Стивен Хокинг. О дружбе и физике

В чем же заключается разница между этими двумя определениями горизонта событий? Представьте себе черную дыру и летающие вокруг нее фрагменты вещества, суммарная масса которых очень велика. Пока они носятся снаружи, но вскоре будут захвачены и поглощены черной дырой^[6]. Представьте также, что поблизости от черной дыры оказалась небольшая космическая ракета. Космонавт пытается преодолеть притяжение черной дыры и отлететь на безопасное расстояние. Для этого он включает реактивные двигатели на полную мощь, чтобы ускорить движение. Он пока еще вне черной дыры и есть надежда, что ему удастся ускользнуть от нее. Однако в тот момент, когда окружающее черную дыру вещество с огромной массой будет проглочено ею, дыра станет больше. Как только ее масса вырастет в достаточной степени, черная дыра своим притяжением захватит ракету. Космонавту не удастся вырваться из черной дыры.

Если описывать эти события с точки зрения Пенроуза, ракета вначале находится вне горизонта событий черной дыры. Мгновение спустя, когда огромная масса вещества падает внутрь, горизонт событий «подпрыгивает», и ракета оказывается внутри него. Вначале горизонт событий Пенроуза не отражает тот факт, что ракете не удастся вырваться из тисков черной дыры; это становится ясно только после того, как громадная масса «плюхнулась» в ее недра.

Что происходит с ракетой, если пользоваться тем определением горизонта событий, которое дает Стивен Хокинг? В рамках этого определения, если ракете суждено быть проглоченной черной дырой, чья масса возросла, то событие это не является сюрпризом. Дело в том, что горизонт событий Хокинга будет включать в себя ракету с самого начала. Другими словами, горизонт событий расширяется до того, как на черную дыру падает вещество. Поведение его зависит не только от состояния дел в настоящем, но и от того, что произойдет в будущем. Таким образом, здесь нарушаются законы причинно-следственных связей: следствие (увеличение горизонта событий черной дыры) предшествует причине (падению массы).

Определение горизонта событий с точки зрения Стивена требует знания полной истории пространства-времени, включая будущее, хотя на практике теми объектами, которые находятся далеко в пространстве и во времени, можно пренебречь. Такое определение, в котором нечто происходящее сейчас обусловлено развитием событий в будущем, в физике называется телеологическим. Физики позаимствовали это слово из философии – философы используют его для объяснения явлений не с точки зрения сиюминутной причины, а руководствуясь конечной целью того, что происходит сейчас.

Философы размышляли над телеологическими законами природы, по крайней мере, начиная с Аристотеля. Естествознание учит нас, что дождь начинается потому, что влага в облаках конденсируется в капельки воды, которые тяжелее воздуха. Но, по Аристотелю, у дождя иная причина: дождь идет для того, чтобы могли произрастать растения, которыми питается человек. Будущие запросы, полагал Аристотель, формируют настоящее. В большей или меньшей степени – в зависимости от склада характера – мы все принимаем решения в нашей жизни именно таким образом. Например, если вам предлагают съесть за ланчем кусочек чизкейка, можно не идти на поводу у сиюминутной прихоти, а принять во внимание меню будущего обеда. В физике, однако, силы действуют и тела реагируют на них в согласии с условиями, существующими в настоящем времени. Поэтому, хотя телеологические идеи и являются частью нашей повседневной жизни, они редко используются в физике. Телеологическое определение, данное Стивеном горизонту событий, – это сокровище, рожденное его творческой изобретательностью. Именно научное бесстрашие Стивена позволило ему пробудить к жизни и разработать идею, которая другими учеными, включая Пенроуза, была сброшена со счетов.

На первый взгляд может показаться, что нюансы того, как именно теоретики определяют понятие горизонта событий черной дыры, не очень важны. Ведь формулировка того или иного термина – это выбор физиков, а не постулат, подобный закону природы. Но принципы, которые мы изобретаем, влекут за собой идеи, которые мы выдвигаем, и выводы, которые мы делаем из этих идей. Определение, данное Стивеном, оказалось мощным рычагом для рывка вперед и было широко воспринято другими учеными. Оно послужило путеводной звездой для их интуиции и сформировало в их воображении картины процессов, происходящих в черной дыре. Стивен назвал свой горизонт событий «абсолютным горизонтом», чтобы отличить его от «видимого» горизонта событий Пенроуза. Дав новое определение горизонту событий, Стивен по существу переосмыслил не только понятие горизонта, но и подход к изучению черных дыр.

⁂