0
4712
Газета Интернет-версия

27.04.2005 00:00:00

В чаду черных дыр

Тэги: вселенная, черные дыры, исследование


вселенная, черные дыры, исследование Вырваться из черной дыры – задача не тривиальная, а квантово-механическая.
Мауриц Эшер, «Звезды», 1948 г.

«Известно, что наша Вселенная возникла за счет взрыва вакуума – я об этом читал в книжках. Не могли бы вы сказать: а что было до Большого Взрыва? Может быть, там было много Вселенных – какой уровень IQ мог бы быть у их обитателей?» Переполненный актовый зал знаменитого ФИАНа – Физического института Академии наук – на мгновение замер, а затем чуть было не грохнул аплодисментами от такого вопроса в «лоб», обращенного к лектору – известному российскому ученому, академику Валерию Рубакову. Автор вопроса вряд ли перешагнул порог пятого класса средней образовательной московской школы. Впрочем, никак не меньше, чем две трети слушателей – это были старшие школьники, студенты, аспиранты. Дело происходило в воскресенье, в 10 утра┘

Впервые в новейшей истории России ученые с мировым именем – в данном случае профессор Хуан Малдасена (Институт передовых исследований, г. Принстон, США) и академик Валерий Рубаков (Институт ядерных исследований РАН, г. Москва) – выступали с Публичными лекциями по физике. Тема лекции Малдасены – «Черные дыры и информационный парадокс», Рубакова – «Темная материя и темная энергия во Вселенной». Организаторы этого действа – фонд Дмитрия Зимина «Династия» при содействии Международного центра фундаментальной физики в Москве.

В общем, три часа на одном дыхании – об устройстве пространства-времени в космологическом масштабе, в субмикроскопическом масштабе, а заодно – об устройстве Вселенной, которая с сумасшедшей скоростью расширяется в этом же самом пространстве-времени. (Удвоение расстояний во Вселенной происходит каждые 12 миллиардов лет; впрочем, по космологическим меркам, – ужасно медленно.)

Парадоксов и в том, и в другом докладе было представлено более чем достаточно. Так как темной энергии посвящена отдельная статья в сегодняшнем выпуске «НГ-науки» (см. «Темная история с «темной энергией»), имеет смысл более подробно приглядеться к черным дырам.

Итак, краткое досье на черные дыры (ЧД).

Чтобы тело, масса которого равна массе Земли, превратилось в черную дыру, его нужно сжать до радиуса меньше сантиметра. Для превращения в ЧД объекта с массой Солнца – он должен усохнуть до диаметра меньше километра; объект с массой 100 кг, надумавший стать черной дырой, должен будет сжаться (или, как говорят физики, сколлапсировать) до характерных размеров┘ меньше любой длины, известной когда-либо.

Тут вступает в действие другой парадокс. Оказывается, наше восприятие времени зависит от того, с какой скоростью мы движемся. Это было проверено в эксперименте. Но и гравитация влияет на ход времени. Эйнштейн предположил, что масса искривляет пространство-время вокруг себя. Это приводит к забавным практическим результатам. Для обитателя первого этажа многоэтажного дома время течет медленнее, чем для квартиросъемщика чердачного помещения. Для типичной городской архитектуры Земли этот эффект составляет 10-15 секунды за секунду. Именно настолько прописка в полуподвале продлевает жизнь его обитателей – пустячок, а вроде приятно.

А вот часы на поверхности Солнца идут на одну миллионную медленнее, чем часы, которые находятся вдали от светила. Дальше – больше. На поверхности нейтронной звезды (плотность нейтронной звезды может превышать 10 млн. тонн в кубическом сантиметре при диаметре звезды в несколько километров; чайная ложка нейтронного вещества весит столько же, сколько все автомобили на Земле – миллиарды тонн!) время течет со скоростью 70% от скорости часов вдали от нее. Эйнштейновская Общая теория относительности говорит как раз о том, как ведет себя время вблизи массивного объекта – по мере приближения к звезде оно идет все медленнее и медленнее. Если сделать звезду меньше черной дыры, то окажется, что время там буквально останавливается. Физики любят давать малопонятным поначалу объектам и феноменам красивые и загадочные названия. Звезды, на которых останавливается время, получили название – холодные звезды.

Еще. Типичный диаметр черной дыры – 10 км, но где-то в глубинах Вселенной есть ЧД размером с Солнечную систему. Вот и относительно недавно астрономы зафиксировали колоссальный поток частиц, идущих из галактики, расположенной на расстоянии тоже не хилом – 90 тыс. световых лет. Есть мнение, что эти потоки частиц производятся черной дырой. (Как производятся – это вопрос особый; возможность испускания черными дырами частиц теоретически предсказал в 1974 г. англичанин Стивен Хокинг.) А вообще, у всех галактик, похожих на Млечный Путь, в центре имеется своя черная дыра.

Ничто не вечно под Луной. Черные дыры тоже. Они все время излучают энергию и в конце концов излучат ее всю. Для ЧД массой, равной массе Солнца, время жизни – больше времени жизни Вселенной; ЧД с массой человека живет миллисекунды; время жизни черной дыры с массой земного горного хребта эквивалентно времени жизни Вселенной. «Но в эксперименте нам не удалось еще наблюдать процесс испарения черной дыры», – самокритично вынужден был признать Хуан Малдасена.

Еще один нетривиальный парадокс, связанный с ЧД. Сохранится ли информация при падении, например, книги в черную дыру? Эту проблему обнаружил в свое время упомянутый уже выше Стивен Хокинг. Он предположил, что в ЧД информация исчезает бесследно и безвозвратно. Но это противоречит принципам квантовой механики. Нужна была какая-то теория, позволяющая обойти этот парадокс. «Сейчас на эту роль рассматривается теория струн, – не раз подчеркивал в своем выступлении Малдасена. – Она соединяет квантовую механику и теорию гравитации Эйнштейна. Это необходимо для понимания проблемы Большого Взрыва. Теория струн, похоже, единственный кандидат, претендующий на адекватное описание процесса возникновения Вселенной».

«Теория струн, – поддержал своего коллегу и Валерий Рубаков, – может пригодиться в точке сингулярности – там теория струн может работать».

Название «Теория струн» – это еще один пример неизбывной любви физиков к красивым и загадочным названиям. (Дипломная работа Хуана Малдасены называлась «Теория струн в искривленном пространстве», 1991 г.) А все, на самом деле, гораздо проще. Взяли и предположили: гравитоны, эти гипотетические пока переносчики гравитационного взаимодействия, выглядят, мол, как маленькие петли, образованные струнами. (Отсюда и название – теория струн).

Экспериментальной проверки этой теории до сих пор нет. (Замечу, кстати, что это дает основания некоторым недоброжелателям говорить о том, что современная физика элементарных частиц становится не столько наукой, сколько разделом эстетики.) «Пока мы не можем описать Большой Взрыв в теории струн, – признает и профессор Малдасена. – Но она может объединить все существующие взаимодействия. Все взаимодействия – это струны, колеблющиеся разным образом»...

В заключение лекции Хуану Малдасене тоже был задан свой «детский» вопрос из продвинутой московской аудитории: «Чем отличается наша Вселенная от черной дыры; ведь ее, Вселенную, тоже вроде бы можно рассматривать как ЧД, только гигантских размеров?» Успокойтесь, дорогие читатели, все не так страшно.

«Вселенная все-таки отличается от черной дыры, – философски успокоил собравшихся Малдасена. – Если вы попали в черную дыру, то вы ударитесь в сингулярность. То есть сингулярность черной дыры – в будущем. Но в нашей Вселенной сингулярность – в прошлом».

Другими словами, все самое страшное, что могло с нами произойти – Большой Взрыв, например, – все в прошлом. И на том спасибо.


Комментарии для элемента не найдены.

Читайте также


Правительство донастраивает налоговую систему перед реформой

Правительство донастраивает налоговую систему перед реформой

Ольга Соловьева

Бюджет оплатит закупку лекарств от разных форм гепатита

0
758
Путин собрал голоса 76 миллионов избирателей из 112 миллионов

Путин собрал голоса 76 миллионов избирателей из 112 миллионов

Дарья Гармоненко

Иван Родин

Партийные кандидаты показали патриотические чувства и локальные успехи

0
737
Россияне подолгу хранят верность своим старым машинам

Россияне подолгу хранят верность своим старым машинам

Анастасия Башкатова

Автовладельцы ищут способы сэкономить на запчастях и ремонте

0
690
Гастарбайтеров можно и штрафовать, и выдворять

Гастарбайтеров можно и штрафовать, и выдворять

Екатерина Трифонова

Нелегальный мигрант попытался найти защиту у Конституционного суда РФ

0
662

Другие новости