Черные дыры и молодые вселенные - Стивен Уильям Хокинг

лишь для того, чтобы избавиться от мусора и в крайнем случае – от надоедливых друзей. И теперь черная дыра стала «страной, откуда ни один не возвращался»[47]. Все, что я говорил до сих пор, было основано на расчетах с использованием ОТО. Теория находится в прекрасном согласии со всеми наблюдениями, которыми мы располагаем. Но все же до конца верной она быть не может, потому что не включает в себя квантовомеханический принцип неопределенности: мы не можем знать одновременно точное положение и точную скорость частицы. Чем более точно мы измеряем ее скорость, тем более «расплывчатым» становится ее положение, и наоборот.

В 1973 году я попытался соединить принцип неопределенности и теорию черных дыр. К моему, и не только моему, удивлению выяснилось, что введение принципа неопределенности делает черные дыры не вполне черными. Оказалось, что они могут испускать из себя излучение и частицы в достаточно устойчивом режиме. Когда я представил свои результаты на конференции, проходившей в пригороде Оксфорда, никто не поверил. Председатель сессии сказал, что это полнейшая чепуха, и даже написал разгромную статью о моем выступлении. Но потом нашлись люди, которые повторили мои расчеты и получили тот же результат. В конце концов даже председатель вынужден был согласиться, что я прав.

Как может излучение вырываться из гравитационного поля черной дыры? Есть несколько путей осмысления этого эффекта. Хотя они кажутся разными, принцип один и тот же. Один путь – признать, что принцип неопределенности разрешает частицам двигаться быстрее света на коротких расстояниях. Благодаря этому частицы и излучение проникают за горизонт событий и выскальзывают из объятий черной дыры. Это один из способов бегства. Но то, что сумело вырваться из черной дыры, отличается от того, что попало в ее плен. Одинаковой будет только энергия.

Поскольку черная дыра испускает частицы и излучение, она будет терять массу. Дыра будет становиться меньше, а частицы при этом терять быстрее. В конце концов она потеряет всю свою массу и исчезнет полностью. Что случится с теми объектами, включая космические корабли, которые попали в ее черную паутину? Согласно одной из моих последних работ, они окажутся в своей собственной, только что появившейся на свет вселенной. Маленькая автономная вселенная ответвится от нашей Вселенной. Эта новорожденная вселенная может вновь соединиться с нашей областью пространства-времени. Если это произойдет, нам будет казаться, что еще одна черная дыра возникла и затем испарилась. Частицы, которые упали на одну черную дыру, появятся в виде частиц, излученных другой дырой, и наоборот.

Казалось бы, это именно то, что нам нужно для космических путешествий сквозь черные дыры. Вы только направьте свой корабль в подходящую. Лучше выбрать экземпляр побольше, иначе гравитационные силы сделают из вас спагетти прежде, чем вы окажетесь внутри. Вам останется только надеяться, что вы выберетесь наружу через какую-нибудь другую дыру, но выбор будет уже не за вами.

Но в этой трансгалактической транспортной системе существуют свои подводные камни. Молодые вселенные, поглотившие частицы, упавшие в черную дыру, возникают в воображаемом времени. В реальном времени для астронавта, попавшего в черную дыру, наступят черные времена. Силы гравитации не пощадят его… Не выживут даже частицы, из которых состояло его тело. В реальном времени эти частицы закончат свой путь в сингулярности. Но в воображаемом времени эти же самые частицы продолжат свое существование. Они попадут в юную вселенную и вновь появятся в виде частиц, излученных другой черной дырой. В некотором смысле астронавт перенесется в другую область Вселенной. Но совокупность этих частиц не обязательно примет форму астронавта. И для него, попавшего в сингулярность в реальном времени, вряд ли послужит утешением то, что его составные части выживут в воображаемом времени. Девизом всякого, попавшего в черную дыру, должно быть: «Подключи воображение».

Как же найти то место, где воскреснут частицы? Количество частиц в новорожденной вселенной будет равно количеству частиц, упавших в черную дыру, плюс количество частиц, излученных черной дырой во время испарения. Это означает, что частицы, упавшие в одну черную дыру, выберутся наружу из другой черной дыры примерно той же массы. Таким образом, можно попытаться выбрать точку выхода, создав черную дыру той же массы, как и та, куда падали частицы. Однако новая черная дыра охотно будет испускать любую другую совокупность частиц с той же общей энергией. Даже если новая черная дыра излучит нужную совокупность частиц, никто не гарантирует, что это будут те же самые частицы, которые упали на старую дыру. Частицы не носят с собой удостоверений личности, и все частицы одного вида похожи друг на друга.

Все вышесказанное свидетельствует о том, что проход сквозь черные дыры вряд ли станет популярным и надежным способом космических путешествий. Во-первых, путешествие будет проходить в воображаемом времени, а на реальное время вам придется махнуть рукой: вас там просто не будет. Во-вторых, пункт назначения выбирать будете не вы. Это похоже на то, как осуществляют перелеты некоторые авиакомпании, которые я могу назвать.

Хотя для космических путешествий молодые вселенные вряд ли пригодятся, их можно с успехом использовать для попыток создания всеобъемлющей единой теории, которая опишет все во Вселенной. Существующие теории содержат целый ряд величин; среди них, например, величина электрического заряда частицы. Наши теории не могут предсказать значения этих величин. Их приходится выбирать, чтобы согласовать с результатами наблюдений. Большинство ученых все-таки склонны верить, что существует такая теория, которая объяснит и предскажет все.

И такая теория вполне может существовать. Наилучшим претендентом на эту роль является теория гетерозисных суперструн. Идея заключается в том, что пространство-время заполнено небольшими петлями, напоминающими фрагменты струн. То, что мы принимаем за элементарные частицы, есть не что иное, как маленькие петли-струны, вибрирующие в разных тональностях. Эта теория не содержит никаких числовых параметров, требующих настройки. Можно ожидать, что эта единая теория будет способна предсказать все значения величин (в том числе электрический заряд частицы), которые современные теории определить не могут. Хотя эта теория суперструн пока еще не способна прогнозировать все, многие надеются, что со временем она дорастет до этого.

Если представленная картина молодых вселенных верна, наша способность предсказывать эти величины будет ограниченной. Дело в том, что мы не можем знать, сколько молодых вселенных, ждущих своей очереди присоединиться к обитаемой нами области, существуют в необъятных просторах. Могут быть вселенные-малютки, состоящие всего из нескольких частиц. Они так малы, что мы даже не заметим, вздумай они присоединиться к нам или ответвиться. Присоединившись, они изменят видимые значения величин (например, электрический заряд частицы). Мы не сможем предсказать, какими будут видимые значения