Когда мне было 12, я совершил ошибку, посмотрев фильм ужасов Пола У. С. Андерсона "Горизонт событий". В течение нескольких недель мне снились кошмары: название фильма относится к экспериментальному космическому кораблю, который может создать искусственные черные дыры, через которые можно путешествовать, делая межзвездные поездки тривиальными. Но команда, активировав гравитационный двигатель корабля, оказалась где-то в аду. Одержимые тем, что кажется самим кораблем—кажется, оно обретает собственную волю, —они калечили себя и друг друга. У члена команды было достаточно ума, чтобы передать заключительное сообщение среди криков любому потенциальному спасателю: liberatis me («спаси меня»). С тех пор черные дыры держат меня в состоянии дрожащего обаяния. Я сомневаюсь, что они приводят к некоторому демоническому измерению, но, подобно существованию Бога, такая сфера, строго говоря, не может быть опровергнута, только оценена как невероятная.
Я не мог исключить эту возможность, когда читал «Тень Эйнштейна: Черная дыра», «Группа астрономов» и «Поиск невидимого». Книга, написанная научным сотрудником и редактором Сетом Флетчером, рассказывает о Шеперд Доулман и других ученых, работающих за телескопом «Горизонт событий», целью которого было сфотографировать черную дыру. Доулман, пишет Флетчер, полагал, что его команда «может вызвать исторический раскол - до первой картины черной дыры и после». Несколько месяцев назад они представили картину центральной черной дыры галактики Мессье 87, вокруг которой светится газ в оттенках красного, оранжевого и желтого. Это завораживало. Он показал тень, отбрасываемую горизонтом событий, подтверждая предсказание общей теории относительности Эйнштейна.
В мае в беседе с Доулманом Крис Андерсон из TED спросил: «Где вы окажетесь, если попадете в черную дыру?» Находясь в Ванкувере, Доулман пошутил: «Ванкувер. Вот и мы». Но затем он назвал черные дыры «центральной загадкой нашего века». Почему? «Потому что именно здесь квантовый мир и гравитационный мир объединяются. Внутри есть особенность, где все силы объединяются, потому что гравитация, наконец, достаточно сильна, чтобы конкурировать со всеми другими силами». Но мы не видим сингулярности. «Вселенная закутала его в плащ-невидимку. Мы не знаем, что там происходит».
И все же тайна глубже: что может быть более загадочным, чем внутренности черной дыры, так это проблема определения ее в первую очередь. Именно это выяснил Эрик Куриэль, когда спросил физиков-теоретиков, математиков и философов: «что такое черная дыра?». Сам Кюриель, физик и философ из Мюнхенского Центра математической философии, рассказал о своем опыте общения с этими исследователями в статье по естественной астрономии под названием «многие определения черной дыры». Один из ответов, в частности, от Беатрис Бонга, которая специализируется на гравитационных волнах в Институте периметра, был символом остальных. «На ваш вопрос из пяти слов удивительно сложно ответить, - сказала она ему, -… и я определенно не смогу сделать это в пяти словах».
Разве черная дыра не является областью в космосе, где материя стала настолько плотной, что даже свет не может избежать ее гравитации? Просто? Ну нет. Это способ непрофессионала выразить эффект горизонта событий, который был классически определен, как говорит Кюриель, как «границу причинного прошлого будущей нулевой бесконечности». Он объясняет, что определение «пытается понять, что черная дыра это ‘область, которой нельзя избежать‘, и прояснить это». Куриэль думал, что многие из тех, с кем он говорил, поднимет этот вопрос, но большинство этого не сделали. Те, кто упоминал об этом, отчасти указывали на его проблемы. Куриэль пишет:
Это определение является глобальным в сильном и прямом смысле: идея о том, что ничто не может избежать внутренней части черной дыры, как только оно входит, делает неявную ссылку на все будущее время— вещь никогда не сможет избежать, независимо от того, как долго она пытается. Таким образом, чтобы узнать местоположение горизонта событий в пространстве-времени, необходимо знать всю структуру пространства-времени, от начала до конца, так сказать, и до бесконечности. Как следствие, никакие локальные измерения, которые можно провести, никогда не смогут определить местоположение горизонта событий. Эта особенность уже нежелательна для многих физиков по философским соображениям: нельзя использовать горизонт событий в каком-либо стандартном смысле этого слова. Еще одно тревожное свойство горизонта событий, обусловленное его глобальной природой, заключается в том, что он предвидит. То, где я нахожу горизонт сегодня, зависит от того, что я добавлю в него завтра - какие будущие возможные пути частиц и световых лучей могут уйти в бесконечность, начиная с сегодняшнего дня, зависит от того, где горизонт будет завтра, и поэтому информацию уже нужно учитывать сегодня. Физики находят эту особенность еще более тревожной.
Шон Гриб, теоретик квантовой гравитации в Институте периметра, сказал Кюриелю: «Существование [классического горизонта событий] просто не кажется проверяемой гипотезой».
Куриэль говорил с некоторыми исследователями, которые сделали черные дыры еще более экзотическими, чем я думал, возможно. Например, физик-теоретик Доменико Джулини из Лейбницкого университета в Ганновере скептически относился к тому, что черные дыры - это вообще физические вещи. «Заманчиво, но концептуально проблематично думать о черных дырах как об объектах в пространстве, вещах, которые могут двигаться и перемещаться», - сказал он. «Они просто не являются квазилокализованными кусками какой-либо "материи", которая занимает точки [пространства-времени]». Но другие, такие как Рамеш Нараян, менее причудливы. «Черная дыра - это компактное тело, масса которого превышает четыре массы Солнца,—физики показали нам, что это не может быть ничем иным».
Нельзя отрицать, что черные дыры одновременно просты и сложны. Для Кьяры Мингарелли, исследователя гравитационных волн, именно эти два качества делают черные дыры такими увлекательными. «Это интересная двойственность того, что они действительно просты и действительно сложны. Так что они действительно просты. Вы можете описать их по массе и по кругу, верно? Но что за горизонтом событий? Как на самом деле выглядит сингулярность? Это действительно точка бесконечной кривизны? Это какой-то суп из кварка? Как это выглядит?». Она воображает, что по мере того, как свет движется к сингулярности по всевозможным чудесным орбитам, должен быть фейерверк. «Я пытаюсь представить себе, что это похоже на фонтан, из которого выходит свет, а затем падает обратно на себя, когда он приближается к горизонту событий».
Читайте также:
