Все любят котиков, а котики любят спать, есть и бесоёбить со страшной силой и энергией. Так сколько же в этих мистических созданиях заключено энергии? И сколько нужно котов чтобы обеспечить энергией, скажем, Аргентину?

Берём калькулятор, заглядываем в Википедию, гладим кота и начинаем считать.

Е = mc^2

Е = mc^2 - самое известно уравнение в мире, согласно которому, нечто, обладающее массой, содержит огромное количество энергии. В 1кг массы вещества заключено 9*10^16 Дж энергии, что равно 25 ТВт·ч (тера 10^12 Ватт-часов). Именно столько электроэнергии потребляет в год Азербайджан.

В среднестатистическом 5кг коте заключено 4,5*10^17 Дж энергии, теоретически, хватило бы чтобы 1 год питать электроэнергией Аргентину.

Но как извлечь эту энергию?

На первый взгляд всё очень просто, надо столкнуть нашего кота с его копией из антиматерии, в таком случае 100% их общей массы перейдёт в энергию, этого хватит Аргентине уже на 2 года или Австралии на 1 год.

Но, те кто читает @sly1 на Хабре, наверняка знают, что во Вселенной антиматерия практически не встречается. Человечество же создало антиматерии пока очень и очень мало, считанные нанограммы. Проблема заключается в эффективности и стоимости производства и хранения антиматерии. Для создания 1 грамма антиматерии потребуется примерно 25 миллионов миллиардов кВт·ч энергии, а стоимость её составит более миллиона миллиардов долларов.

Поэтому мы рассмотрим более доступные способы извлечения энергии из кота:

1) химические реакции;

2) ядерные реакции;

3) мощная гравитация.

1) Химические реакции

Сразу скажу, что сжигать котов мы не будем, потому что при этом очень мало массы переходит в энергию. Например, при реакция кислорода с водородом, конечные продукты реакции, т.е. та масса которая не перешла в энергию, весят всего на 0,0000000005 грамма меньше начальной массы реагентов.

Это говорит о том, что эффективность преобразования массы в энергию при химической реакции составляет жалкие 0,000000001%.

Такими темпами Аргентина за год изведёт 10 миллиардов котов!

2) Ядерные реакции

Ядерные реакции намного эффективнее преобразуют массу в энергию, но опять же не так хорошо как хотелось бы. Например, расщепление урана-235 на криптон и барий превращает в энергию лишь 0,08% массы урана.

А слияние атомов водорода в гелий, такая реакция протекает в Солнце, преобразует 0,7% массы водорода в энергию.

При таком раскладе Аргентина переведёт за год примерно 150 котов.

3) Мощная гравитация

И опять наши с вами любимые чёрные дыры в деле! Чёрная дыра - лучший способ преобразовать массу кота в энергию.

Звучит странно, ведь мы знаем, что ничто не может покинуть чёрную дыру, даже свет. Секрет эффективности чёрной дыры в том, что именно происходит с веществом пока оно падает, вращаясь вокруг чёрной дыры и всё сильнее приближаясь к горизонту событий.

Рассмотрим чуть-чуть подробнее.

Любой объект, попавший в любое гравитационное поле, ускоряется, тем самым наращивая кинетическую энергию, а при столкновении с чем либо преобразует энергию в тепло.

Если рассматривать планеты и звезды, то такой способ преобразования массы в энергию работает плохо. Например, объект, падающий на поверхность Земли высвобождает лишь 0,0000001% своей массы в виде энергии, что не намного лучше химической реакции.

Но у чёрных дыр есть одна уникальная особенность, масса чёрной дыры очень плотно упакована. Например, чёрная дыра, массой с Землю была бы всего 2 см в диаметре! Из-за этого, объекты падают в чёрную дыру дольше, а чем ближе объект к чёрной дыре тем сильнее притяжение и выше скорость падения.

Кинетическая энергия объекта, долетевшего до горизонта событий чёрной дыры, равняется примерно половине энергии, заключенной в его массе.

Но если объект продолжит падать в чёрную дыру и пересечёт горизонт событий, то вся его энергия будет уже недоступна для нас, она будет заперта внутри чёрной дыры.

Так как же преобразовать массу падающего объекта в энергию? Способ есть - нужно заставить его падать дольше и по спирали. При этом наш объект будет врезаться в другие объекты и разогреваться, рассеивая свою энергию в виде инфракрасного излучения, а значит он будет терять массу и замедляться, постепенно опускаясь всё ближе к чёрной дыре, пока не достигнет внутренней стабильной орбиты. Именно такой процесс происходит в аккреационных дисках чёрных дыр.

Но насколько эффективен будет такой способ преобразования массы в энергию?

Для невращающейся чёрной дыры внутренняя устойчивая круговая орбита в 3 раза выше горизонта событий. Объекту, чтобы опуститься до уровня этой орбиты, придётся преобразовать около 6% своей массы в излучаемую энергию. Если объект и дальше продолжит терять массу он неминуемо упадёт в чёрную дыру и, опять же, его оставшаяся энергия будет для нас потеряна.

При 6% эффективности преобразования массы в энергию всего 17 котов могли бы питать электроэнергией Аргентину целый год.

Но есть ещё более эффективный способ - это вращающиеся чёрные дыры. Они намного сильнее искривляют пространство-время и буквально тянут объекты на орбите за собой в направлении вращения. Внутренняя стабильная орбита гораздо ближе к чёрной дыре и зависит от скорости её вращения.

Для очень быстрой чёрной дыры внутренняя устойчивая круговая орбита совпадает с горизонтом событий, а сам горизонт событий у таких дыр в 2 раза ближе чем у невращающихся. Таким образом, вращающаяся чёрная дыра преобразует до 42% массы падающего в неё вещества в энергию.

При такой эффективности всей Аргентине понадобится всего 2,5 падающих по спирали кота в год.

Итак, если вы хотите применить уравнение Е = mc^2 на практике, не утруждайте себя химическими реакциями, расщеплением ядра или ядерным синтезом, просто закиньте кота в чёрную дыру.

P.S.: Спасибо всем кто читает, подписывается, ставит "+" и поддерживает рублем (https://pay.cloudtips.ru/p/9c59405f). Всем хорошего настроения и удачного дня! Ещё увидимся.

Источник 1

Источник 2

Источник 3

Во многих фантастических фильмах чёрная дыра преподносится как этакий портал. Он может вести из одного измерения в другое или являться удобным тоннелем между разными точками пространства-времени.

Что же, допустим такие свойства у чёрной дыры и правда могут в теории существовать. Но давайте отталкиваться от того, что уже более или менее известно науке. Исходя из этих сведений чёрную дыру уж точно не получится использовать, как портал.

Согласно общей теории черная дыра - это не волшебная дверь в другую вселенную. И это не секретный проход к книжной полке вашей дочери в прошлом (Вы ведь помните этот фильм?...)

Про черные дыры вообще довольно много разных фантазий. Например, когда только запускался БАК, многие почему-то решили, что теперь появится огромная черная дыра. О подобных рассуждениях я рассказывал в этом материале.

Физики описывают чёрную дыру как тяжелый сгусток материи, который настолько массивен, что создает гигантское гравитационное притяжение. Невероятная масса искажает пространство-время вокруг этого объекта.

Достаточно близко к черной дыре все траектории ведут к её ядру или, так называемой, сингулярности.

Материя, которой "сказочно повезло" угодить в черную дыру, будет затягиваться в ядро дыры и станет его постоянной частью до скончания времен или до тех пор, пока черная дыра не испарится из-за излучения Хокинга.

Современные методики не позволяют изучить черные дыры более тщательно. Но уже ясно, что дыра поглощает не только материю и излучение, но ещё и информацию. Вся информация идеально скрыта за горизонтом событий и никогда не будет раскрыта снова, пока существует сама черная дыра.

Тут можно возразить что мол "как же так?". Ведь если можно сфотографировать черную дыру, то, скорее всего, можно и заглянуть внутрь черной дыры.

Начать стоит с того, что фотографий черной дыры как таковой не существует! Их физически невозможно сделать. То, что вы видите на стандартных фотографиях черной дыры - это вещество, которое пока что избежало поглощения черной дырой и вращается вокруг входа за горизонт событий. Настоящая черная дыра на фотографии представляла бы собой крошечную-крошечную черную точку в центре изображения. Точнее...Её по сути не существует в стандартном представлении о существовании.

Черная дыра уничтожает информацию, что нарушает основы физики в том виде, в каком мы ее знаем. Правда я уже рассказывал отдельно про излучение Хоккинга и мы отметили, что вероятно именно благодаря существованию этого явления можно надеяться на продолжение работы стандартной физики и законов сохранения.

Теперь представим, что после осознания приведенных выше фактов, всё-таки появилось искушение прогнать корабль через черную дыру и попытаться куда-то таким образом телепортироваться. Даже если опустить факт того, что путешественника разорвёт на атомы, есть ещё три важных момента:

• Ближайшая черная дыра настолько далеко от нас, что добраться до неё, мягко говоря, проблематично.

• Вокруг черной дыры вращается немыслимое количество остатков разных форм материи. Они уничтожат любой летательный аппарат, который попытается приблизиться к черной дыре.

• Гравитация в черной дыре нарастает скачкообразно. Это означает, что ту часть летательного аппарата, который уже погрузился в черную дыру, оторвёт от остальной части аппарата.

Поэтому, приколы из Симпсонов и подобных источников про чёрные дыры не совсем объективно описывают реальную физику процесса.

Как обычно напоследок приглашаю вас почитать статьив моем ДЗЕНе и подписаться на Telegram-канал проекта.