Наука и Техника

Наука И Техника
17 ноября 2015

Стивен Хокинг сомневается в существовании черных дыр

Физики, заявляющие о том, что «никаких чёрных дыр нет, по крайней мере их нет в том смысле, в котором мы их себе представляем», в лучшем случае заработают репутацию... чудаков. Возможно, даже на букву «м». А вот Стивену Хокингу позволяется всё.

В своей новой работе известный физик заявляет о необходимости покончить с концепцией «горизонта событий», ключевым элементом в наших сегодняшних представлениях о чёрных дырах. Именно попав за его пределы, ничто, включая свет, не может покинуть чёрную дыру (ЧД), что в конечном счёте порождает все эти парадоксы вроде потери информации (чего, казалось бы, не может быть) и прочих «огненных стен».

Вместо него г-н Хокинг предлагает концепцию «кажущегося горизонта» — мягко-беззубую в физическом смысле замену устрашающего чёрнодырного железного занавеса, которым, по сути, был «горизонт событий». «Кажущийся горизонт» только временно удерживает материю-энергию в ЧД, а затем всё же отпускает их, хотя и в слегка подправленном виде.

«В классической теории из чёрной дыры нет спасения, — объясняет г-н Хокинг, — [а вот квантовая теория] позволяет энергии и информации покинуть ЧД». Разумеется, поскольку качественного объединения квантовой теории с гравитацией не наблюдается, «правильная манера обращения» с этим вопросом, замечает физик, пока «остаётся неизвестной».

Итак, к сути. Вы уже знаете, что Ахмед Альмхеири (Ahmed Almheiri), Джо Полчински (Joe Polchinski) и ряд их коллег пару лет назад задались вопросом, что же на самом деле случится с объектом (не важно, частицей или человеком), если он провалится за горизонт событий ЧД.

Не будем вновь утомлять вас подробностями (а впрочем, если желаете, то вот), но общие итоги были несколько неожиданными: если учесть законы квантовой механики, определяющей поведение частиц на малых масштабах, то ситуация с традиционным сравнительно безопасным падением условного объекта за горизонт событий резко меняется. А именно: граница горизонта событий должна быть насыщена энергией до такой степени, что входящее тело будет уничтожено.

Всё это выглядело весьма тревожно. Получалось, что, соблюдая законы квантовой механики, ЧД одновременно плевать хотела на общую теорию относительности — то есть проявляла редкостное неуважение к прямым предкам. По ОТО, ситуация для падающего в ЧД и просто для плавающего в межгалактическом пространстве тела субъективно не должна различаться, и прохождение через горизонт событий в ОТО-стиле (по крайней мере для больших чёрных дыр) должно являть собой непримечательное для условного астронавта событие.

Как вы уже догадались, заставь мы в умственном эксперименте ЧД уважать Эйнштейна — и она немедленно грубо надругалась бы над квантовой механикой, вплоть до, например, подрыва принципа унитарности или даже возникновения квантовой запутанности одного объекта с парой других одновременно (и кто его знает, что тут хуже).

Стивен Хокинг считает, что есть третий путь. Давайте не будем трогать квантовую механику, да и ОТО уважим: просто предположим, что у ЧД нет горизонта событий, на котором будет уничтожен любой входящий объект. Квантовые эффекты, считает он, вызывают в окрестностях чёрной дыры столь мощные флуктуации, что такой резкой границы, поверхности, «после которой — всё», просто не существует.

Такое место он называет «кажущимся горизонтом», поверхностью, вдоль которой световые лучи, пытающиеся вырваться наружу из чёрной дыры, будут «подвешены»: они, словно кэрролловская Алиса, будут бегать со скоростью в 300 000 км/с по барабану, вращающемуся так быстро, что лучи, несмотря на сверхстремительность «бега», едва удержатся на месте. Ситуация выглядит идентичной обычному горизонту, но является временной, хотя длительность периода удержания материи кажущимся горизонтом г-н Хокинг не обозначает.

Горизонт же событий в строгом смысле этого слова, то есть место, из которого свет не сможет вырваться никогда, Стивен Хокинг исключает. Из этого, естественно, следуют вполне зубодробительные выводы. «Отсутствие горизонтов событий означает, что нет такой штуки, как чёрная дыра, — в смысле наличия таких режимов, когда свет не может вырваться из неё», — уверен учёный. В связи с этим он предлагает выдать ЧД новое определение — «метастабильные связанные состояния гравитационного поля».

Что тут хорошего? Ну, огненную стену мы всё-таки разрушили, что уже плюс. Опять же, как замечает физик, это пока единственное решение парадокса «огненной стены», которое совместимо с CPT-инвариантностью, фундаментальной симметрией физических законов при преобразованиях, включающих одновременную инверсию заряда, чётности и времени.

Но у этой медали «За победу над горизонтом событий» есть и другая сторона. Сами посудите: если кажущийся горизонт ЧД по каким-то причинам сократится до размера столь малого, что эффекты гравитации (макромир) и квантовой механики (микромир) будут работать одновременно, то и «кажущийся горизонт» исчезнет, а всё то, что ЧД за св?6?