Всё, что движется. Прогулки по беспокойной Вселенной от космических орбит до квантовых полей

Чуть подробнее: тело, имеющее массу Солнца и размер Солнца, притягивает вблизи своей поверхности (а там оно притягивает сильнее всего) недостаточно сильно, чтобы имелись выразительные отличия от движения в соответствии с законами Ньютона. По-настоящему интересное, как мы видим, происходит на расстояниях, сравнимых с радиусом БУКО. Но радиус БУКО для тела массы Солнца – 8862 м (внимание: метров), что меньше радиуса самого Солнца примерно в 78 500 раз. Чтобы впихнуть в такие пределы всю массу Солнца, потребуется сжать Солнце от нынешней средней плотности около (чуть меньше) полутора тонн на метр кубический до плотности в несколько сотен миллионов миллионов (10¹⁴) тонн на метр кубический. Это много по любым стандартам, и тем не менее объекты примерно с такой плотностью во Вселенной есть: это нейтронные звезды. Вопрос о том, какой в точности радиус они имеют, – сложный, потому что наши знания о веществе с такой плотностью далеко не полны; известно, что их массы не сильно превосходят солнечную – 1,4 массы Солнца или несколько выше. Относительно недавно из наблюдений за нейтронной звездой массой как раз 1,4 солнечных масс удалось, достаточно сложным образом, извлечь оценку ее радиуса – около 11 км. Радиус же БУКО для тела такой массы – 12,4 км, что формально пролегает снаружи тела, но следующий интересный радиус 2/3r_БУКО оказывается уже внутри. Однако нейтронные звезды быстро вращаются, а вращение влияет на то, как искривляется пространство-время вокруг них, и история с орбитами оказывается сложнее. Как бы то ни было, вблизи нейтронных звезд и в самом деле реализуется сильная гравитация, а в них самих и вблизи них происходит разнообразнейшее интересное, но для того, чтобы мы полностью насладились разбрасыванием гаек, им слегка не хватает плотности.

Сверхсжатие материи создает горизонт событий

А при дальнейшем уплотнении материи она (материя) переходит порог, за которым наступает еще большее и неостановимое уплотнение под действием собственной гравитации. Материя в известной степени исчезает, а вместо нее остаются кривизна и горизонт. От Вселенной безвозвратно «полуотрезается» кусок, укутанный горизонтом. «Полу-» – потому что прерываются причинные связи в одном направлении, оттуда сюда, что и выражается словами «черная дыра»[115]. От «провалившейся» внутрь материи не могут приходить никакие сигналы, и по сю сторону горизонта от нее остается не так много информации: только о массе и количестве вращения (и, если он вдруг случится, об электрическом заряде). Эта информация закодирована в том, как именно искривлено пространство-время снаружи горизонта. Под горизонтом продолжающееся сжатие материи, полностью скрытое от нас, приводит к состояниям, для описания которых у нас нет никаких средств; имеющиеся теоретические знания теряют там свою применимость.

Черная дыра не имеет твердой границы

Определяющий признак черной дыры – наличие горизонта (событий); строго говоря, горизонт ограничивает не только область в пространстве, но область в пространстве-времени, из которой не может прийти никакой сигнал[116]. Горизонт в более простом понимании, как поверхность в пространстве, – «пустая» поверхность, а не граница какого-либо тела, и сквозь нее внутрь можно проникнуть разнообразными способами: по геодезическим (падая свободно) или нет (включая двигатель); и свет, и тела проходят через него в направлении центра, ничего не замечая, однако, пройдя его, уже не могут вернуться. Эту «пустую» поверхность в пространстве довольно естественно называть границей черной дыры, но, в отличие от границы всех обычных тел, это не «твердая» граница. И снаружи горизонта, и на самом горизонте, и под горизонтом пусто: там просто ничего нет (ведь задержаться там, вместо того чтобы продолжить падать, не в состоянии даже свет).

*****