Сколько бы раз мы не писали об устройстве нашего мира, всегда останутся невыясненные вопросы. И неудивительно! Всматриваясь в звёздное небо, мы испытываем ни с чем не сравнимое ощущение блаженства, божественной красоты и вечной загадки. Глубоко прав был мудрец, вопрошавший себя: "Для чего лучше родиться, чем не родиться?". И сам себе отвечал: "Лучше родиться, чтобы созерцать ночное небо!".
Свет - это поток частиц!
В 1783 году английский физик Джон Мичелл, понимавший, что свет - это поток частиц, высказал предположение, что если это так, то на этот поток, так же, как и на другие материальные тела, должны действовать силы тяготения! Значит, свет, идущий от тяжёлого тела, будет замедлять своё движение. А может ли он вообще остановиться? "Почему бы и нет? - подумал Мичелл. - Только тело в этом случае должно быть очень тяжёлым".
Взяв перо и бумагу, учёный легко получил ответ: если, примеру, Солнце увеличить в 500 раз по радиусу, то свет уже не сможет от него оторваться! Дело в том, что так называемая скорость ухода световых частиц (вторая космическая скорость, обеспечивающая этот отрыв) превысит скорость света! А этот предел превзойти невозможно!
Возможно ли такие большие тела?
Примерно через полтора десятка лет великий французский математик Пьер Симон Лаплас показал в своей книге "Изложение системы мира", что если бы Земля увеличилась до размеров, превышающих 250 радиусов Солнца, то свет не смог бы от неё уйти, и она стала бы невидимой! О возможности существования таких тел в физическом мире, разумеется, никто тогда и мысли не допускал. Их воспринимали как чистую абстракцию! Но о таких "невидимых" телах вспомнили, когда в научный обиход стал входить термин "сингулярность", которым обозначают своеобразную точку отсчёта, с которой началась история нашей Вселенной.
Сингулярность впервые появилась в 20-х годах прошлого века в расчётах ленинградского математика А.А. Фридмана как "точка с радиусом кривизны, равным нулю". В этой точке якобы некогда была сосредоточена вся масса нынешней Вселенной! Эта догадка Фридмана долго считалась математическим фокусом, а сам учёный называл её курьёзом.
Радиус Шварцшильда
Всего через несколько месяцев после выдвижения Эйнштейном своей революционной теории относительности немецкий физик-теоретик Карл Шварцшильд предложил математическое описание поля тяготение, возникающего вокруг шарообразного материального тела. В этом описании выявилась некая величина, получившая геометрическую интерпретацию "радиуса Шварцшильда" или "гравитационного радиуса". Как оказалось, если какое-то материальное тело сжать в сферу этого радиуса, то "пространство-время" около него исказится настолько сильно, что свет не сможет выйти из этой сферы! А поскольку движение быстрее скорости света невозможно, сферу с радиусом Шварцшильда вообще не сможет покинуть никакой электромагнитный сигнал. Возникает ч ё р н а я д ы р а - один из объектов, обладающих невероятными свойствами!
Химеры, превосходящие всякую фантазию!
Большой знаток чёрных дыр американский физик К. Торн назвал их химерами, превосходящими всякую фантазию! "Из всех измышлений человеческого ума, писал К. Торн, - наверное, самое фантастическое - это образ чёрной дыры, отделённой от остального пространства определённой границей, которую ничто не может пересечь! Чёрная дыра кажется более уместной в фантастических романах или мифах древности, чем в реальной Вселенной. И тем не менее, законы современной физики фактически требуют, чтобы чёрные дыры существовали!
Понятно психологическое неприятие чёрных дыр современниками Эйнштейна, поскольку им казалось немыслимым сжатие реального тела, например, планеты Земля, в шарик размером в один сантиметр! Для Солнца диаметр сферы Шварцшильда составил бы три километра. Дело круто изменилось в 60-х годах прошлого столетия после открытия пульсаров и отождествления их с нейтронными звёздами. Учёные решили, что если пульсары реальны, почему бы не быть таковыми чёрным дырам?
Современная наука видит в этих объектах последнюю стадию жизни звёзд определённой массы. После израсходования энергетических ресурсов они начинают катастрофически сжиматься. Происходит взрыв! Если масса оставшегося вещества меньше двух солнечных масс, то сжатие останавливается и образуется нейтронная звезда - пульсар. Если же сжимающаяся масса в три раза превосходит массу Солнца, то начавшееся сжатие невозможно остановить никакими силами, и сжимающийся объект неотвратимо стягивается в точечный объект микроскопического размера (сингулярность)!
Парадоксы чёрных дыр
Эти парадоксы поистине головокружительны! Согласно теории, под сферой Шварцшильда пространство и время меняются местами! Значит, пространство обретает одномерность времени, а время - трёхмерность пространства! Одномерность пространства проявляется в единственности пути от сферы к центру. Проскочить же сингулярность физически невозможно. Труднее рассуждать о трёхмерности времени, которое, к тому же, становится обратным! Следовательно, можно путешествовать во времени? В прошлое - невероятно, поскольку тогда нарушится причинно-следственная связь. А в будущее - наверное, по крайней мере, теоретически.
Надо подчеркнуть, что чёрные дыры могут возникать из вещества сравнительно малой плотности - лишь бы оно составляло значительную массу. Например, чёрная дыра в несколько миллиардов масс Солнца в момент своего формирования будет иметь плотность... воздуха у поверхности Земли! Так что гипотетический космонавт мог бы залететь в такую дыру, даже не заметив этого, хотя, конечно, ему не избежать кошмарной погибели в сингулярности! В такой вероятности сложилась бы совершенно невероятная ситуация: по мере приближения космонавта к сфере Шварцшильда время на космическом корабле будет (по часам земного наблюдателя) катастрофически замедляться и в момент пересечения сферы остановится совсем! Иначе говоря, для пересечения сферы Шварцшильда, с земной точки зрения, потребуется бесконечное время. А космонавт в совершенно определённый отрезок времени пересечёт сферу Шварцшильда и устремится навстречу своей погибели в сингулярности. И это факт для него, увы, вполне реальное, ощущаемое и последнее событие.
Так кто же прав? Наука отвечает: правы оба и в то же время н и к т о! Тут уж ничего не поделаешь - таковы сюрпризы общей теории относительности Эйнштейна.
Феномен Стивена Хокинга
Огромные заслуги в разработке теории чёрных дыр принадлежит удивительному человеку, нашему современнику, профессору Кембриджского университета Стивену Хокингу. Он являет собой редчайший пример мужества и непоколебимой воли. Этот человек уже три десятка лет болен амиотрофическим склерозом, превратившим его в инвалида. Хокинг даже не может писать, а его невнятную речь разбирают только близкие ему люди.
Каждое утор учёный в одиночестве пересекает сады Кембриджа, сидя в кресле-каталке с электрическим мотором. И что самое замечательное: он проникнут оптимизмом, которым заряжает других. Хокингу принадлежит совершенно выдающееся открытие испарения этих образований, считавшихся ранее вечными. Труды подвижника превратили чёрную дыру из застывшей "гравитационной могилы" в обычный для нашего физического мира эволюционный объект.
Геннадий Лисов,
главный редактор еженедельника "Тайны ХХ века"; N46 ноябрь 2008.
Дорогие читатели!
На заре внеземных цивилизаций советский астрофизик Иосиф Самуилович Шкловский как-то заметил, что инопланетный разум может предстать перед нами в таком виде, что мы и за разум-то его не захотим принять! Вероятно, именно в этом кроется причина наших "безрезультатных" поисков внеземных цивилизаций. Характерным примером "неразумного" разума может служить "Космический Субъект Лефевра" (см. В. Лефевр, "Космический Субъект". М. 1996, или журнал "Земля и Вселенная" N6 за 2000 год).
В.А. Лефевр, советский психолог и математик, работающий ныне в США, предложил понятие "Космической Субъект", отличительной особенностью которого является... наличие совести! Такие существа, будучи тождественны нам своими глубокими переживаниями, могут быть бесконечно далеки от нас по своей физической природе. На основании специальных исследований был сделан вывод о возможности существования во Вселенной магнитных плазмоидов, обладающих психикой(!) и способностью испытывать внутренние переживания, которые реализуются в виде излучений в диапазоне определённых частот, подобных... интервалам классической музыки!
Большое впечатление производит приложение модели Лефевра к чёрным дырам. Оказалось, что существует удивительная параллель между внутренним миром чёрной дыры и моделью многократно сознающего себя Космического Субъекта! Таким образом, возникает возможность обнаружения внеземного разума по особенностям его излучения.
Геннадий Лисов,
главный редактор еженедельника "Тайны ХХ века"; N3 январь 2009.