Читаем Свет во тьме. Черные дыры, Вселенная и мы полностью

Но на самом деле и раньше было уже ясно, что когда вы приближаетесь к точечной массе, должно случиться нечто необычное. Разве это не следует из простой теории движения планет Кеплера и Ньютона? Чем ближе вы к Солнцу, тем быстрее вы двигаетесь вокруг него. Если бы Солнце стало бесконечно маленьким, планета, обращающаяся вокруг него по орбите радиусом всего в три километра, должна была бы двигаться со скоростью света, а по еще меньшей орбите – даже быстрее света. Но, конечно же, это невозможно!

Сила гравитации также становится слишком большой. Чем большая масса сосредоточивается в одной области пространства, тем сильнее ее гравитационное притяжение и, следовательно, тем труднее освободиться от этого притяжения. Если вы хотите избавиться от притяжения Земли, вам нужно отправиться на ракете в космос со скоростью 11,2 километра в секунду. С поверхности более тяжелого Солнца вам нужно будет стартовать со скоростью 617 километров в секунду. Если бы вы стали сжимать Солнце еще больше, то чтобы взлететь с него, пришлось бы увеличивать вторую космическую скорость до тех пор, пока в какой‐то момент она не превысила бы скорость света. Но тогда, по теории Ньютона, даже свет не смог бы сбежать с поверхности Солнца – он неизбежно вернулся бы обратно. А в теории Эйнштейна, если вы находитесь на краю черной дыры и летите со скоростью света, вы не сможете даже двинуться вперед!

Еще в 1783 году преподобному Джону Мичеллу, не имевшему никакого представления о теории относительности, пришло в голову, что в природе должно было бы происходить нечто подобное, если бы звезда обладала огромной гравитацией, а вторая космическая скорость для нее превышала бы скорость света. Такая “темная звезда”, как назвал ее Мичелл, даже если бы она существовала и находилась в определенной точке пространства, должна быть невидимой, потому что свет из нее не может выскользнуть.

В теории Эйнштейна пространство вокруг черной дыры подобно стремительной реке[77], которая заканчивается водопадом на радиусе Шварцшильда, а свет подобен пловцу в этой космической реке. Далеко от края обрыва он еще может плыть против течения, но ближе к водопаду течение усиливается и плыть приходится все быстрее и быстрее, так что в какой‐то момент даже чемпион мира по плаванию не сможет справиться со стремительным течением, которое несет его к водопаду. А подняться вверх по водопаду не под силу ни одному пловцу. То же самое происходит на радиусе Шварцшильда. Это точка невозврата. Здесь даже крик не вырвется наружу. Даже свет вместе с пространством затягивается в глубину.

В 1956 году физик Вольфганг Риндлер ввел для обозначения этой “страшной границы” термин “горизонт событий”. Его нельзя ни потрогать, ни ощутить, это всего лишь некая граница в пустом пространстве, математическая характеристика – и вместе с тем разделительная линия. Если вычислить радиус Шварцшильда для Солнца, то он будет равен трем километрам, для Земли – 0,9 сантиметра, а для человека вроде меня – одной стомиллиардной радиуса атомного ядра.

Эйнштейн был убежден, что область внутри радиуса Шварцшильда нефизична: это область чистой фантазии, математическая абстракция, и природа, несомненно, помешала бы таким объектам вообще сформироваться. В 1939 году он опубликовал трактат, в котором с помощью своей теории относительности пытался доказать, что таких “темных звезд” не существует. Эйнштейн триумфально завершил трактат словами: “Основным результатом этого исследования является ясное понимание того, почему «шварцшильдовские сингулярности» не существуют в физической реальности”. В переводе с научного языка это означало: “черных дыр не бывает”[78].

Но утверждение Эйнштейна оказалось ошибочным. Почти в то же время Оппенгеймер и его коллеги доказали, что звезды могут коллапсировать в точку[79]. Если они достаточно массивны, ничто не может предотвратить их коллапс.

Однако здесь вновь проявляются замечательные свойства теории относительности. То, что человек увидит во время коллапса звезды, в максимальной степени будет зависеть от его местонахождения. Наблюдатель, внимательно следивший за коллапсом в телескоп, увидит, как звезда взорвется и исчезнет в черной дыре. Появится горизонт событий, и все, что приближается к нему, этот наблюдатель будет видеть все менее отчетливым и замедленным. Каждая световая волна станет бесконечно растягиваться, и ее будет невозможно измерить, если она попытается выйти за край. Время сделается вязким, как сироп, и в конце концов словно бы остановится. Если уподобить световые волны маятнику, то они станут, как и пространство, растягиваться все больше и больше… часы будут тикать все реже и реже, пока совсем не остановятся.

Перейти на страницу:

Похожие книги

Повседневная жизнь российских космонавтов
Повседневная жизнь российских космонавтов

Книга, представленная на суд читателя в год пятидесятилетнего юбилея первого полета человека в космос, совершенного Ю. А. Гагариным, — не взгляд со стороны. Ее автор — удивительно разносторонний человек. Герой Российской Федерации, летчик-космонавт Ю. М. Батурин хорошо известен также как ученый и журналист. Но главное — он сам прекрасно знает увлекательный и героический мир, о котором пишет, жил в нем с середины 1990-х годов до 2009 года.Книга, рассчитанная на широкий круг читателей, не только познавательна. Она поднимает острые вопросы, от решения которых зависит дальнейшая судьба отечественной космонавтики. Есть ли еще у России шансы преодолеть ухабы на пути к звездам или все лучшее осталось в прошлом? Прочитав книгу, вы сами сможете судить об этом.Большинство цветных фотографий сделано автором в ходе тренировок и в космических полетах.

Юрий Михайлович Батурин

Астрономия и Космос / История / Образование и наука
История космического соперничества СССР и США
История космического соперничества СССР и США

Противостояние СССР и США, начавшееся с запуска Советским Союзом первого спутника в 1957 году и постепенно вылившееся в холодную войну, послужило причиной грандиозных свершений в области освоения космоса. Эта книга включает в себя хронику как советских, так и американских космических исследований и достижений, подробное описание полета Найла Армстронга и База Олдрина на Луну, а также множество редких и ранее не опубликованных фотографий. Авторы книги — Вон Хардести, куратор Национального Смитсонианского аэрокосмического музея, и Джин Айсман, известный исследователь и журналист, показывают, каким образом «параллельные исследования» двух стран заставляли их наращивать темпы освоения космоса, как между США и СССР назревал конфликт, в центре которого были Джон Кеннеди и Никита Хрущев. Это история освоения космоса, неразрывно связанная с историей противостояния двух великих держав на Земле.

Вон Хардести , Джин Айсман

Астрономия и Космос / История / Технические науки / Образование и наука