Пять возрастов Вселенной

Согласно классической общей теории относительности, не учитывающей квантово-механические эффекты, самым поразительным свойством внутренней области черной дыры служит расположенная в ее центре сингулярность пространства-времени. Роджер Пенроуз, известный физик-теоретик и математик, доказал теорему, согласно которой каждая черная дыра должна содержать сингулярность. Этот результат имеет далеко идущие последствия, причем он справедлив для любой черной дыры, независимо от способа ее образования и всех прочих исторических признаков. Сингулярность — это точка, в которой, грубо говоря, на волю вырываются все демоны ада. В месте нахождения сингулярности в черной дыре плотность вещества становится бесконечной. Под бесконечным мы подразумеваем не просто очень большую величину, а величину, которая действительно больше любого числа, которое вы можете себе представить. Ясно, что в сингулярности должно происходить что-то очень интересное.

Обычно когда физические величины становятся бесконечными в теории, это означает, что что-то пошло сильно не так или что данная теория не является полной. Сингулярность в центре черной дыры возникает потому, что наше понимание физики остается неадекватным при достаточно больших значениях энергии и плотности, или, что эквивалентно, на малых расстояниях. Для огромных значений плотности вблизи предполагаемой сингулярности внутри черной дыры свою роль должны играть квантово-механические эффекты. Однако, несмотря на это, мы не располагаем полным и самосогласованным описанием физических законов, которые одновременно включали бы гравитацию (общую теорию относительности) и квантовую механику. Таким образом, хотя квантовая гравитация явно определяет истинную природу сингулярности, находящейся внутри черной дыры, окончательного описания в настоящее время у нас нет.

Тем не менее в сингулярности может иметь место множество интересных эффектов. Некоторые физики полагают, что эта сингулярность — путь из нашей Вселенной в другие вселенные или, быть может, в какое-то другое место нашей Вселенной. Мы должны с большой осторожностью относиться к тому, что мы подразумеваем под нашей Вселенной и другими вселенными. В данном контексте наша Вселенная — это вся причинно связанная область пространства-времени. Другими словами, будь у вас космический корабль, способный передвигаться со скоростью света, и располагай вы временем для путешествия, равным всему возрасту Вселенной, наша Вселенная содержала бы все места, которые вы в таком случае могли бы посетить. Если бы вы попали внутрь горизонта событий черной дыры, то вы никогда не смогли бы вернуться в нашу Вселенную. Таким образом, горизонт событий являет собой фактическую границу Вселенной. Тем не менее, в принципе, что-то способно отправиться в сингулярность, расположенную в центре черной дыры, и появиться в другой вселенной — вселенной, пространство-время которой связано с нашей Вселенной разве что только в точке сингулярности черной дыры. Таким образом, сингулярности, имеющиеся в черных дырах, могут стать «воротами» в другие вселенные.

Само существование черных дыр в нашей Вселенной непременно означает, что геометрия пространства-времени нашей Вселенной далеко не проста. Помимо кривизны пространства-времени, образуемой в связи с сильной гравитацией черных дыр, горизонты событий служат фактическими границами нашей Вселенной.

Сложность в эпоху черных дыр

С позиций крайнего редукционизма, человеческое существо есть не что иное, как большая совокупность протонов, нейтронов и электронов. Именно из этих трех основных компонентов состоят атомы, которые связываются в молекулы, фантастически сложным образом организованные в клетки, триллионы которых во взаимном сотрудничестве образуют человека. Приблизительно 10²⁹ простых частиц непостижимым образом взаимодействуют друг с другом, создавая систему, которая, судя по всему, является чем-то большим нежели, простой суммой составляющих ее частей.

Наш мир отличается сложностью, потому что гигантские количества протонов, нейтронов и электронов располагали огромным временем для взаимодействия и развития в интересные структуры. Планеты образовались, отложения осели в океанах, а жизнь возникла и развилась потому, что наша Вселенная существует гораздо дольше временных промежутков длиной в наносекунду, необходимых для протекания химических реакций. Если бы мы отправились в далекое прошлое, в эпоху нуклеосинтеза, когда Вселенной было всего несколько минут от роду, нам было бы крайне трудно представить, каким образом практически однородное море, состоящее из ядер водорода и гелия, могло получить возможность образовать что-либо столь же сложное, как простой компьютер, не говоря уже о планетарном обществе, состоящем из пяти миллиардов человек, взаимодействующих в рамках поразительно богатой и разнообразной экосистемы.