Глава 7 Серый – это новый черный

Учитывая ситуацию, вы чувствуете себя необычайно хорошо.

Вы не эфирное тело, вы не можете посмотреть сквозь себя, и ваши руки, ноги и все остальное положительно реагирует на приказы двигаться. Вы – плоть, кости и кровь, и ваше сердце бьется как обычно. Небольшая боль в шее подтверждает: вы чувствуете то же, что на Земле. Но находитесь в космическом пространстве. Ваш гид-робот вместе с жестяным желтым корпусом и трубой для выброса частиц летит рядом, такой же материальный и реальный, как и вы.

Вы оглядываетесь вокруг.

Футуристический аэропорт исчез. Вы ничего не узнаете, но догадываетесь, что должны находиться внутри какой-то галактики, недалеко от ее центра. Миллиарды и миллиарды звезд сияют как обычно. Везде. За исключением участка прямо перед вашими глазами, темного пятна пространства-времени, лишенного звезд.

Обогнав робота, вы понимаете, что участок темноты движется на фоне неподвижного фона звезд.

И он уже близко.

Висящая в пространстве пустота. Темная угроза, нависшая над всем и вся.

Вы знаете, что это такое.

Оно огромно, почти в 10 миллиардов раз больше массы Солнца. Но эта черная дыра ничем не напоминает ту, что вы видели в центре Млечного Пути. Тут нет окружающего ее пылающего кольца. Так же как поблизости нет и собирающейся упасть туда звезды. Это черная дыра уже сожрала и переварила все бывшие когда-то рядом звезды, равно как и почти весь космический мусор.

Теперь она абсолютно чиста. У нее нет никакой пищи, кроме случайно влетающих в нее метеоритов, сбившихся с курса в результате отдаленных катастроф. Некоторые из них находятся на пути в нее.

– Если там, внизу есть хотя бы намек на квантовую гравитацию, мы найдем его, – объявляет машина.

– А это опасно? – спрашиваете вы.

– Конечно. Это же черная дыра.

Вы снова смотрите в сторону черной дыры, сравнивая ее с той, что встретили в начале книги. Здесь нет струй света, вырывающихся из ее полюсов. Есть только довольно округлое, плоское черное пятно пустоты. Вы скользите по спирали вниз по созданному ей склону пространства-времени. Во время падения образы далеких звезд, проходящих вблизи ее краев, выглядят искаженными и находятся отнюдь не там, где были долей секунды раньше. Из точек света они становятся маленькими яркими полосками, покрывающими внешний край темного диска. А потом они исчезают, как будто проглоченные темной пустотой, прежде чем появиться на другой стороне – где последовательность искажения воспроизводится снова, но в обратном направлении, пока они снова не становятся похожи на далекие сверкающие точки.

Свет, похоже, искажается этой дырой, по-видимому, расширяющейся изнутри подобно темной шахте, в то время как ее края действуют как кривая линза.

Сопровождаемые роботом, вы по-прежнему падаете вниз по спирали. Вы все еще довольно далеко от того, что окажется черной дырой, но уже чувствуете обреченность, и вдруг вам хочется сбежать, пока не слишком поздно, что бы это ни означало, что бы ни показал вам робот по прибытии к цели.

– Оглянись через левое плечо, – говорит робот после минуты молчания.

Вы оборачиваетесь. Огромная глыба направляется прямо в черную дыру. Это вращающийся астероид размером с гору. Он проносится с поразительной скоростью примерно в ста километрах от вас.

Вы фокусируете свое зрение на темной серебристой поверхности астероида, единственного объекта, движущегося по направлению к черному диску черной дыры.

Истинный размер астероида сжимается по мере его отдаления. Теперь он размером с персик на расстоянии вытянутой руки. А теперь размером с небольшой, искаженный орех, а потом вдруг, когда ваше спиралевидное падение выносит вас на другую сторону от черной дыры, появляются сразу два изображения астероида. Один слева, а другой справа от вас. Искажение пространства-времени вокруг темного пятна таково, что свет, кажется, получает возможность достичь ваших глаз несколькими путями…

– Астероид скоро провалится, – говорит робот почти с сожалением.

– Провалится? – спрашиваете вы, все больше беспокоясь. – Что ты имеешь в виду под словом «провалится»? Сквозь что?

– Сквозь горизонт.

– Сквозь что?

– Сквозь горизонт событий черной дыры. Предел невозврата. Увидишь. Или не увидишь. Ни один человек или машина никогда не оказывался так близко к черной дыре, не говоря уже о нахождении внутри нее. Существует теория о том, что должно произойти там, внизу. Но она может и ошибаться. Пройдя сквозь горизонт, мы покинем границы известного.

– Может, не надо слишком приближаться к нему? – предлагаете вы.

– А может, надо, – живо отвечает робот. – Это же исследование. Нам придется согласиться с некоторыми возможными рисками.

– И где же тогда искать горизонт?

– Везде.

Направляя свою трубу то влево, то вправо, робот поочередно указывает на два противоположных места вблизи края черной дыры в направлении двух изображений астероида и между ними.

Теперь, переводя глаза от одного изображения к другому, вы ждете, что они оба продолжат падение, исчезнув за горизонтом, в дыре. Но к тому времени, как вы завершили еще один полный оборот, небольшой, размером с орех, серебристо-коричневый астероид все еще плывет над темной пустотой. Как ни странно, он, кажется, совсем не изменился с того раза, когда вы были над ним. Более того, похоже, что он больше не собирается двигаться или вращаться.

– Он не падает! – кричите вы с облегчением, так что, может быть, вам не грозит сегодня оказаться разорванным в клочья черной дырой.

– Падает, – исправляет вас робот. – Его там больше нет.

– Очень смешно.

– Он исчез, – настаивает робот. – Остался только его образ. То есть искажение пространства-времени в действии. Пространства и времени. Наше время, твое и мое, не течет одинаково с астероидом. Он уже за горизонтом. Его изображение еще на горизонте. Как-то так.

Пока вы осознаете это, мимо вас, в пустоту, проносится еще один объект: на этот раз – сверкающий камень. Он выглядит очень похоже на огромный алмаз – и на самом деле является именно им. Некоторые звезды, умирая, могут оставить после себя алмазы размером с Луну.

Наблюдая за его падением, вы завершаете еще один круг вокруг черной дыры и понимаете, что стали гораздо ближе к ней, чем раньше. И движетесь куда быстрее. Еще ряд оборотов, и несколько изображений астероида и алмаза оказываются рядом, словно застывшие в сюрреалистической темноте, становящиеся все более и более искаженными. И то же самое происходит со всем наблюдаемым вами остальным.

Что бы ни говорили вам глаза, робот опять прав: астероид и алмаз безвозвратно исчезли. А черная дыра выросла в размерах, поглотив их обоих. Или по крайней мере увеличился ее горизонт.

– И что ты хотел заставить меня увидеть? – спрашиваете вы робота. – Как пустая дыра растет, проглатывая вещи?

– Черные дыры отнюдь не пусты, – зловеще произносит робот.

На самом деле, черные дыры представляют собой полную противоположность пустоте: они – то, что происходит, когда слишком много материи и энергии оказывается в чересчур маленьком пространстве. Для ее создания требуется колоссальная энергия. Насколько нам известно, только самые огромные из ярких звезд излучают достаточное количество энергии, чтобы, умирая, сжать свое сердце в такое целое.

Ранее во время путешествия вы столкнулись с белыми карликами, а белые карлики – результаты подобных сжатий, но они не настолько экстремальны, как черные дыры. Все типы таких остатков звездных катастроф производят впечатление, но черные дыры выходят за пределы всех их. И раз уж мы здесь, то, пока вы по спирали проделываете вниз еще пару кругов вокруг черной дыры, в которую неумолимо падаете, позвольте мне назвать еще одну причину, почему они столь пугающие и таинственные.

Если бы вам пришлось оказаться на каком-нибудь объекте во Вселенной, будь то астероид, планета или звезда, вы могли бы послать оттуда световой сигнал, определив ваше положение. Но чем плотнее объект, на котором вы оказались, тем большим количеством энергии должен обладать ваш сигнал, чтобы подняться вверх по склону, созданному вокруг данного объекта в пространстве-времени. Это так же, как в случае с миской: чем она глубже, тем быстрее вам нужно разогнать мраморный шарик в нижней части для того, чтобы проделать по спирали весь путь вверх и оказаться снаружи. Сидя на планете, звезде или белом карлике, вы должны последовательно посылать все больше и больше энергии для выхода сигнала в космос, чтобы избежать его притяжения и падения обратно.

Черные дыры еще хуже. Они содержат так много материи и энергии и, следовательно, создают настолько крутой пространственно-временной склон, что все, чему не повезло подойти к ним на слишком близкое расстояние, обречено на падение туда. Согласно Общей теории относительности, ничто в нашей Вселенной не имеет достаточной мощности, чтобы избежать гравитационного захвата черной дырой. Даже свет. Точка невозврата, за которую ничто не может выйти, – горизонт событий черной дыры – лежит где-то там, где, по всей видимости, застыли образы астероида и алмаза, если смотреть на них из-за ее пределов.

НИЧТО В НАШЕЙ ВСЕЛЕННОЙ НЕ ИМЕЕТ ДОСТАТОЧНОЙ МОЩНОСТИ, ЧТОБЫ ИЗБЕЖАТЬ ГРАВИТАЦИОННОГО ЗАХВАТА ЧЕРНОЙ ДЫРОЙ. ДАЖЕ СВЕТ.

Темнота продолжает вырастать перед вами, словно огромный рот, готовый проглотить вашу реальную сущность.

Далекие звезды повсюду теперь выглядят совершенно иначе. У вас даже возникает приводящее в замешательство ощущение того, что то, что вы видите перед собой, на самом деле находится сзади… Повернув голову, вы понимаете, что это не просто ощущение, а реальный факт. Свет, излучаемый сияющими за вашей спиной звездами, перемещаясь с обычной для него скоростью, обгоняет вас и несется вниз по склону, созданному черной дырой. Все лучи, распространяющиеся слева от монстра, вновь появляются уже справа от него, совершив, словно на американских горках, разворот на 180 градусов. А затем эти лучи разворачиваются вам навстречу, ослепляя. Поэтому, глядя вперед, вы видите находящееся позади вас…

С того места, где вы находитесь, на самом деле, можно увидеть всю Вселенную, просто глядя вперед.

А так как вы продолжаете опускаться по спирали, все становится еще более запутанным.

Образы астероида и алмаза теперь снова пришли в движение: по мере того как вы оказываетесь все ближе к ним, их и ваше время все сближаются, и вот они внезапно исчезают совсем.

Вы только что видели, как они пересекают горизонт, сквозь который они, вероятно, прошли несколько часов назад, по их собственному времени.

Летящий рядом с вами робот развернулся, его труба теперь указывает в сторону космоса.

Вы тоже медленно оборачиваетесь, опасаясь того, что можете там обнаружить.

И то, что вы видите, лежит за пределами воображения.

Все находящиеся повсюду звезды, секунду назад казавшиеся замершими, теперь перемещаются. Отсутствие их неподвижности, как правило, незаметное даже на отрезке длиной в человеческую жизнь, теперь для вас очевидно. Начиная с ближайших и заканчивая самыми отдаленными, все они несутся по пространству и времени. Некоторые из них движутся настолько быстро, что даже оставляют след на сетчатке ваших глаз, рисуя затухающие кривые света на вашей картинке Вселенной. Точно так же как раньше, когда вы неслись по Вселенной, разгоняясь все ближе к скорости света, вы наблюдали жизни космонавта, его детей и детей его детей, пролетающие в прошлом, и их время ускорялось по сравнению с вашим. На тот момент ваше время и их были разными из-за вашей скорости. На этот раз все это происходит из-за гравитации вследствие искривления пространства-времени, обусловленного наличием черной дыры. Ибо здесь, вокруг черной дыры, ваше время течет медленнее, чем где-либо еще. Вы видите разворачивающееся будущее Вселенной, и это опять же то, что на практике подразумевает пространство и время, объединенные в пространство-время.

– Мы уже пересекли горизонт? – вдруг спрашиваете вы с беспокойством. – Или нам придется вечно падать внутрь?

Робот снова оборачивается, чтобы взглянуть на вас, и вы с большим удивлением понимаете, что его труба расширилась. Собственно говоря, он выглядит так, будто предназначен уже для выбрасывания не частиц, а шаров для боулинга…

– Мы еще не пересекли, – отвечает он. – Но ты как раз собираешься.

Если бы вы были более благоразумны, то сказали бы, что обнаружили в голосе робота нотку удовольствия. Но прежде, чем вы успеваете отреагировать, он выстреливает тяжелым мячом прямо вам в грудь. Вы не в состоянии избежать удара, и у вас нет другого выбора, кроме как поймать летящий в вас снаряд. Мгновенно его скорость толкает вас вниз, по направлению к зияющей темноте…

Вы кричите, отчаянно стараетесь ухватиться за что-нибудь, пытаясь остановить свое падение, но вокруг нет ничего, чтобы задержаться.

Вы падаете. Робот отдаляется.

Одна ваша секунда соответствует уже его одной минуте.

А теперь часу.

А теперь дню.

А теперь году.

Пока робот продолжает удаляться, миллионы лет проплывают перед вами. Звезды взрываются. Новые звезды рождаются. И вы видите все это.

Прошли уже миллиарды лет снаружи дыры. Другая галактика сливается с той, в которой вы находитесь.

Робота больше нигде не видно. Вы предоставлены самому себе.

И вы паникуете.

Вы пересекли горизонт черной дыры. Ошарашенный, вы смотрите в будущее всего. Охваченный страхом, не в силах сосредоточиться, вы падаете вперед ногами, устремив взгляд вверх, над вашей головой, на разворачивающуюся жизнь всей Вселенной, в то время как сами исчезаете в бездне неизвестного небытия, на дне которого лежит сингулярность.

И теперь вы опускаете взгляд, чтобы посмотреть в нее, в загадочное сердце черной дыры, где противоположность небытия, сама материя, создающая весь этот нонсенс, должна создать где-то и этот абсурд.

К вашему большому удивлению, вы вообще ничего не видите. Даже своего тела. Ни ног. Ни носа. Ни даже не вашей собственной руки.

Свет может упасть на вас сверху, придя снаружи, но отсюда ничего не сможет подняться – изнутри, с любого направления, независимо от его близости. У света нет на это достаточной энергии. Вы пересекли горизонт черной дыры и теперь обречены вечно падать в направлении поверхностей многих разрушившихся звездных ядер, объединившихся во время бесконечного падения, пока они слишком сильно не растянут пространство-время для общей теории относительности Эйнштейна с неизвестными последствиями.

На самом деле, если бы вы реально оказались там, то были бы мертвы, ибо если даже свет не может проделать крошечный путь от ваших ног к глазам, то нет никакого способа, с чьей помощью кровь смогла бы взобраться по склону пространства-времени, по которому вы скользите вниз, чтобы достичь вашего мозга.

Но так как нам еще много чего предстоит увидеть, то мы предполагаем, что вы все еще живы.

Не желая смотреть в эту бездонную тьму, вы решаете снова взглянуть вверх на Вселенную и на то, как ее изображения текут вниз по направлению к вам сквозь теперь уже далекий горизонт. Но вы не можете. Любое движение, предполагающее перемещение части вашего тела вверх, в направлении «наружу», запрещено. Это потребовало бы энергии, которой не обладает даже свет.

Ни одного движения вверх не допускается.

Как только вы начинаете задаваться вопросом, существует ли что-то хуже этого, приливные силы начинают истязать ваше тело. Гравитационное влияние невидимого присутствия черной дыры теперь начинает тащить ваши ноги вниз сильнее, чем руки и голову. Гравитация черной дыры удлиняет ваше тело. Вы собираетесь закончить свою жизнь растянутым, как спагетти.

Даже если бы коварный робот вооружил вас самыми мощными из изобретенных ракетных двигателей, это бы ничего не изменило.

Вне зависимости от мощности двигателя, как только бы вы попытались двигаться вверх по направлению к горизонту черной дыры, то почувствовали бы, как вас растягивает на скользкой, натянутой ткани пространства-времени, словно беспрерывно работающая беговая дорожка, чья скорость всегда превышает вашу с огромным отрывом, увлекает вас вниз.

По мнению Пенроуза и Хокинга, вас затянула сингулярность пространства-времени, лежащая где-то там внизу, сингулярность, которую никогда не будет видно из космоса. Ни одному лучу света не позволено проникнуть за горизонт, сингулярность скрыта им. Там, внизу, само представление о пространстве и времени ломается, так же как за некоторое время до Большого взрыва. Никто никогда не мог проникнуть в сердце сингулярности и выйти, чтобы рассказать о ней. Такие места, по-видимому, должны навсегда остаться под покровом тайны.

Согласно общей теории относительности, ни вы, ни какой-либо принадлежащий вам атом никогда не сможет выбраться оттуда.

Грустная мысль, особенно теперь, когда вы полностью разорваны, превратившись в длинную нить из всех частиц, составлявших ваше тело.

Да, мысль грустная, но общей теории относительности не стоит доверять там внизу.

Ибо мы должны помнить, что общая теория относительности не является квантовой теорией поля.

И в тот момент, когда это приходит вам в голову, надежда немедленно возвращается, и вы превращаетесь в мини-копию.

И ждете.

Сначала ничего не происходит.

А потом, как ни удивительно, вы видите, что все составляющие вас элементарные частицы исчезают.

Или выпрыгивают, если быть более точным.

По существу, они делают квантовый скачок.

И теперь они снаружи.

Снаружи черной дыры, где, к вашему счастью, они снова собираются в мини-копию вас.

И там вас встречает робот.

В данный момент вам очень хочется наброситься на него и попытаться вырвать из его корпуса металлическую трубу, мстя за тот выстрел, что увлек вас за горизонт черной дыры, но прежде, чем вы успеваете что-то сделать, раздается металлический голос робота:

– Я ждал тебя около 10 миллиардов лет. Я рад, что ты узнал меня.

И внезапно у вас пропадает решимость причинить ему боль. И, кроме того, есть более важные вещи для раздумий. Не в последнюю очередь о том, что вы только что пережили на примере гравитационных и квантовых полей, взаимодействующих друг с другом.

Все вокруг и звезды снова движутся незаметно медленно. 10 миллиардов лет действительно прошло с тех пор, как вы пересекли (извините, были вытолкнуты за) горизонт черной дыры. Вы смотрите на черное пятно пространства, из которого чудом спаслись. На первый взгляд, кажется, изменилось немного; но теперь, когда вы знаете, что искать, это похоже на то, как если бы убрали еще одну завесу, и вы действительно видите. Излучающиеся черной дырой частицы спасаются бегством, удаляясь от нее, и у вас появляется ощущение, что темный монстр испаряется.

Может быть, так происходит все время, понимаете вы, но вы просто не замечали. Но как такое может быть?

Как сказал однажды Ричард Фейнман: «Только тот действительно понимает феномен, кто может привести множество разных причин, чтобы он случился».

Таким образом, пока вы с роботом наблюдаете за ливнем высыпающихся в космос частиц, я приведу вам четыре причины, почему сквозь черные дыры протекают частицы. Все они связаны с процессом, с которым вы уже столкнулись.

Первая из них – самая простая.

Как вам известно, квантовые частицы могут заимствовать энергию из своего поля. И они могут делать это, даже находясь за горизонтом черной дыры. С помощью этой заимствованной энергии они некоторое время могут двигаться быстрее скорости света. Недолго, но достаточно для совершения квантового прыжка из зоны невозврата черной дыры. Это то, что сделали вы, будучи своей мини-копией. Это – квантовый процесс.

Все способы понять, что с вами случилось, являются квантовыми по своей сути, так что все они сопровождаются обычным предупреждением о вреде вашему здоровью, ибо, как и многое из того, что вы видели в квантовом мире, они могут показаться абсурдными.

Вторая причина – не исключение: можно сказать, что все провалившиеся сквозь горизонт черной дыры частицы одновременно не совершали этого. И делали, и не делали. Из всех возможных путей частица (рассматриваемая как волна) может выбрать упасть в дыру, и в большинстве случаев она промахнется, потому что за пределами черной дыры гораздо больше пространства, чем в ней. Удивительно, но эта тщательно разработанная идея заставляет черную дыру испаряться точно так же, как и первая причина выше.

Третья причина заключается в следующем: из-за разделяющего их горизонта вакуум за горизонтом черной дыры горизонта отличается от вакуума снаружи, так некая форма силы вакуума, эффект Казимира, заставляет горизонт вталкиваться внутрь, в результате чего черная дыра сжимается и испаряется. Это опять-таки каким-то чудом дает тот же результат, что и выше.

Четвертая и последняя причина, которую я здесь приведу, это та, что рождение пар частиц-античастиц происходит вблизи всех горизонтов черных дыр, причем античастицы сваливаются в дыру чаще, чем частицы; точно так же, как вокруг нас, как правило, частиц больше, чем античастиц. Перейдя горизонт, античастица обязана в конечном итоге аннигилировать с находящейся там частицей, заставляя их обеих исчезнуть, и снаружи остается только частица: частица, созданная вместе с античастицей, близнец частицы, аннигилировавшей внутри. Опять же это дает в итоге тот же результат.

ЧЕРНЫЕ ДЫРЫ ИСПАРЯЮТСЯ. ОНИ ПРОТЕКАЮТ.

Все эти квантовые эффекты вы наблюдали и прежде, но здесь они применяются в непосредственной близости от черной дыры. И все ведут к одному и тому же выводу: черные дыры испаряются. Они протекают.

Поэтому когда вы теперь смотрите на блеск черной дыры, то понимаете, что этот космический монстр черной дыры, на протяжении миллиардов лет поглощавший целые звезды, уже не черный, а серый. И сокращающийся.

Еще более удивительным является факт, что чем больше частиц она излучает, тем горячее становится, а чем жарче становится, тем больше частиц из нее выбрасывается. Замкнутый круг, неумолимо ведущий к ее смерти.

Смерть черной дыры.

Каким бы невероятным это ни показалось, черная дыра, на которую вы смотрите, сокращается, испуская некоторое излучение. Энергия пространства-времени, хранящаяся в ней в результате поглощения целых миров, теперь возвращается обратно в космическое пространство, частица за частицей в каждый момент времени, как будто, подобно радиоактивному распаду, существовавшие вокруг черные дыры лопаются, давая частицам второй шанс…

Все квантовые поля природы, возбуждаемые тем, что является не чем иным, как самым мощным гравитационным объектом, известным во Вселенной, в настоящее время используют это неожиданное золотое дно, чтобы наполнить себя энергией. По мере того как черная дыра становится все горячее и горячее, их фундаментальные частицы – до сих пор дремавшие – просыпаются и выходят наружу. Вы видите, как это происходит. И чем меньше становится черная дыра, тем сильнее возбуждение полей, тем более энергично выбрасываются из нее частицы. Гравитационная энергия в очередной раз преобразовывается в материю и свет.

Пока весь процесс разворачивается на ваших глазах, вы понимаете, что он – полное противоречие земным законам: горячая вода в кружке на планете Земля не нагревается, испаряясь. Обычно она остывает. Если бы это было иначе, то забытый на столе горячий кофе привел бы к катастрофе. Вечерние новости пестрели бы историями вроде: «Еще одна чашка кофе подожгла стол, что привело к возгоранию всего здания. Не забывайте всегда обезвреживать ваши горячие напитки, сливая их в соответствующие резервуары».

ЧЕМ БОЛЬШЕ ИСПАРЯЮТСЯ ЧЕРНЫЕ ДЫРЫ, ТЕМ БОЛЬШЕ ОНИ СЖИМАЮТСЯ И СТАНОВЯТСЯ ГОРЯЧЕЕ. НИКТО НЕ ЗНАЕТ, ЧТО ПРОИСХОДИТ В КОНЦЕ ЭТОГО ПРОЦЕССА. ИСЧЕЗАЮТ ЛИ ОНИ? ЧТОБЫ ВЫЯСНИТЬ ОТВЕТ, НЕОБХОДИМО УЗНАТЬ, КАКИЕ ЗАКОНЫ ИМИ УПРАВЛЯЮТ. УЧЕНЫЕ ИЩУТ ИХ, НАЧИНАЯ С 1975 ГОДА.

Черные дыры явно отличаются от чашек кофе. Чем больше они испаряются, тем больше они сжимаются, тем горячее они становятся. Никто не знает, что происходит в конце этого процесса. Исчезают ли черные дыры с финальным взрывом? Остаются ли от них странные, крошечные остатки с особыми свойствами? Чтобы выяснить ответ, необходимо узнать, какие законы управляют сингулярностью, скрытой глубоко внутри. Ученые ищут их, начиная с 1975 года. Это был тот год, когда Стивен Хокинг обнаружил на бумаге, что черные дыры испаряются.

Сначала он не поверил собственным расчетам. Свет казался выходящим из места, где никакому свету не предполагалось быть вообще. Так что он снова повторил свои расчеты. И снова. Только чтобы убедиться, что свету и частицам действительно удалось найти выход из черных дыр. Он опубликовал свое открытие в журнале Nature и мгновенно стал известен во всем мире, за пределами научных кругов. Квантовые эффекты заставили черные дыры испаряться. Что бы ни очутилось внутри них, не обречено остаться там навсегда. Оно выходит наружу, пусть и не обычным способом. Обладая способностью испаряться, черные дыры ведут себя так, будто обладают температурой, известной сегодня как температура Хокинга.

Наблюдая, как из черной дыры выходят остатки энергии, вы понимаете, что то, на что вы смотрите, сообщает вам, что микромир и мегамир способны общаться, если им, конечно, приходится это делать. Излучение черных дыр до сих пор является единственным доказательством, что наши теории могут в этом отношении отражать природу. Это конкретный намек, говорящий, что теория квантовой гравитации все-таки может быть возможна. Любому серьезному сопернику такой теории придется рассчитать температуру Хокинга и испарение черных дыр – весь путь до самой смерти черной дыры.

– Черные дыры могут умирать, – говорите вы громко вслух, не в силах поверить.

– Как и все остальное в этой Вселенной, – подхватывает робот.

Но примерно в конце 70-х годов прошлого века открытие Хокинга также привело к довольно странному и весьма нервирующему заявлению. Имея в руках свою формулу температуры, Хокинг попытался извлечь и расшифровать из найденного им излучения информацию о том, что в первую очередь составляет черную дыру. Чтобы упростить процесс, он начал с уже полностью сформированной черной дыры и «бросал» в нее различные предметы, чтобы увидеть, как преобразует каждый из них последующее излучение. Удивительно, но не оказалось никакой разницы. Ничто в испускаемом излучении не сообщало ему ничего о брошенных в дыру вещах, кроме их массы. Из того, что он мог сказать, казалось, что черные дыры целиком и полностью избавляются от характеристик того, что они поглотили. Кроме их массы. Независимо от того, проваливались ли сквозь горизонт черной дыры люди, стопки книг, астероиды или алмазы, если у них оказывалась одинаковая начальная масса, то впоследствии они испарялись абсолютно одинаковым образом. Так что для черных дыр, по версии Хокинга, люди, книги и камни были одинаковыми на вкус. Для всех нас это означает, что для черных дыр какое-то значение имеет лишь наша масса, что может задеть достоинство некоторых. Для ученых, однако, это стало философской катастрофой.

До работы Хокинга предполагалось, что черные дыры поглощают все, что пересекает их горизонт, и растут, и это не представляло собой проблемы. Все, что упало внутрь, не теряется. Оно просто хранится за горизонтом, и трудно (на самом деле невозможно, но кто знает) извлечь его обратно.

Имея ошеломляющую информацию об испарении черных дыр, мы сталкиваемся с ее тревожным осуществлением на деле: вещи начинают пропадать из реальности. Независимость излучения Хокинга[57] от того, что именно попадает в дыру, означает, что эти темные монстры становятся провалами памяти нашей Вселенной. И раз черные дыры испарили хранимое в недрах прошлое, к которому не только трудно, но и невозможно получить доступ, то его просто нигде больше нельзя будет найти. Оно исчезло навсегда. Наука искала Теорию всего, теорию объяснения всего в одной формуле, и первый же результат, достигнутый в результате такой попытки, нанес невыносимый удар по науке в целом. Науке, навечно лишенной шанса объяснить потерянное прошлое, очутившееся в черных дырах, велено отказаться от надежды однажды описать и понять всю историю Вселенной. Излучение Хокинга стало колоколом, возвещающим не конец квантовой физики или общей теории относительности, но конец физики как средства познания, откуда произошла Вселенная. Эта проблема была дублирована информационным парадоксом черных дыр.

Сегодня физики больше знакомы с грубыми приближениями Хокинга, используемыми им для достижения результата. Но и через 40 лет после своего открытия, когда Хокинг попросил меня поработать над этой проблемой вместе с ним, она осталась окутанной тайной. Но теперь появились намеки, что выход может быть найден, если применить то, что известно о квантовом мире, к самим черным дырам, и тогда оказывается, что черные дыры могли существовать, а могли и не существовать… Куда привели ученых такие размышления, вы узнаете в следующей, заключительной части книги.

Однако на данный момент, находясь в неизвестном количестве миллиардов лет в будущем, вы вдруг вспоминаете о подозрительном счастье робота по поводу вашего возвращения из черной дыры. Разве вас не удивило тогда, почему он был так обрадован, что вы его узнали?

Вы думали, что это было искренне, не так ли? Но, вероятно, ничего подобного, и теперь вы знаете причину: робот не был уверен, помните ли вы что-нибудь вообще. Он не знал, очистит или нет черная дыра ваше тело и разум от всей содержащейся в них информации. Когда вы узнали его и хотели разорвать его на куски за то, что он толкнул вас, то он узнал…

Он узнал, что вы вспомнили все, что информация в вашем случае не была потеряна, даже если у вас нет ни малейших воспоминаний о том, как вам удалось вернуться сквозь горизонт черной дыры.

Вы помните, что стали набором из фундаментальных частиц. А потом – что оказались снаружи.

В промежутке произошел квантовый скачок или что-то другое.

Выяснение того, как именно это могло случиться, – именно то, что предполагает достичь приличная теория квантовой гравитации. И так как это то, что вы будете исследовать в ближайшее время, позвольте мне подчеркнуть тот факт, что с начала этой части книги вы вошли в чисто теоретический мир. Темная материя никогда не была создана в лаборатории, так же как и темная энергия, то же самое справедливо и для черных дыр: их испарение до сих пор не было обнаружено никаким экспериментом, прямо или косвенно. Иначе Хокинг получил бы Нобелевскую премию.

Испарение черной дыры, например, довольно трудно обнаружить.

Насколько трудно?

Посмотрим.

Возьмем Солнце.

Чтобы превратить его в черную дыру, вам нужно было бы сжать его до сферы шесть километров в ширину. Это эквивалентно примерно двум третям диаметра Лондона.[58] Большинство черных дыр во Вселенной рождаются при гибели гигантских звезд, так что они должны быть больше Солнца (оно не является гигантской звездой). Теперь давайте предположим, что одна из этих черных дыр «солнечной массы» проглотила все поблизости и теперь тихо существует где-то вдали от всего. Ее температура излучения, температура Хокинга, должна составлять примерно одну десятимиллионную градуса выше абсолютного нуля (а абсолютный ноль равен около -273,15 °C).

Одна десятимиллионная доля градуса – не так много. Ее трудно измерить отдельно. Но это не главная проблема.

Основная проблема заключается в том, что температура Хокинга гораздо ниже, чем космическое микроволновое фоновое излучение температурой 2,7 °C, омывающее все в видимой Вселенной. В результате черные дыры солнечной массы не рассматриваются в настоящее время как испаряющиеся. По правде говоря, на сегодняшний день никто никогда не видел их в этом состоянии. Они есть и всегда были замаскированы остаточным реликтовым излучением эпохи Большого взрыва.

А так как чем тяжелее черная дыра, тем ниже ее температура, то хуже всего приходится крупным, сверхмассивным монстрам, которые сидят в центре большинства галактик Вселенной. Их температура Хокинга даже холоднее, чем у дыр с солнечной массой, не говоря уже о том, что они окружены чрезвычайно горячими кольцами падающей в них материи.

Следовательно, то, что могло бы принести Хокингу Нобелевскую премию, может находиться в микромире, так как крошечные черные дыры должны быть очень горячими.

К сожалению, тут все еще есть проблема: ученые достаточно уверенно говорят, что заметили гигантские черные дыры, но никогда не видели ни одной крошечной. Хотя это к делу не относится. Давайте предположим, что они есть. Можем ли мы на практике извлечь что-нибудь из них?

Чтобы выяснить это, позвольте мне сделать небольшое отступление от темы, которое прольет некоторый свет на то, что я раньше назвал стеной Планка.

В начале XX века один из самых впечатляющих ученых всех времен основал то, что мы сегодня называем квантовой физикой. Он был немец, как и Эйнштейн, и звали его Макс Планк. Он получил Нобелевскую премию по физике в 1918 году.

Из собственных открытий Планк понял, что существует масштаб, за пределами которого квантовые эффекты игнорировать нельзя. Возьмите большой объект, и все будет в порядке. К нему можно применить ньютоновское понимание природы, и независимо от того, что от него ожидается, он соответствует реальности, к которой мы привыкли в нашей повседневной жизни. Но стоит сжать этот объект до микроскопических размеров, и видение Ньютона начинает разваливаться. Ньютон, позвольте мне повториться, открыл способ описать мир в привычном людям масштабе. Это согласуется с нашим здравым смыслом. Для мегамира преобладает видение Эйнштейна. Для микромира – Планка. Там мы и должны рассматривать квантовый мир. И существует природная константа, позволяющая нам понять, где он начинается. Она называется постоянной Планка.

Постоянная Планка находится на равных с двумя другими универсальными природными константами, а именно со скоростью света и гравитационной постоянной, которая говорит нам, каким образом две массы притягиваются друг к другу.

Однажды Планк решил поиграть с этими константами и создал из них три вещи. Первая стала массой. Вторая – длиной. И еще одна – единицей времени.

Масса оказалась равной 21 микрограмму. 21-миллионная часть грамма. Ее называют массой Планка.

Длина составила приблизительно 10 метров. Это – длина Планка.

Время получилось равным около 10 секунды. Оно называется временем Планка.

Чему они соответствуют?

Они соответствуют масштабам, за пределами которых ни гравитация, ни квантовая физика не могут использоваться независимо друг от друга. Они являются порогами, за которыми для объяснения происходящего требуется квантовая гравитация, хотя ряд эффектов квантовой гравитации могут появиться до достижения этих масштабов.

Что это означает на практике?

Что ж, это означает, что масштабы Планка указывают размер самой маленькой возможной черной дыры.

Так что самая маленькая черная дыра, которую может представить себе сегодняшняя наука, весит около 21 микрограмма. Как ни странно, этот вес наш ум может принять. Но, похоже, он не впечатляет. Хотя он огромен, если втиснут в мельчайший объем пространства-времени: сферу шириной в длину Планка. Такая черная дыра испарится за… 10 секунды. Время Планка.

Предположим, что мы могли бы измерить такие крошечные и так быстро происходящие вещи. Тогда нам необходимо было бы создать черную дыру планковской массы для ее изучения. Но с нашими нынешними технологиями достаточно мощный ускоритель частиц для создания такой черной дыры при столкновении движущихся на высоких скоростях частиц должен быть размером с нашу Галактику. Само собой разумеется, что это выходит далеко за пределы наших возможностей, и я сомневаюсь, что кто-то готов приступить к сооружению такого устройства (кроме Хокинга, по понятным причинам). Хотя утешение может прийти из космического пространства, где могут быть обнаружены такие крошечные черные дыры, выплескивающие свою последнюю энергию. И только если пока еще неизвестному феномену захочется сообщить нам, где и что искать, тогда кому-то могло бы чрезвычайно повезти немедленно его обнаружить.

Хотя никто не сомневается, что излучение Хокинга существует. А это значит, что где-то там, в микромире, маячит новая реальность: квантовая реальность, содержащая в себе пространство и время собственной персоной.

И именно из-за нее, как вы сейчас увидите, в умах некоторых из самых блестящих ныне здравствующих ученых возникла самая необычная картина нашей Вселенной.