Свет во тьме. Черные дыры, Вселенная и мы

В результате излучения Хокинга черные дыры теряют энергию, а значит и массу – ведь согласно самой известной формуле Эйнштейна масса это, в конечном счете, энергия. Но в отличие от чашки с кофе, остывающей за счет теплового излучения, излучающая черная дыра становится все горячее. Чем меньше черная дыра, тем выше ее температура и тем сильнее испускаемое ею излучение. В какой‐то момент она исчерпывает себя и взрывается, излучив практически бесконечное количество тепла. Это может объяснить, почему, как полагают, в природе не существует маленьких черных дыр. Черная дыра с массой, равной массе двух дизельных локомотивов (что составляет 160 тонн), за счет собственного излучения проживет не дольше секунды.

Иначе обстоит дело с астрофизическими черными дырами. Черная дыра с массой порядка массы астероида Икар – около 100 миллионов тонн – просуществует примерно столько же, сколько и вся Вселенная. Жизнь черной дыры с массой Солнца продлится 10 ⁶⁷ лет, а для исчезновения M87* потребуются невообразимые 10 ⁹⁷ лет.

Я честно пытался найти способ продемонстрировать, что значат такие цифры, но это попросту невозможно. Однако попробуйте все же представить себе следующее: мы соберем в одном гигантском бассейне всю массу всей известной Вселенной – поместим туда все существующие в космическом пространстве звезды, планеты и туманности, а затем раз в десять миллиардов лет (примерно таков возраст нашей Вселенной) будем вынимать оттуда совсем крошечную порцию материи, повторяя это действие до тех пор, пока не вычерпаем весь бассейн. Так вот: Вселенная исчезнет в десять миллионов раз быстрее, чем M87* испарится за счет излучения Хокинга.

Более того: прежде чем черные дыры полностью испарятся, Вселенная с необходимостью должна умереть окончательно, стать пустой и темной, ибо каждая частица газа, каждая световая волна во Вселенной будет поддерживать рост черной дыры. На протяжении невообразимо длинных промежутков времени сверхмассивные черные дыры, такие как M87*, могут лишь увеличиваться. Излучение Хокинга M87* настолько слабо, что невозможно построить детектор, который – даже если удалось бы доставить его прямо к черной дыре – оказался бы способен за время жизни нашей Вселенной обнаружить хоть какие‐то доказательства его (излучения Хокинга) существования.

Тем не менее с чисто теоретической точки зрения черные дыры и в самом деле могут испариться, и в результате все, что когда‐то было ими захвачено, высвободится. Ничто не вечно – даже черные дыры.

При расчете излучения Хокинга наличие горизонта событий очень важно, но – если это излучение и самом деле является результатом затухания гравитационных полей, – возможно, рано или поздно подобным образом могут постепенно исчезнуть и нейтронные звезды, и даже обыкновенное вещество. Отсюда следует, что все гравитационные поля когда‐нибудь затухнут и превратятся в свет. Однако на сегодня это не более чем предположение.

В начале был свет, и не исключено, что и в конце, если до этого не произойдет нечто совершенно новое и захватывающее, во Вселенной останется только свет.

В завершение пресс-конференции, на которой мы торжественно продемонстрировали наше изображение, Карлос Моэдаш, еврокомиссар по науке, процитировал слова Стивена Хокинга: “Черные дыры не такие уж черные, как их изображают. Это не вечные тюрьмы. Материя может высвободиться из черной дыры как наружу, так и, возможно, в другую вселенную. Поэтому, ощутив себя в черной дыре, не сдавайтесь. Выход всегда есть”.

Столь обнадеживающее заявление стало удачным финалом этой знаменитой пресс-конференции. Но все же, если вернуться к мысли Хокинга, действительно ли черные дыры дают нам шанс воскреснуть, пройдя через ад? Не являются ли они чем‐то вроде чистилища на пути к истинному просветлению?

Пусть вас не вводит в заблуждение эта обманчивая надежда. Вероятность того, что после смерти и кремации налетевший вихрь соберет воедино пепел и дым и вы будете воссозданы из развеянного праха, гораздо больше вероятности вернуться назад после того, как вас заглотила черная дыра.

Однако физики-теоретики не готовы согласиться с вероятностью реализации такого практически невозможного сценария. Даже сама мысль об этом приводит их в ужас.

Исчезновение информации

У каждого времени есть свои важные задачи. Они влияют как на наше представление о мире, так и на науку. Как‐то один из моих коллег язвительно заметил, что его не удивляет, почему название для обозначения начала Вселенной, Большой взрыв, появилось вскоре после взрыва первой атомной бомбы. Сегодня мы живем в информационную эпоху и все чаще и чаще видим, как физику переписывают на языке теории информации. Самые последние вариации на эту тему: гравитацию можно описать в битах; законы природы напоминают язык программирования; или даже: вся Вселенная – это в действительности только большой компьютерный эксперимент[207]. На самом деле такие невероятные предположения не кажутся мне убедительными, но, вне всяких сомнений, теория информации стала важной составляющей естественных наук.