Первооткрыватели. 100 научных сказок

Мы можем создать или представить себе создание робота-наблюдателя, который не будет нуждаться в кислороде и способен к самопочинке. Такой робот сможет с Земли или Луны постоянно следить за падающим в чёрную дыру кораблем. И согласно докладам этого вечного робота, которые он составляет каждые 100 миллиардов лет, корабль НИКОГДА не достигнет поверхности чёрной дыры.

Но космонавт с ним не согласен и долетает на своём корабле до её поверхности, не успев даже проголодаться! Момент пересечения поверхности Шварцшильда оказывается фантастически интересным: с точки зрения космонавта, во внешнем мире пройдёт время большее, чем бесконечность…

Настоящий парадокс!

– Время больше бесконечности. Вот это да… – открыла рот Галатея. – И как учёные смогли решить этот… парадокс?

– Никак. Они не знают, как его решить. Он до сих пор существует.

– Учёные не знают?!

– Учёные – самые знающие люди в мире, и именно поэтому они понимают, как много не знают. Знание часто сравнивают с кругом света в темноте. У кого круг света больше, тот лучше знает, сколько простирается вокруг темноты неизвестного.

– Надо помочь учёным с этим парадоксом… – пробормотал Андрей себе под нос.

Но Галатея услышала и ревниво на него покосилась. Видимо, у неё были свои планы на магическую сферу Шварцшильда.

– На этом парадоксы чёрной дыры не заканчиваются. Из нескольких страничек, написанных Карлом Шварцшильдом в 1916 году во фронтовом госпитале, выросла целая наука – физика чёрных дыр. Одной из её главных задач является изучение поведения вещества внутри чёрной дыры.

Уравнения Эйнштейна не запрещают космонавтам находиться внутри сферы Шварцшильда. Если космонавт ухитрился миновать её поверхность, дальше он летит к центру чёрной дыры без особых помех.

– А разве там не будет сверхплотного вещества? – спросил Андрей.

– Чем больше по размеру чёрная дыра, тем больше её масса, но меньше плотность. Если взять очень большую чёрную дыру, плотность вещества в ней может быть очень мала. Например, теоретически возможно, что мы с вами живем в черной дыре, потому что вся наша Вселенная ею и является. А вещества в космосе вокруг нас совсем немного.

– Ничего себе… – пробормотал ошарашенный Андрей. – Какой неожиданный поворот событий!

– Два молодых англичанина, Роджер Пенроуз и Стивен Хокинг, стали анализировать падение вещества внутри сферы Шварцшильда. Они с удивлением обнаружили, что если масса чёрной дыры сохраняется, то всё её вещество должно сжаться в точку в центре дыры.

– То есть и масса Солнца должна сжаться в точку? – переспросил Андрей. – Как же она там поместится?

– Речь идёт не только об одной звезде. Если рассмотреть сжатие всей Вселенной (сейчас она расширяется, но ведь никто не может нам запретить мысленный эксперимент по её сжатию?), окажется, что даже она должна превратиться в точку в конце своего коллапса или падения саму в себя.

– Наверное, тут какая-то ошибка! – воскликнул возбужденный Андрей. – Ведь во Вселенной сотни миллиардов галактик, и каждая из них состоит из сотни миллиардов огромных звёзд. Как всё это можно сжать в точку? Какого она будет размера?

– В том-то всё и дело, – покачала головой Никки. – Точка не имеет размера. Можно сказать, что точка – это шар нулевого радиуса. В ней плотность сжимающегося вещества становится бесконечной, поэтому учёные зовут её сингулярностью (от латинского слова «singular» – «особый»).

– Тогда точно ошибка! – решил Андрей.

– Пенроуз и Хокинг доказали наличие сингулярности как математическую теорему. Так что простых ошибок здесь быть не может. Но, действительно, многие учёные надеются, что развитие науки преодолеет силу теоремы Пенроуза – Хокинга. Ведь она доказана в рамках теории Эйнштейна и при определенных предположениях. А если внутри чёрных дыр станут существенными квантовые эффекты? Тогда ситуация может измениться. Возможно, внутри чёрных дыр нарушается одно из условий теоремы Пенроуза – Хокинга – например, окажется, что сжимающееся вещество может уменьшать свою гравитационную массу. Это тоже может спасти гигантскую Вселенную от сжатия в бесконечно малую точку.

– Учёным определённо нужна помощь! – воскликнула Галатея и покосилась на брата, то ли ища поддержки, то ли в надежде его опередить.

– Стивен Хокинг был очарован чёрными дырами и продолжал размышлять о них. Он страдал тяжёлым заболеванием и оказался прикован к инвалидной коляске на десятки лет. Но полёт мысли болезнь не смогла остановить. Стивен много размышлял о том, как чёрная дыра плывёт в пустоте и поглощает всё на своём пути. Неужели нет способа отобрать вещество у абсолютного пожирателя материи?

Хокинг обдумывал поляризацию вакуума – как она поведёт себя возле чёрной дыры?

– Чего он обдумывал? – не поняла Галатея. – Полярный вакуум?