому адресу получали сообщение «Нам нужны лучшие, а не последователи», а несколько недель спустя на 4chan и Reddit появилось следующее: «Привет. Мы нашли тех, кого искали. Так наше путешествие длиной в месяц заканчивается. Пока».
2013
Но история на этом не заканчивается. Ровно через год, 4 января 2013-го, на 4chan появилось новое сообщение в знакомом стиле - белым шрифтом на чёрном фоне. В нём говорилось: «И снова здравствуйте. Мы продолжаем искать интеллектуалов. Первый ключ спрятан в этом изображении. Найдите его, и он покажет вам, как найти нас. С нетерпением ожидаем тех немногих, которым удастся пройти весь путь. Удачи. 3301».
Прогнав картинку через уже хорошо знакомую программу OutGuess, заинтересовавшиеся получали очередной «книжный шифр», который указывал на «Книгу закона», написанную в начале XX века известным британским оккультистом Алистером Кроули, и после расшифровки приводил к 130-мегабайтному архиву на Dropbox. В архиве хранился образ загрузочного диска Linux, который после загрузки выводил на экран последовательность простых чисел.
Дальше следовало ещё несколько заданий, в игру вступали mp3-файлы, аккаунт на «Твиттере», англо-саксонские руны, гематрия, новые GPS-координаты по всему свету от Москвы до Окинавы и снова onion-адреса в сети TOR. Успешно прошедшим «общедоступные» тесты было вновь предложено создать совершенно новый анонимный почтовый ящик и PGP-ключ и загрузить эти данные на сервер организаторов. На этот адрес победители должны были получить персонализированные задания. Всем же остальным ответом была тишина.
2014
Но это не конец истории, так как 4 января 2014-го была опубликована очередная картинка, правда в этот раз не на 4chan, а на imgur. За выходные было опубликовано около дюжины изображений на общедоступной странице сайте 4chan.org, многие утверждали что это и есть новый ключ головоломки, но их вскоре разоблачали.
Как и в предыдущие годы, ключ содержится в тексте, написанном белыми буквами на черном фоне. В этот раз текст содержит следующее послание: «Hello. Epiphany is upon you. Your pilgrimage has begun. Enlightenment awaits. Good luck. 3301.», что можно перевести как «Здравствуйте. Узрите Богоявление. Ваше паломничество началось. Просвещение ждет. Удачи. 3301.»
Согласитесь, читается как какой-нибудь киберпанковский «Код да Винчи» и очень напоминает очень изощрённую игру в альтернативной реальности (ARG). Главный принцип такой игры - максимальная реалистичность: все упомянутые объекты, включая тексты, книги, адреса и телефоны, должны существовать в действительности, а поведением участников управляют скрывающиеся неизвестно где руководители, которые общаются с игроками исключительно кодовыми сообщениями. Однако до сих пор непонятно, кто и с какой целью придумал Cicada 3301: никто не пытался каким-то образом заработать на этом или прорекламировать какие-то фильмы либо товары.
Если же это не игра, то что? Набор абитуриентов в хакерские университеты? Использование onion-адресов в анонимной сети TOR намекает на так называемый глубокий интернет, в котором обитают, впрочем, не только сетевые анархисты и преступники, но и вполне респектабельные базы данных научных учреждений и библиотек. Власти Чилийской провинции Лос-Андес поспешили объявить Cicada 3301 хакерской группой, замешанной в нелегальной деятельности, чему нет никаких объективных подтверждений и что «цикады» опровергли в своём очередном сообщении.
Вполне правомочно и предположение, что Cicada 3301 - это проект спецслужб по привлечению к сотрудничеству талантливой молодёжи. В пользу этой версии говорят масштабы игры, отметившейся почти на всех континентах, - хотя, с другой стороны, настоящим энтузиастам под силу и не такие штучки.
Пока так и не удалось достоверно установить, что же такое Cicada 3301. При этом у «игры» есть стойкие поклонники, ведущие подробнейшую 76-страничную онлайн энциклопедию , из которой можно подробно узнать обо всём связанном с Cicada 3301, включая всевозможные слухи и догадки. Они же регулярно общаются и на отдельном IRC-канале Freenode, так что все заинтригованные этой загадкой могут смело к ним присоединяться.
