ЧЕРНАЯ ДЫРА КАК ЭЛЕМЕНТ СОПРОТИВЛЕНИЯ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ

Рассмотрим следующую конструкцию (рис. 7). Пусть имеется генератор положительных и отрицателвдых, зарядов (например, электронов и позитронов). Далее пусть с помощью специальной батареи, создающей напряжение V, заряды одного знака устремляются по проводнику к северному полюсу черной дыры, а заряды другого знака устремляются по другому проводнику к противоположному полюсу черной дыры. Из дальнейшего станет ясно, почему здесь понадобился столь сложный источник электрического тока, а не обычная батарея с проводами. Будем считать, что внутреннее сопротивление батареи и проводников очень мало. Тогда согласно изложенным в предыдущем параграфе представлениям по поверхности черной дыры потечет ток. Сила тока зависит от напряжения батареи и сопротивления черной дыры. Сопротивление, создаваемое дырой, будет точно такое же, как у сферы с поверхностным сопротивлением 377 Ом, точно так же подключенной к проводникам. Если проводники, подходящие к полюсам, очень тонкие, то сопротивление сферы вблизи соединения велико и ток будет слабым. Но уже в том случае, если толщина проводника такова, что его границы упираются в сферу на расстоянии нескольких градусов от полюса, то полное сопротивление сферы будет около Ом.

Полный ток, текущий по поверхности черной дыры, будет равен в полном соответствии с законом Ома. Этот ток течет по поверхности черной дыры вследствие того, что имеется напряженность электрического поля Вне поверхности на расстоянии тавде имеется соответствующее электрическое поле,напрвленное вдоль меридианов и равное по величине . Оно может быть измерено наблюдателем. Такое поле было бы и в случае, если бы мы заменили черную дыру проводящей сферой, включенной в обычную электрическую цепь. Текущий по сфере ток должен создавать вокруг магнитное поле, имеющее широтное направление, так же по порядку величины равное .

Рис. 7. Черная дыра как сопротивление в электрической цепи

В случае черной дыры мы имеем то же самое. Причем магнитное поле также может быть измерено внешним наблюдателем.

Наконец, в случае сферы текущий ток будет выделять энергию (нагревая сферу). Потеря (омическая) энергии в единицу времени есть . Точно так же в электрической цепи с черной дырой энергетические потери будут определяться той же формулой. Теряемая энергия будет идти на увеличение массы черной дыры.

Мы видим, что в данном случае, действительно, черная дыра ведет себя как проводящая сфера. Однако необходимо предупредить читателя, что аналогия эта, конечно же, не полна. В случае проводящей сферы мы могли подключить ее к обычной электрической батарее с помощью обычных проводов, и по ней потек бы ток. Если бы мы попытались сделать то же с черной дырой, то никакого электрического тока бы не возникло. Дело в том, что в обычных проводах носителями тока являются электроны, могущие передвигаться по проволоке С ни входят из провода в проводящую сферу на одном голюсе и выходят из нее в другой провод на

Рис. 8. Черная дыра как ротор электромотора

противоположном полюсе. В случае черной дыры электроны могут в нее входить, но, конечно же, не могут из нее выходить. Поэтому, чтобы тек стационарный ток, необходимо, чтобы на противоположном полюсе в дыру падали заряды противоположного знака (скажем, позитроны). И электроны, и позитроны, падая в черную дыру, навсегда в ней исчезают. Вот почему в начале параграфа в качестве источника тока мы взяли не просто батарею, как это делается для обычной электрической цепи, а батарею и генератор заряженных частиц. Этот генератор все время поставляет частицы противоположных знаков, которые по проводникам стекают в черную, дыру и навсегда там исчезают.

В дальнейшем, когда мы будем говорить, что черная дыра включена в электрическую цепь, всегда будем иметь в виду подобную конструкцию.