Эволюционизм. Том первый: История природы и общая теория эволюции - Лев Кривицкий

Чёрные дыры могут вызвать эффект «гравитационной линзы», искривляя своим сильным гравитационным полем лучи света и удваивая для земного наблюдателя изображения звёзд. Вследствие воздействия гравитационного поля ЧД могут возникать сильные концентрации звёзд в так называемой «потенциальной яме» вокруг горизонта событий.

Начало 70-х годов XX века в астрофизике было отмечено бурным всплеском глубоких исследований по проблеме пространственно-временных многообразий гравитационных полей чёрных дыр и их обнаружения. Шёл поиск новых негеоцентрических каналов информации, способных значительно усилить познавательный потенциал астрономической науки. Обнаружились глубокие связи между законами физики чёрных дыр и обычной термодинамики, основные понятия которой приобретают совершенно новое негеоцентрическое содержание. После пионерной работы английского физика-теоретика С. Хокинга открылось совершенно новое направление исследований на стыке теории гравитации и квантовой физики. Хокинг показал, что чёрные дыры не обязательно являются такими уж абсолютно чёрными, т. е. изолированными от макроскопического мира, как это думали раньше. Они могут «испаряться» и даже взрываться, а при определённых обстоятельствах даже излучать свет и потоки самых разнообразных частиц.

В 1971 г. Хокинг обосновал возможность существования мини-ЧД, т. е. чёрных дыр сравнительно небольших размеров и массы. В 1977 г. Я.Б. Зельдович выдвинул гипотезу о существовании микро-ЧД, для которых характерны квантовые масштабы и соответствующие им законы. Но и классическая, шварцшильдовская чёрная дыра время от времени показывает исследователям свой крутой норов, демонстрирует им всё более и более сногсшибательные свойства. Благодаря работам Казнера, Эддингтона, Леметра, Синга, Новикова, Крускала, Секереша выяснилось, что шварцшильдовская ЧД может таить в себе не единое пространство-время, а два различных, каждое из которых имеет свою внешнюю область и область под горизонтом событий, образуя в итоге четыре области, соединяющиеся на горизонтах, вследствие чего между ними нет двусторонней причинной связи. Налицо, таким образом, чрезвычайно сложный немакроскопический рисунок пространственно-временной конфигурации внутри чёрных дыр.

Судьба наблюдателя, провалившегося в немакроскопический мир чёрной дыры, поистине трагична. Первоначально он не обнаружит никаких особенностей в течении времени и не сможет даже отметить факт пересечения горизонта событий. Но для внешнего наблюдателя он уже пропал. Страшная гравитационная могила поглотила его, и нет таких сил, которые помогли бы вырваться из неё. Макроскопическая Вселенная тоже исчезает для него без возврата, вместо звёзд и галактик во всех направлениях вспыхивает свет. Картина эта в точности тождественна той, которую нарисовал Л.Н. Толстой в рассказе «Смерть Ивана Ильича», описывая, как безнадёжный больной ощутил свою смерть. Он будет разорван вместе со своей ракетой так называемыми приливными силами чёрной дыры, либо ощутит катастрофическое нарастание своего веса по мере приближения к центру гравитации и будет сдавлен и сжат в лепёшку своей собственной массой.

Но, несмотря на свою безнадёжную и безрадостную черноту, дыры в пространстве-времени способны пролить свет на очень важные проблемы, связанные с устройством мироздания. Благодаря чёрным дырам космологи нашли, наконец, объект, в котором может таиться скрытая масса вещества нашей Вселенной, причём не какая-то незначительная часть общей массы Метагалактики, а около 90 % этой массы. Более того, появились весьма серьезные основания для того, чтобы видеть в чёрных дырах не только «хранилища» скрытой массы нашей вселенной, более обширные, чем суммарная масса всех видимых объектов, – галактик, газовых туманностей, потоков космических лучей и т. д. Когда в 1960-е годы были построены знаменитые диаграммы Крускала и Пенроуза, позволяющие весьма наглядно и вместе с тем математически точно производить манипуляции с нетривиальными областями пространства-времени, это открыло возможности для представления геометрически иных физических миров. И вот тут-то выяснилось, что чёрные дыры внутри себя, т. е. под гравитационным радиусом, представляют собой не инертные и застывшие тела, а воплощают в себе движение в качественно иной, негеоцентрический мир. Каждая из них, если верна теория, представляет собой своего рода горловину, ведущую в иное пространство-время, иную метагалактику.

Итак, чёрные дыры были и остаются одним из самых негеоцентричных объектов современной науки о Вселенной, и вполне возможно, что каждая из них представляет собой туннель, ведущий в ещё более негеоцентрическую вселенную. Или, точнее, не туннель, а своеобразный пролом в обваливающейся кое-где сплошной стене макроскопического мира. «Из всех измышлений человеческого ума от единорогов и химер до водородной бомбы, – пишет известный астрофизик К. Торн, – наверное, самое фантастическое – это образ чёрной дыры: и, тем не менее, законы современной физики фактически требуют, чтобы чёрные дыры существовали. Возможно, только наша Галактика содержит миллионы их». (Торн К. Поиски чёрных дыр. – Успехи физических наук, 1976, т. 188, вып. 3, с. 453).

Антиподом чёрных дыр являются белые дыры. Это антиколлапсары, взрывающиеся после коллапса звёзд и образования чёрных дыр в другом, «потустороннем» нашей Метагалактике пространстве-времени. Есть ещё и серые дыры, нечто среднее между чёрными и белыми. Это – белые дыры, которым не хватило энергии для расширения во внешнее пространство, и поэтому начавшееся расширение вновь переходит в коллапс.

Поистине фантастическая картина рисуется в воображении, если проанализировать выводы теории о судьбе гравитирующей материи: две Вселенные, соединённые между собой горловиной, или, по укоренившемуся ныне образному наименованию, «кротовьей норой», взаимодействуют через эту нору, оставаясь внеположенными друг другу за пределами таких нор. При этом вещество через чёрную дыру в одной вселенной перекачивается во вторую, выходя в неё из белой дыры.

Ещё более усложнились наши представления о «дырах» в пространстве-времени, когда учёные стали рассматривать не только массу, которой характеризовался классический шварцшильдовский отон, но и электрический (либо магнитный) заряд, а также момент вращения. Все другие макроскопические параметры у ЧД отсутствуют, что было доказано рядом соответствующих теорем. Это дало основание известному американскому физику Дж. Уилеру выдвинуть свою знаменитую образную формулировку: «Чёрные дыры не имеют волос». Правда, впоследствии выяснилось, что ЧД могут иметь ряд экзотических параметров, идущих из микромира составляющего их вещества. К ним относится, например, цвет – квантовое число кварков. Но структуру пространственно-временных отношений такие параметры существенно не изменяют. Поэтому чёрные дыры сейчас усиленно изучаются с точки зрения их «безволосых» макроскопических параметров. Электрически заряженные чёрные дыры получили название ЧД Рейсснера-Нордстрема по фамилиям учёных, впервые описавших их при помощи определённого решения уравнений Эйнштейна. Вращающиеся чёрные и белые дыры были названы именем Р.П. Керра, американского математика, которому впервые в 1963 г. удалось отыскать для таких объектов решение уравнений гравитационного поля.

В настоящее время делаются попытки классифицировать чёрные дыры по этим параметрам и даже создать своеобразную «таблицу Менделеева» для таких отонов. Причудливое сочетание макроскопических и немакроскопических параметров ещё больше осложняется проблемой так называемой «голой» сингулярности. То, что сингулярность, лежавшая в начале нашей вселенной, может таиться и сегодня в столь немакроскопических объектах, как чёрные дыры, ни у кого особого удивления не вызывает. Но оказывается, что эта сингулярность вдобавок может быть и «голой», то есть иметь непосредственный контакт с нашим макроскопическим миром! В мире, насыщенном «голыми» сингулярностями, имела бы место существенная «непредсказуемость» физических явлений. Поэтому теоретики всеми силами стараются блокировать выводы теории, предсказывающей существования «голых» сингулярностей и поправить теорию таким образом, чтобы источить возможность существования подобных «нелепых» с макроскопической точки зрения свойств немакроскопических объектов – отонов. Р. Пенроуз придумал для этого гипотезу «космической цензуры», согласно которой сингулярности ЧД должны быть обязательно отграничены от макромира, т. е. отделены от него непроходимыми для физических взаимодействий горизонтами событий. Уже возникают, однако, модели гравитационного коллапса с совершенно «голыми», ничем не прикрытыми сингулярностями. Беспредельный негеоцентризм продолжает проникать в теорию космоса сквозь любую, даже космическую цензуру.