Вселенная. Вопросов больше, чем ответов

Все меняется, если перейти к рассмотрению черной дыры. Если мы находимся внутри так называемой сферы Шварцшильда (сферы радиуса R_g, описанной вокруг центра черной дыры), то вы­браться «наружу» нельзя никаким образом. Даже по лестнице...

Именно поэтому границу сферы Шварцшильда часто называют горизонтом событий. А также — односторонней проводящей мем­браной. Ведь, в отличие от известного анекдота, «выйти через вход» нельзя, чем горизонт событий очень похож на то самое анизотроп­ное шоссе из романа братьев Стругацких «Трудно быть богом».

208

Анализ решения Шварцшильда показывает, что силы гра­витации на горизонте событий стремятся к бесконечности, т. е. горизонт событий — это своего рода область «спрессованной» гравитации, что и обусловливает такую одностороннюю его про­водимость.

Но не следует думать, что некто, падающий в черную дыру, будет этими бесконечными силами расплющен. Данная так на­зываемая особенность является не физической, а лишь коорди­натной особенностью и существует только для внешнего непод­вижного наблюдателя. В системе координат, движущейся вместе с путешественником, данной особенности нет, и она не может ему помешать пересечь горизонт событий в целости и сохран­ности. Более того, сил гравитации он вообще чувствовать не бу­дет — так же, как в лифте, свободно падающем в поле тяготения Земли, будет царить невесомость (недолго, правда...).

Опасность для путешественника заключается в приливных силах, аналогичных по природе своей силам, поднимающим приливы в земных океанах и имеющим причиной разность гра­витационных сил, действующих на разные части тела. Этими силами путешественника будет стремиться вытянуть вдоль на­правления на центр черной дыры. Но максимум приливных сил не приходится на горизонт событий, они растут по мере прибли­жения к центру. Так что для черных дыр малой массы проблемы у путешественника начнутся еще до пересечения горизонта со­бытий, а для гигантских черных дыр — уже после.

Может возникнуть вопрос: если для путешественника осо­бенности на горизонте событий нет, то что может ему помешать выбраться из черной дыры наружу? Тут все дело в том, что, как показал советский астрофизик И.Д. Новиков, внутри черной дыры пространственные и временные координаты меняются местами.

Наглядно это можно представить следующим образом. Будем рассматривать не трех-, а двухмерное пространство, причем

209

вообразим его себе в виде куска гибкой пленки. Направим ось времени перпендикулярно этой пленке. А потом начнем по­мещать на пленку все более и более тяжелые шары (или, еще лучше, будем уменьшать размеры, увеличивая плотность, шара данной массы). Пленка будет изгибаться все сильнее и сильнее, пока наконец стенка «вмятины» не станет вертикальной. Мы получили модель черной дыры. Нетрудно заметить, что некто, путешествующий по стенке «вмятины», будет, таким образом, перемещаться по оси времени, т. е. центр черной дыры для пу­тешественника находится не на некотором расстоянии, а в непо­средственном будущем, и повернуть нельзя.

Другим интересным следствием данного обстоятельства яв­ляется то, что события, произошедшие во «внешнем» мире в те­чение определенного интервала времени, внутри черной дыры будут располагаться вдоль некоторого пространственного про­межутка. Иными словами, внутри черной дыры содержится ин­формация обо всех, даже еще не произошедших событиях в тече­ние всего времени существования Вселенной.

Уместным, пожалуй, будет развеять еще один распространен­ный миф, касающийся черных дыр, — о чудовищных плотно­стях, царящих внутри их. На самом деле это не совсем так, скорее даже, совсем не так.

Да, если в черную дыру превратить Солнце (гравитационный радиус для которого составляет з км) или тем более Землю (чуть меньше сантиметра), средняя плотность получившейся черной дыры превысит ядерную (ю¹⁴ г/см³). Но средняя плотность за­висит от массы по обратному квадратичному закону, так что для центральных черных дыр в ядрах галактик (в том числе и в на­шей), масса которых составляет порядка ю млрд масс Солнца, средняя плотность будет в несколько раз меньше плотности воз­духа.

К тому же, по современным представлениям, вся масса чер­ной дыры заключена в точечной сингулярности — бесконеч­но малой области пространства внутри черной дыры. Области пространства с бесконечно большой плотностью (и кривизной пространства-времени).

210

Впрочем... В физике любое появление бесконечно больших величин является признаком несовершенства теории. Не явля­ется исключением и сингулярность в черных дырах, причиной появления которой является отсутствие разработанной теории квантовой гравитации.

Вообще наглядно представить границу современных пред­ставлений о мире довольно просто. Очень хорошо этой цели слу­жит так называемый куб теорий, придуманный советским кос­мологом А. Зельмановым.