Учёные приручили энергию чёрной дыры
Содержание
Обман пространства
Ещё в конце 1960‑х годов теоретики выдвинули дерзкое предположение: энергию можно буквально «вытянуть» из вращающейся чёрной дыры. Британский физик Роджер Пенроуз описал механизм, при котором объект, попав в особую зону возле дыры, способен унести с собой часть её колоссальной вращательной энергии. Чуть позже советский учёный Яков Зельдович развил идею применительно к волнам: он рассчитал, что электромагнитная волна, взаимодействуя с быстро вращающимся телом, может усилиться, забрав часть его энергии. Это явление назвали суперрадиацией. На бумаге всё выглядело стройно, но воплотить теорию в жизнь оказалось почти невозможно: чтобы эффект проявился, объект должен был вращаться с фантастической скоростью — порядка миллиарда оборотов в секунду. Ни один материал не выдержал бы таких нагрузок, и идея долгие десятилетия оставалась в разряде красивых, но недостижимых расчётов. Физики из Городского университета Нью‑Йорка нашли способ обойти это ограничение. Они отказались от попытки раскрутить реальный объект и пошли по пути имитации: создали так называемое синтетическое вращение. В центре эксперимента — кольцо из электронных резонаторов, каждый из которых способен накапливать и передавать энергию волн. Ключевой приём заключался в том, что параметры этих элементов менялись по кругу в строго выверенной последовательности. В результате по кольцу бежал особый электромагнитный узор — паттерн, который заставлял проходящие волны вести себя так, будто они сталкиваются с системой, вращающейся с недостижимой для механики скоростью. При этом сама установка оставалась неподвижной. Такой подход позволил имитировать взаимодействие с объектом, чья скорость формально превышала световую, не нарушая при этом законов теории относительности: ведь быстрее света двигались не частицы и не детали прибора, а лишь рисунок изменений, создаваемый электроникой.
Когда в эту искусственную «вращающуюся» среду направляли радиоволну с определёнными характеристиками, она выходила заметно усиленной. Секрет крылся в угловом моменте волны — особой характеристике, описывающей, как электромагнитное поле «закручивается» вокруг оси. Именно волны с подходящим типом вращения эффективно забирали энергию у синтетического движения системы. Другие волны либо усиливались слабее, либо почти не меняли своих параметров. Таким образом, устройство работало как избирательный усилитель: оно не создавало энергию из ничего, а перераспределяло её, позволяя волнам с нужными свойствами забирать часть энергии, которую непрерывно вкладывали в управление резонаторами. Эксперимент точно воспроизвёл ключевые черты механизма Пенроуза — Зельдовича, но без необходимости иметь дело с гравитацией, горизонтом событий или настоящей чёрной дырой.
От космоса к повседневным технологиям
Подтверждение давней теории — лишь первый шаг. Гораздо важнее то, что у учёных появилась универсальная платформа для изучения экстремальных волновых процессов в контролируемых условиях. Метод, лежащий в основе установки, относится к флоке‑инженерии: он опирается на периодическое изменение параметров системы во времени, что открывает доступ к режимам, принципиально недостижимым для обычных механических устройств. Исследователи уже видят перспективы применения технологии в беспроводной связи, фотонике, обработке сигналов и квантовых устройствах. Пока речь идёт о лабораторных прототипах, но сам факт возможности управлять усилением волн через искусственное вращение прокладывает путь к новым типам антенн, усилителей и систем передачи энергии. Астрофизики, в свою очередь, получают надёжный инструмент для проверки моделей, которые раньше существовали только на бумаге.
Вот что это может дать на практике:
Более чёткая и дальнобойная связь. В новом подходе научились целенаправленно усиливать волны с нужными свойствами. Это пригодится, например, в мобильной связи или Wi‑Fi: сигнал будет лучше пробиваться через стены и работать на большем расстоянии.
Умные усилители без лишних потерь. Сейчас, чтобы усилить сигнал, используют устройства, которые тратят много энергии и могут добавлять помехи. Новая идея позволяет делать усиление избирательным: усиливать только то, что нужно, и почти не тратить лишнее. В перспективе это сделает гаджеты экономичнее, а связь — чище.
Прогресс в оптике и лазерах. Тот же принцип можно перенести на свет, а не только на радиоволны. Это поможет создавать более точные лазеры для медицины и производства, улучшать системы передачи данных по оптоволокну — чтобы интернет был быстрее, а каналы связи — ёмче.
Шаг к квантовым технологиям. Установка работает как удобная «лабораторная площадка», где можно аккуратно проверять сложные волновые эффекты. Такие эксперименты нужны, чтобы развивать квантовые компьютеры и защищённую квантовую связь: там очень важно точно управлять волнами и сигналами.
Новые приборы для науки и техники. Метод позволяет имитировать экстремальные режимы — вроде взаимодействия с объектами, вращающимися почти со скоростью света. Раньше это было только в расчётах. Теперь инженеры смогут тестировать идеи и создавать приборы, которые работают с очень быстрыми процессами, например для сверхскоростной передачи данных или сверхчувствительных датчиков.
При этом прямо сейчас из этого не сделают «батарейку из чёрной дыры»: эксперимент не про добычу энергии, а про управление волнами. Главная польза — в том, что появился новый инструмент: он помогает и лучше понимать космос, и делать земные технологии эффективнее.
Не только чёрные дыры: другие «космические» эксперименты
Параллельно учёные по всему миру создают и другие лабораторные аналоги космических явлений. Например, исследователи из Германии попытались воспроизвести один из самых загадочных эффектов — излучение Хокинга, связанное с постепенным «испарением» чёрных дыр. Для этого они использовали оптическую систему на нелинейном кристалле: короткий мощный лазерный импульс временно менял свойства материала, формируя подвижную границу, похожую на горизонт событий. Взаимодействие слабого зондирующего импульса с этой границей приводило к появлению пар сигналов, напоминающих то самое излучение. Эксперимент не доказывает напрямую, что настоящие чёрные дыры испаряются именно так, но показывает, как могут работать связанные с этим процессы на уровне волн и энергии. А группа из Университета Саутгемптона и вовсе приблизилась к моделированию так называемой «бомбы чёрной дыры» — гипотетического сценария лавинообразного усиления волн в зеркальной ловушке. В их установке роль вращающегося объекта сыграл алюминиевый цилиндр, окружённый катушками, имитирующими отражающие стенки. При определённых условиях команда зафиксировала усиление энергии и даже переход к нестабильности, когда система начинала спонтанно генерировать волны. Эти опыты доказывают: суперрадиация и экспоненциальное усиление — не экзотика далёких галактик, а универсальные физические явления, которые можно изучать здесь, на Земле, в аккуратных лабораторных условиях.
10 просмотров · 18.07.2026
Эра синтетической жизни: первая клетка с искусственным геномом
Можно ли «перепрошить» живую клетку? Да — и учёные это уже сделали. Они пересадили искусственный геном в мёртвую бактерию, вернув её к жизни с новым набором инструкций. Как это изменит медицину, промышленность и экологию — разбираемся в деталях.
DOOM запустили на CSS
CSS вышел за пределы оформления веб‑страниц: на нём запустили DOOM в браузере — без Canvas и WebGL. Разработчик Нильс Ленхер создал 3D‑сцену из тысяч div-блоков, используя современные возможности каскадных таблиц стилей. Проект доказывает: современный CSS способен выполнять тригонометрические расчёты, выстраивать 3D‑пространство и работать как настоящий игровой движок.
DOOM запустили на человеческих нейронах
Живые человеческие нейроны научились играть в DOOM. В лаборатории Cortical Labs биологический процессор освоил культовый шутер — и это не трюк, а шаг к принципиально новым вычислительным системам. Как клетки без глаз и сознания «видят» трёхмерный мир и учатся побеждать — разбираемся в деталях необычного эксперимента.
Как «Вега» покорила Венеру
11 июня 1985 года автоматическая межпланетная станция «Вега-1» достигла окрестностей Венеры. За этой сухой космической датой стояла работа тысяч инженеров и учёных, годы подготовки и отточенные до микронов расчёты. В тот день в верхних слоях атмосферы планеты, скрытой плотной завесой облаков, раскрылись зонды, впервые в истории совершившие полет в чужом небе.
Газировка — результат эксперимента
24 апреля 1833 года в США было официально запатентовано то, что сегодня мы считаем неотъемлемой частью повседневной жизни, — газированная вода. Её путь к мировому признанию начался задолго до этой даты, когда британский учёный Джозеф Пристли открыл необычное свойство диоксида углерода. Именно благодаря его опыту появилась возможность создавать воду, наполненную пузырьками. Любопытно, что точную дату открытия Пристли не зафиксировал, и потому 1833 год остаётся единственной достоверной вехой в истории газировки.
Под пустыней Марса спрятано ледяное море
Марс – загадочная четвёртая планета от Солнца – с незапамятных времён манила людей своим красным цветом. Но данные современных орбитальных аппаратов раскрывают её совершенно иной облик: было подтверждено, что когда-то на Марсе действительно текла вода. На снимках отчётливо видны разветвлённые сети высохших речных долин и колоссальные каньоны, по масштабам сравнимые с легендарным Гранд-Каньоном в США. Эти природные «ожерелья» долин говорят о том, что когда-то потоки воды текли по плато, смывая породу и формируя глубокие борозды в поверхности.
Седьмая планета
13 марта 1781 года ночь была тихой и привычной, но для Фредерика Уильяма Гершеля она стала исторической. Этот талантливый астроном привычно наблюдал за звёздным небом в созвездии Близнецов, фиксируя слабые и едва различимые звёздочки. Его глаза, привыкшие к мельчайшим нюансам космоса, заметили объект, который сразу же выделялся — он был ярче и крупнее соседних звёзд. Сначала Гершель принял его за комету и пытался объяснить отсутствие хвоста необычным движением к Земле. Но на этом расследование не закончилось — последующие наблюдения раскрыли, что перед учёным открылась ранее неизвестная планета, седьмая по счёту от Солнца и третья по размерам после Юпитера и Сатурна.
Почему 8 февраля — дата, которую должны помнить все россияне
Каждый год 8 февраля российское научное сообщество отмечает особый праздник — День российской науки. Это не просто формальная дата, а дань уважения многовековой традиции, достижениям ученых и их вкладу в развитие страны и всего человечества. От основания Академии наук при Петре I до современных мегапроектов и международных открытий прошло почти три столетия, но смысл этой даты остался неизменным: признание науки как ключевой силы прогресса. Учрежденный указом Президента России в 1999 году, праздник стал символом преемственности и напоминанием о том, что именно научные знания определяют будущее государства.
Ночь, когда мир изменился
В начале 1851 года Париж спал. Зимняя ночь стояла тёмная и холодная, но в своей мастерской французский физик Жан Бернар Леон Фуко не смыкал глаз. Он работал над опытом, которому было суждено прославить его имя и вписать его в историю мировой науки. Он подтвердил то, о чём человечество догадывалось веками: Земля действительно вращается. Это открытие не потребовало громоздких телескопов или сложных вычислений. Всё, что понадобилось Фуко, — шар из латуни, тонкая проволока и ясный ум, который сумел увидеть в простом движении величайшую истину.