Стивен Хокинг. Непобедимый разум

Так излучение Хокинга “грабит” черную дыру, отнимая у нее энергию. С убыванием энергии автоматически убывает и масса. Вспомните уравнение Эйнштейна Е=mc². Е – энергия, m – масса, с – скорость света. Когда в левой части уравнения убывает энергия (именно это происходит в рассмотренном случае в черной дыре), должно убывать и произведение в правой части уравнения. Скорость света – с – константа. Следовательно, убывает масса. Итак, предположив, что черная дыра теряет энергию, мы допускаем также, что в ней убывает и масса.

Учтем это и вспомним открытие Ньютона, формулу гравитации: если изменяется масса тела, то непременно меняется и сила притяжения, с какой это тело воздействует на другие тела. Если уменьшится масса Земли (на этот раз мы говорим о массе, а не о размерах), ее гравитационное поле на орбите Луны окажется слабее. Если черная дыра потеряет часть своей массы, сила ее притяжения на горизонте событий (границе невозврата) станет меньше. Тогда и вторая космическая скорость на таком расстоянии от черной дыры станет меньше скорости света. Значит, равенство “вторая космическая скорость = скорость света” будет действительно для меньшего, чем прежде, радиуса. Появится новый горизонт событий – ближе к черной дыре. Площадь горизонта событий сократится. Только так мы можем объяснить уменьшение размеров черной дыры.

Если замерить излучение Хокинга из большой черной дыры, возникшей в результате коллапса звезды, то мы будем разочарованы: такая огромная черная дыра, а температура на поверхности лишь на миллионную долю градуса превышает абсолютный ноль. И чем больше черная дыра, тем ниже ее температура. Хокинг утверждает: “Черная дыра с десятикратной солярной массой может испускать несколько тысяч фотонов в секунду, но их длина волны совпадает с размерами черной дыры, а энергии так мало, что мы не сумеем их обнаружить”[109]. Ведь чем больше масса черной дыры, тем больше и площадь горизонта событий. Чем больше площадь горизонта событий, тем выше энтропия. Чем выше энтропия, тем ниже температура поверхности и уровень излучения.

Взрывы черных дыр?

Однако уже в 1971 году Хокинг предположил существование черных дыр иного типа – маленьких. Самые удивительные – размером с ядро атома. Вот у них излучение так излучение. Чем меньше черная дыра, тем выше температура на ее поверхности. Описывая эту разновидность черных дыр, Хокинг восклицает: “Едва ли их правильно именовать черными: на самом деле они раскалены добела!”[110]

Эти “первичные черные дыры”, как называл их Хокинг, появились – если они в самом деле существуют – не в результате коллапса звезд. Это пережиток самых ранних этапов существования вселенной, когда действовало мощнейшее давление, сжимавшее вещество чуть ли не в точку. С тех пор первичные черные дыры должны были еще и уменьшиться в размере, ведь они постоянно теряют массу.

Для первичной черной дыры излучение Хокинга губительно: масса уменьшается, уменьшается и сама черная дыра, температура и скорость испускания частиц с горизонта событий возрастают. Черная дыра все быстрее теряет массу, а чем меньше масса, тем больше температура – порочный круг.

Чем же дело кончится? Хокинг предположил, что в итоге маленькая черная дыра исчезнет, выпустив напоследок огромное количество частиц – словно взорвется разом миллион водородных бомб. Взорвется ли когда-нибудь и большая черная дыра? Нет, вселенная достигнет финальной стадии своего существования задолго до того, как большая черная дыра будет готова к взрыву.

Мысль, будто черная дыра может уменьшаться и в итоге взорваться, противоречила всему, что было известно о черных дырах на 1973 год. Сам Хокинг усомнился в собственном открытии. Неделями он скрывал его от всех, не записывал, проверял и перепроверял вычисления в уме. Если уж он сам не мог в это поверить, страшно было подумать, как отнесется к подобной ереси ученый мир. Физики тоже не любят, когда над ними смеются. С другой стороны, Хокинг понимал: если он окажется прав, его открытие произведет переворот в астрофизике. В какой-то момент он заперся в ванной, чтобы обдумать все в уединении. “Все рождественские каникулы напролет я промаялся, но избавиться от них [от своих открытий] не сумел”[111].

Хокинг опробовал эту идею на ближайших своих сотрудниках. Отнеслись по-разному: Мартин Рис, например, друживший с Хокингом со времен учебы в Кембридже, прибежал к их общему наставнику Деннису Сиаме, восклицая: “Слыхали? Стивен перевернул все с ног на голову!” Сиама горячо поддержал Стивена и велел немедленно опубликовать это открытие. Хокинг потом жаловался, что Пенроуз, тоже преисполнившийся энтузиазма, позвонил ему как раз в тот момент, когда он собирался приступить к обеду в честь собственного дня рождения (начался 1974 год) и на стол подали гуся. Конечно, восторг Пенроуза был ему приятен, вспоминает Хокинг, но они так увлеклись беседой, что не сумели вовремя остановиться, и праздничный обед остыл[112].