Краткие ответы на большие вопросы

Когда мы пытаемся предсказать и положение и скорость, квантовая механика ведёт к неопределённости; но она с высокой долей определённости позволяет предсказать комбинацию положения и скорости. Однако новейшие исследования ставят под сомнение и эту степень определённости. Проблема возникает потому, что гравитация может искривлять пространство-время до такой степени, что мы просто не в состоянии наблюдать некоторые области пространства.

К таким областям относятся внутренности чёрных дыр. Это означает, что мы не в состоянии — даже в принципе — наблюдать частицы внутри чёрной дыры. То есть мы вообще не можем измерить их положение или скорость. В связи с этим возникает вопрос: не появляется ли ещё новая непредсказуемость помимо той, которую показывает квантовая механика.

Подводя итог, можно сказать так. Классическая теория, выдвинутая Лапласом, говорит о том, что если известны положение и скорость частиц в конкретный момент времени, то последующие их движения чётко предопределены. Эта идея получила новое толкование после того, как Гейзенберг предложил принцип неопределённости, согласно которому невозможно одновременно точно указать положение и скорость частицы. Тем не менее остаётся возможность предсказать комбинацию положения и скорости. Не исключено, что и эта ограниченная предсказуемость исчезнет, если принимать во внимание чёрные дыры.

Позволяют ли нам законы, управляющие Вселенной, точно предсказать, что произойдёт с нами в будущем?

Короткий ответ — и да, и нет. В принципе, законы позволяют нам предсказывать будущее. Но на практике расчёты зачастую слишком сложны.

5 Что внутри чёрных дыр?

Говорят, что факты порой причудливей вымысла, и нигде это не оправдывается в большей степени, чем в чёрных дырах. Чёрные дыры необычнее всех выдумок писателей-фантастов, и при этом их существование — доказанный научный факт.

Первым заговорил о чёрных дырах учёный из Кембриджа Джон Мичелл в 1783 году. Его идея заключалась в следующем. Если выстрелить частицу, например пушечное ядро, вертикально вверх, сила гравитации будет замедлять её движение. Постепенно частица перестанет двигаться вверх и начнёт падать обратно. Однако если первоначальная вертикальная скорость будет выше определённого критического значения, так называемой скорости убегания, то силы гравитации окажется недостаточно, чтобы остановить частицу, и она улетит. Скорость убегания, или вторая космическая скорость, для Земли составляет свыше 11 километров в секунду, а для Солнца — примерно 617 километров в секунду. И та и другая значительно выше скорости реального пушечного ядра. Но они невысоки по сравнению со скоростью света, которая составляет 300 000 километров в секунду. Таким образом, свет без особого труда может покинуть и Землю, и Солнце. Однако Мичелл отметил, что могут существовать звёзды гораздо массивнее Солнца, на которых скорость убегания будет превышать скорость света. Мы не в состоянии их увидеть, потому что свет, испускаемый ими, притягивается обратно благодаря силе гравитации. Мичелл назвал их «тёмными звёздами». Сейчас мы называем их чёрными дырами.