Хван М.П. Неистовая Вселенная: От Большого взрыва до ускоренного расширения, от кварков до суперструн
Подождите немного. Документ загружается.
Я н ко С л ава (Б и бл и отека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
Х ван М акси м П етро ви ч. Н еи стовая В сел ен н ая: О т Б о льш о го взры ва до ускор ен н ого
ра сш и рен и я , о т квар ков до суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 40 8 с.
251
251
ное, безграни чн ое и бесп редельн ое. О н о п орож дает все сущ ее, т. е. все
сущ ествую щ ее в н астоящ ем ; оно п ороди ло все сущ ее в п рош лом , и он о будет
порож дать все сущ ее в будущ ем . В о всем сущ ем в прош лом , настоящ ем и будущ ем
Д А О п ри сутствует незам етн о.
А если м ы скаж ем , что Д А О п остигаем о с п ом ощ ью внеш ни х чувств, то это
значит, что Д А О присущ и те качества, свой ства, т. е. м одусы , которы е делаю т
сущ ествовани е Д А О невозм ож н ы м , т. е. лиш енн ы м всякого бы ти я. Д А О есть н ечто,
лиш енное н е только м одусов, н о и всяки х атр и бутов и даж е свой ств субстанции
С п и н озы . Д А О есть лиш ен н ость всего бы тия и небы ти я, п ространства и врем ен и ,
Б ога и бож еств, п орядка и хаоса, контин уальности и ди скретности и т. д.: Д А О есть
си н гулярная точка бескон ечн ой п лотн ости м атерии и и скри влен и я п ро стран ства-
врем ени , которая и м еет м есто в черны х ды рах. Д А О есть бескон ечн ость
(син гулярность), образованная в результате грави тационного коллап са В селенн ой .
Д А О как сингулярн ость есть п ричина Б ольш ого взры ва, и з которого роди лась наш а
В селенная. Д А О м ож н о и н терпретировать по-разном у: как ф и зический вакуум А лана
Г ута, как горячую В селен н ую Г . Г ам ова, как А том Л ем этра, как ш ун ьяту (т. е.
пустоту) Ш анкары и т. д.
Н о сам ая важ н ая и зам ечательная идея Д А О заклю чается в ли ш ен н ости всяких
м одусов, атри бутов и субстан ц и и н аш ей В селен н ой: Д А О сущ ествует, сущ ествовало
и будет сущ ествовать, п орож дая бескон ечное м нож ество сам ы х разли чн ы х
вселенн ы х, которы е н е м огут сущ ествовать без Д А О . Д А О сущ ествует незави си м о от
кон кретн ого вида В селенн ой , но В селенн ая н е м ож ет сущ ествовать без Д А О : Д А О
абсолю тн о, а В селен н ая отн оси тельн а и врем ен н а.
К вантовая виртуальность м атерии проявляется как ф луктуирую щ ий квантовы й
вакуум , непреры вн ы й и бескон ечны й . В акуум вообщ е первичн ая и конечн ая
ф и зи ческая м атери я, н ам н а сегодн я и звестн ая (наприм ер, косм и ческий вакуум с его
ан ти тяготен и ем ).
И з этого кван тового вакуум а в результате катастроф и ческого Б ольш ого взры ва
м атерия сам оорган и зуется в ви де еди н ства эн ергии излучени я и вещ ества, а затем
происходи т отделени е излучения от вещ ества и , нао борот, вещ ества от и злучени я.
Т аки м образом , из ф и зи ческого вакуум а, как и з н ебы ти я, возни кает един ая
энерги я излучен и я и вещ ества, а уж е на третьем этапе п роисходит отделен и е эн ерги и
излучени я от эн ергии вещ ества.
б. М одел ь Н ью м ен а— К ер р а к ак зар я ж ен н ая и
в р ащ аю щ аяся ч ер н ая ды р а
Ж изн енн ы й ц и кл звезды зависит от характера ф и зи ко -хим и чески х п роцессов,
происходящ их внутри звезды , в ее н едрах, а такж е от внеш них сил — сил
грави тационного сж атия. «Ж изнь» звезды оп ределяется двум я ф акторам и . П ервы м
ф актором являю тся терм оядерны е п роц ессы , прои сходящ ие в н едрах звезды , т. е.
процесс п ревращ ен и я водорода в гелий, а гели я — в углерод (С ), которы й , в свою
очередь, превращ ается в дальнейш ем в ки слород (О ), а кислород — в неон (Ne). А
затем в ядерном котле, в н едрах звезды , п ри п овы ш ени и тем п ературы п родолж ается
дальнейш ий терм оядерн ы й си н тез — проц есс образован и я сам ы х тяж елы х атом н ы х
ядер группы ж елеза (кобальт, н и кель, п лати н а). Т ерм оядерны й синтез, т. е.
образован и е все более тяж елы х атом ны х ядер в н едрах звезды , и связан н ое с н и м
давлени е — это и есть си ла, противодей ствую щ ая внеш нем у грави тационн ом у
сж ати ю .
Я н ко С л ава (Б и бл и отека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
Х ван М акси м П етро ви ч. Н еи стовая В сел ен н ая: О т Б о льш о го взры ва до ускор ен н ого
ра сш и рен и я , о т квар ков до суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 40 8 с.
252
252
«Ж изнь» звезды — это равн овесие м еж ду внутренн и м сопроти влен и ем ,
вы званн ы м терм оядерн ы м и реакц и ям и , и вн еш н им грави тац и он н ы м сж ати ем ,
связан н ы м с собствен н ой м ассой звезды .
Н о ран о и ли поздно это равновесие в ж и зн и звезды н аруш ается. И ,
дей ствительно, данн ое равн овеси е н аруш ается, состоян и е звезды становится все
более н еравновесн ы м . Звезда на этой стадии станови тся би ф уркац и ей — точкой
неустой чи вости . Б иф уркаци я н аступает в результате и счерпани я ядерн ого горю чего,
необходим ого для п родолж ен и я терм оядерн ы х реакц и й . Б и ф уркаци я звезды (точка
неустой чи вости ) озн ачает н еспособность звезды соп роти вляться катастроф ическом у
грави тационном у коллапсу.
Д ей ствительно, возни кновен и е черн ой ды ры как результат см ерти звезды ,
наступ аю щ ей вследстви е гравитаци онного коллап са, есть процесс катастроф и чески й
во врем ени и пространстве. Д виж ени е этой коллапсирую щ ей м атери и опи сы вается
керровским реш ением уравнен и й О Т О Э йнш тейна. О т керровской вращ аю щ ейся
черн ой ды ры остается только одна голая син гулярность; эта син гулярн ость —
кольцевая.
И так, керровская вращ аю щ аяся черн ая ды ра зам ечательна тем , что он а м ож ет
рассм атри ваться как голая кольцевая сингулярн ость, т. е. как белая ды ра с
отрицательн ы м пространством : отри ц ательн ое искривлени е пространства-врем ени
тогда, когда п лотн ость вещ ества во В селенной н и ж е уровн я ее крити ческого
значен и я: отри ц ательное искривлен и е пространства-врем ен и седловидное. П ри
нулевом и отри ц ательн ом искривлени ях п ространства-врем ен и расш ирение
В селенной будет п роисходить бесконечно.
Ф ун дам ен тальн ая значи м ость коллапса и реколлап са заклю чается в том , что они
являю тся закон ом ерн остью п ревращ ения бы ти я в н ебы ти е и превращ ения н ебы ти я в
бы тие. С ам оорган и заци я м атери и есть осн овн ой постулат синергетики как н ауки о
всеобщ ем развити и м атерии: во взаим н ом превращ ени и бы ти я и небы ти я
осущ ествляется п ри н ц и п сам осохран ени я м атерии . С ам осохран ен и е м атери и во
В селенной п редставляет собой абсолю тн ы й ф илософ ский п ри н ц и п , леж ащ и й в
осн ове сам оорган и заци и В селен н ой .
С ущ ность сам ооргани заци и м атери и заклю чается н е в бы тии и не в небы ти и , а в
становлени и н ебы тия бы тием и бы ти я — н ебы тием : м атерия н и куда не и счезает и н е
м ож ет и счезн уть. П ри всем том м атери я абсолю тн о сам осохран яется даж е в
си н гулярности в черной ды ре. П оэтом у син гулярн ость как бескон ечность п лотн ости
м атерии и искривлен и я простран ства-врем ен и в черн ой ды ре нельзя рассм атривать
как исчезновен и е какой бы то н и бы ло м атери и : м атерия остается, но только бы тие ее
(т. е. звезда как таковая) исчезает н авсегда, а м атерия в черн ой ды ре, даж е в
си н гулярности , н и куда н е и счезает. И счезает м атери я в бари он н ой ф орм е бы ти я.
П оэтом у м ы п остоянно в н аш ей работе п одчерки ваем , что кром е м атерии бари онной
сущ ествует и «тем ная м атери я» как скры тая, «н еви дим ая», «неизлучаю щ ая» м атери я:
бари он н ая м атерия и «тем ная м атерия» — это два ти п а бы ти я м атери и . Звезда в
черн ой ды ре в результате коллап са исчезает как бари он н ая м атерия, которая
превращ ается в си н гулярность как гравитаци он н ую м ассу и, следовательно, эн ерги ю ,
т. е. «тем ную м атери ю »: ф и лософ ская м атерия ни куда не исчезает, исчезает только
бари он н ая ф орм а бы тия м атерии.
С и н гулярн ость в черной ды ре есть, с одной стороны , «м огила» бари он н ой
м атерии звезды и «при стан и щ е» «тем ной м атерии »: барионная м атерия и счезает в
си н гулярности , как в своем «м оги льни ке», превращ аясь в результате коллапса в
«тем н ую м атерию ». В озм ож но, в результате реколлапса и з «тем н ой м атери и »
си н гулярности ,
Я н ко С л ава (Б и бл и отека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
Х ван М акси м П етро ви ч. Н еи стовая В сел ен н ая: О т Б о льш о го взры ва до ускор ен н ого
ра сш и рен и я , о т квар ков до суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 40 8 с.
253
253
как и з своего «м оги льни ка», возроди тся бари он н ая м атерия: к варки и лептон ы ,
ней три н о, ф отоны вм есте с части ц ам и «тем н ой м атерии» — гравитоны и гравити но.
В этом заклю чается суть знам ен и того и зречени я С . Х оукинга: «Ч ерн ая ды ра не такая
уж черная». Ч ерн ая ды ра в результате реколлап са превращ ается в свою
противополож н ость — белую ды ру как рож ден и е и расш и рен и е В селен н ой.
М ы здесь отм етим только три случая вращ аю щ ейся черн ой ды ры :
1) в п ервом случае два гори зон та окруж аю т син гулярность в черной ды ре;
2) второй случай : при вращ ени и черн ой ды ры вн еш ни й гори зонт собы ти й сж им ается,
а вн утренн и й — расш и ряется: вн еш н и й и вн утрен н и й горизонты приближ аю тся
друг к другу;
3) в третьем случае, когда заряд п ревосходи т м ассу, гори зонты (внеш н и й и
внутрен н и й ) сливаю тся, и вследстви е исклю чи тельн о бы строго вращ ен и я навсегда
исчезаю т оба, образуя «голую сингулярн ость».
Т аки м образом , свойства вращ аю щ ей ся черной ды ры в м одели Н ью м ена— К ерра
не м огут оставаться, как и у вращ аю щ ей ся ф и гуристки на льду, сим м етричны м и во
всех н ап равлени ях. Н аоборот, он и будут аси м м етри чн ы м и , н еоди н аковы м и для
разн ы х н аправлени й .
Во-первы х, рассм отрев м одель черн ой ды ры К . Ш варцш ильда, м ы отм етили, что
в н ей звезда находи тся в стати ческом и сим м етри чн ом состоян и и , т. е. вне дви ж ени я.
П оэтом у все свой ства ш варцш ильдовской ум ерш ей звезды си м м етри чн ы , т. е.
остаю тся неизм енны м и.
Во-вторы х, п осле Ш варцш ильда, в 1922 г., Р айсн ер и Н ордстрем дальш е
продолж или изучен и е п роблем ы черной ды ры : если черн ая ды ра Ш варц ш ильда
характери зовалась одн и м парам етром — м ассой , то в м одели Р айснера— Н ордстрем а
черн ая ды ра обладает и ещ е одн и м п арам етром — электри чески м зарядом , хотя тож е
находи тся вн е движ ени я, в стати ческом состоян и и . О дн ако в м одели Р айснера—
Н ордстрем а вокруг си н гулярности образую тся два горизон та собы ти й — внутренн и й
и вн еш ни й , которы е н аходятся в статическом состоянии. И так, и в м одели
Ш варцш ильда, и в м одели Р айснера— Н ордстрем а звезда н аходится в статическом
состоянии, вн е дви ж ен и я и вне вращ ен и я, н о в м одели Р айсн ера— Н ордстрем а
им еется два статически х гори зон та собы ти й . В рассм отрен н ы х м оделях черн ы х ды р
си н гулярность — точечная как н епрон и ц аем ая протяж ен н ость бескон ечн ой
плотности м атери и и и скривлени я простран ства-врем ен и .
П осле работ К . Ш варц ш ильда и Р айснера— Н ордстрем а в изучени и п роблем ы
черн ой ды ры наступ ает длительн ы й пери од «затиш ья», если н е счи тать статьи
Р оберта О п п енгей м ера и Д ж ордж а В олкова, в которы х в ф и зико -м атем атическом
аспекте и сследовалась п роблем а катастроф и ческого грави тац и он н ого сж ати я, и сам о
слово «коллап с» бы ло введено им и в н аучн ы й оборот. К ак м ы уж е отм ети ли , коллап с
есть ф ундам ентальн ое п он яти е гравитации: коллапс есть катастроф ическое
грави тационное сж атие, в результате которого в счи танн ы е доли секун ды огром н ая
звезда с радиусом в м илли он ы килом етров и с м ассой, превосходящ ей М
⊙
, т. е.
м ассу н аш его С олн ц а, в десятки и сотни раз, превращ ается в син гулярную «точку»
разм ером в н есколько ки лом етров, обладаю щ ую чудовищ ной плотностью —
м и ллиарды м и лли ардов тонн на 1 см
3
. В се ли ки и все разли чия м атерии исчезаю т и
сглаж и ваю тся в этой си н гулярн ой точке бесконечн ой плотн ости м атерии и
искривлени я простран ства-врем ен и . Э та си н гулярная «точка» представляет собой
сверхп лотн ость одной м ассы и
Я н ко С л ава (Б и бл и отека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
Х ван М акси м П етро ви ч. Н еи стовая В сел ен н ая: О т Б о льш о го взры ва до ускор ен н ого
ра сш и рен и я , о т квар ков до суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 40 8 с.
254
254
одной эн ергии, т. е. одн ой гравитационной эн ергии в сам озам кнутой кап суле, где
исчез статус простран ства-врем ен и .
Т акова бы ла реальная си туаци я в теорети ческой ф изи ке — в косм ологии и
теори и м и крочасти ц , и н е случайн о Д ж он У и ллер определи л слож и вш ую ся ситуаци ю
как сам ы й глубокий кри зис в теорети ческой ф и зике, когда-либо случавш ийся в
ученом м ире: сингулярн ая точка как м атем атическая бескон ечн ость бы ла абсурдом ,
бессм ы сли ц ей. И таков действительно бы л кризис в теоретической ф и зи ке и
косм ологи и .
К ри зисн ая си туаци я продолж алась до 1965 г., когда новозелан дский м атем атик
Р ой К ерр, приехавш и й в С Ш А (в К али ф орни ю ), соверш ил револю ционн ы й п роры в в
исследован и и черн ой ды ры и ее си н гулярной точки . О сновн ая заслуга Р . К ерра
состояла в том , что в его м одели коллапсирую щ ая черн ая ды ра рассм атри вается н е в
статике, а в ди н ам ике, т. е. в движ ен и и (во вращ ен и и ). В м одели Н ью м ен а— К ерра
ум ираю щ ая звезда оп и сы вается трем я парам етрам и : м ассой и, следовательно,
энерги ей, как в м одели К . Ш варц ш ильда; электри чески м зарядом , как в м одели
Р айснера— Н ордстрем а; парам етром вращ ения, так как звезда находи тся в движ ен и и ,
во вращ ени и .
В ообщ е реальн ая звезда н и когда не н аходи тся в статическом состояни и , всегда
находи тся в дви ж ени и вокруг ц ентра м ассы галакти ки и вращ ается вокруг своей оси .
В м одели Н ью м ена— К ерра черн ая ды ра исследуется в четы рех аспектах ее
вращ ен и я:
1) когда т » а, т. е. когда м асса т значи тельно больш е углового м ом ен та (м ом ента
им п ульса) а, характери зую щ его вращ ени е звезды ;
2) когда т > а, т. е. когда м асса m звезды больш е ее углового м ом ен та;
3) когда m = а, т. е. когда м асса равна угловом у м ом ен ту а;
4) когда m < < а, т. е. когда м асса зн ачи тельн о м ен ьш е углового м ом ен та.
А теперь п осм отрим , что происходи т во всех этих случаях с горизон там и
собы ти й в м одели Р айснера— Н ордстрем а и си н гулярной точкой бескон ечн ости в
коллап сирую щ ей и вращ аю щ ей ся черн ой ды ре Н ью м ен а— К ерра:
1. В п ервом случае, т. е. когда m > > а, два горизонта собы ти й , окруж аю щ ие
си н гулярную точку, н ачи н аю т сближ аться друг с другом : внутренн и й горизонт
собы ти й движ ется в ц ен тробеж ном н аправлени и к вн еш н ем у горизон ту собы ти й , а
последн и й — в ц ентрострем ительном н аправлени и навстречу вн утренн ем у
горизон ту собы ти й ; происходи т сближ ен и е двух (внутрен н его и вн еш н его)
горизон тов собы ти й .
2. В о втором случае, когда т > а, т. е. когда м асса звезды н езначи тельн о больш е
углового м ом ен та, вращ ени е черн ой ды ры убы стряется, и в результате этого
происходи т ещ е больш ее сбли ж ени е: внутрен н и й горизонт расш и ряется, а
внеш ни й сж им ается.
3. В третьем случае (т = а) происходи т слияние гори зонтов собы тий .
4. Н акон ец , в четвертом случае (т < < а) п роисходи т и склю чи тельн о бы строе
вращ ен и е.
П ри и склю чительн о бы стром вращ ении черн ой ды ры , когда т «а горизон ты
собы ти й вообщ е и счезаю т: остается «голая сингулярн ость», не окруж ен н ая
горизон том собы ти й . А сам ое главное, при м аксим ально бы стром движ ении
коллап сирую щ ей черн ой ды ры сингулярн ая точка катастроф и чески п ревращ ается в
кольцевую син гулярность: кольцевая син гулярность, в о тли чие от точечн ой
си н гулярности , есть отри ц ательное пространство -врем я, т. е. анти гравитация.
Я н ко С л ава (Б и бл и отека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
Х ван М акси м П етро ви ч. Н еи стовая В сел ен н ая: О т Б о льш о го взры ва до ускор ен н ого
ра сш и рен и я , о т квар ков до суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 40 8 с.
255
255
И все-таки , несм отря на вы даю щ иеся дости ж ения К ерра и Н ью м ен а в
исследован и и вращ аю щ ей ся черной ды ры , кри зи с в теорети ческой ф и зи ке, о котором
говорил Д . У и лер, оставался н еразреш ен н ы м . С и н гулярность как м атем ати ческая
бесконечн ость плотности м атерии и искривлени я простран ства-врем ен и оставалась
неразреш енной п роблем ой .
К ерровское реш ение уравнени й О Т О есть более общ ее реш ение, чем реш ения
Ш варцш ильда и Р айсн ера— Н ордстрем а: керровское реш ен и е является наиболее
общ и м и еди н ствен н ы м реш ен и ем уравн ен и й Э й н ш тейн а, описы ваю щ им
вращ аю щ ую ся черную ды ру.
К акова черн ая ды ра К ерра— Н ью м ен а и чем отли чается она от реш ени я К .
Ш варцш ильда или Р ай снера— Н ордстрем а?
К ерровская черн ая ды ра есть вращ аю щ аяся черн ая ды ра, которая
характери зуется трем я п арам етрам и: м ассой (т ), зарядом (Q) и вращ ени ем , т. е.
угловы м м ом ен том (м ом ентом и м п ульса и ли количества движ ен и я а).
К каким ф ундам ен тальн ы м особен н остям п ри води т вращ аю щ аяся
коллап сирую щ ая (ум ерш ая) звезда? В о -п ервы х, она не м ож ет бы ть сф ери чески
си м м етри чн ой , т. е. ее свой ства не м огут оставаться оди н аковы м и , сим м етри чн ы м и
по всем н аправлени ям . В о -вторы х, как м ы уж е вы ш е рассм отрели , К ерр
рассм атри вает четы ре м ом ен та состоян ия черной ды ры при вращ ени и :
1) при т > > а, т. е. когда м асса зн ачи тельн о больш е углового м ом ен та, п рои сходи т
м едлен н ое вращ ение;
2) при т > α, т. е. когда м асса незн ачи тельн о больш е углового м ом ен та, п рои сходи т
ум еренн ое вращ ение;
3) при m = а (м асса равн а угловом у м ом ен ту) п роисходи т бы строе вращ ен и е;
4) наконец, при m < < а, т. е. когда м асса значи тельн о м ен ьш е углового м ом ента,
происходи т и склю чительн о бы строе вращ ен и е.
Н аглядн ой иллю страци ей всех эти х четы рех случаев вращ ен и я м ож ет служ и ть
вращ аю щ аяся на льду ф и гури стка, которая сначала дви ж ется м едленн о, а затем
вращ ен и е все более убы стряется и , н акон ец , достигается исклю чи тельн о бы строе
вращ ен и е.
М ы здесь отм етим только три случая вращ аю щ ейся черн ой ды ры :
1) в первом случае два гори зонта окруж аю т си н гулярн ость в черной ды р е;
2) во втором случае внеш н и й горизонт собы ти й сж и м ается, а внутренн и й —
расш иряется, так что вн еш ни й и вн утрен н и й гори зонты при бли ж аю тся друг к
другу;
3) в третьем случае, если заряд больш е м ассы , внеш ний и внутренн и й гори зонты
сли ваю тся и п отом н авсегда исчезаю т, образуя «голую син гулярн ость».
Р еволю ц и я в науке, как и во всех областях человеческого бы ти я, есть
тран сценден тн ы й вы ход за п ределы данн ой культуры как систем ы ц енн остей.
Р еволю ц и я в н ауке всегда есть систем а н овы х и сти н как познавательны х ц енн остей ,
несовм ести м ы х со стары м и . Н овы е и сти н ы н ауки, как ц енн ости , п роклады ваю т
новы е п ути и дороги человеческой ж и зн и : эти п ути развити я науки и дороги
человеческого бы ти я н епредсказуем ы . О н и определяем ы в истори ческой п ерспекти ве
только цен н остям и человеческой ци вили зац и и и культуры : цивилизац и я и культура
есть ценн остн ы й контекст вы бора ц ели и см ы сла ж и зн и человека и человечества.
Ф илософ ия как всеобщ ая систем а ценн остей , в том числе экзи стенциальны х —
свобода, честь,
Я н ко С л ава (Б и бл и отека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
Х ван М акси м П етро ви ч. Н еи стовая В сел ен н ая: О т Б о льш о го взры ва до ускор ен н ого
ра сш и рен и я , о т квар ков до суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 40 8 с.
256
256
совесть и т. д., — м и ровоззренчески й ин струм ен т и ориентир вы бора цели и см ы сла
ж и зни человека и человечества.
Ф илософ ия есть м и роп оним ани е, осн ован н ое на осм ы слени и и стинности и
цен н ости , ц ели и см ы сла человеческого бы тия в трансцендентном кон тексте
цивилизаци и и культуры : ф и лософ и я есть указатель этого трансцендентного вы хода
за п ределы соврем ен н ой цивилизаци и и культуры . И м ен н о п оэтом у так важ на
ф и лософ и я н ауки как си стем а, совм ещ аю щ ая единство н аучн ы х исти н и
человечески х ценностей, цели и см ы сла человеческого сущ ествован и я: и стин а — как
знани е о м ире и цен н ость — как значи м ость человеческого сущ ествован и я, ц ель
которого — твори ть истин у как благо и красоту.
в . Т еор ем а П ен р оуза
И все ж е кри зис в ф и зи ке, о котором говорил Д ж он У и ллер, не бы л преодолен
керровским реш ен и ем общ их уравнени й О Т О . М ало того, этот кризис углубил в
своей теорем е Р одж ерс П ен роуз (англий ски й астроф и зик, внесш ий зн ачи тельн ы й
вклад в исследовани е п роблем ы черн ой ды ры ).
М ы не будем входи ть в м атем атически е тон кости теорем ы Р одж ерса П ен роуза:
наш а задача более скром ная — ф и лософ ская и н терпретация кри зисн ой проблем н ой
си туаци и как эпистем ологической в теоретической ф и зике, слож ивш ейся в 70 -е гг. В
связи с этой си туаци ей м ы рассм отри м эп и стем о -м етодологически е вы воды ,
вы текаю щ ие из теорем ы Р . П енроуза, а затем в ф и лософ ском п лане рассм отри м
хоукинговскую кон ц еп ц и ю вы хода из кри зи сной проблем н ой си туац и и . О сн овн ая
идея теорем ы Р одж ерса П енроуза заклю чается, как отм ечает С тивен Х окинг, в
превращ ении расш ирени я в сж атие в результате коллап са как катастроф ического
грави тационного сж ати я, и в н еизбеж ном превращ ении всего сущ его в син гулярную
точку бесконечн ости . О сн овн ой паф ос ф и лософ ской значи м ости идеи коллап са как
катастроф ического сж ати я заклю чается в том , что коллап с и м (Р . П енроузом )
рассм атри вается как всеобщ и й и ун и версальны й закон сам ооргани заци и и
сам осохранен и я м атери и во В селенн ой : всякое сущ ее при коллапсе н еизбеж но и
неуловим о п ревращ ается в си н гулярн ую точку бескон ечности . И з этого
ф ун дам ен тальн ого п олож ени я теорем ы Р . П енроуза вы текает то обстоятельство, что
коллап сировать м огут не только звезды , но и галактики , их скоп лен и я и
сверхскопления, и даж е вся В селенная м ож ет коллап сировать п ри оп ределен н ы х
условиях, и вся она м ож ет превратиться в син гулярн ую точку бесконечности, т. е. в
нулевую точку.
Значит, вся В селенная как сам оорган и зован н ая целостная суп ерсистем а м ож ет
превратиться в нулевую точку бескон ечн ой си н гулярности.
И так, ф илософ ский см ы сл теорем ы Р . П енроуза о коллап се состоит в том , что
все сущ ее п ри коллапсе м ож ет стать и действительн о станови тся черной ды рой с
си н гулярной точкой бескон ечн ости п лотн ости м атери и и и скривлен и я п ростран ства-
врем ени : коллапс есть н е частн ы й и ли исклю чительны й случай сущ его, а всеобщ ий и
уни версальны й закон гравитации. М ож н о это полож ен и е сф орм улировать так:
черн ой ды рой м ож ет стать н е только м ир косм ических объектов (звезды , галакти ки и
т. д.), но и м и р атом ов, м олекул, элем ен тарны х и ф ун дам ен тальн ы х частиц : все сущ ее
коллап с п ревращ ает в нулевую точку бесконечной син гулярн ости.
Значит, если все сущ ее при коллапсе п ревращ ается в н ул евую точку
си н гулярности , то это полож ен и е Р . П ен роуза отн оси тся и к пространству -врем ени ,
статус их реального бы тия в нулевой точке син гулярн ости в черн ой ды ре исчезает:
по м ере
Я н ко С л ава (Б и бл и отека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
Х ван М акси м П етро ви ч. Н еи стовая В сел ен н ая: О т Б о льш о го взры ва до ускор ен н ого
ра сш и рен и я , о т квар ков до суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 40 8 с.
257
257
превращ ения расш ирен и я в сж атие пространство и врем я как таковы е в си н гулярной
точке бесконечн ости исчезаю т. П ростран ство -врем я в син гулярн ой точке
бесконечн ости н е только сверты вается, искривляется, ком п акти ф ицируется, н о и
закручи вается в сам озам кн утое кольцо: кольцевая син гулярн ость есть отри ц ательное
простран ство-врем я как анти гравитация.
А теперь эти общ ие ф и лософ ские полож ени я, вы текаю щ и е и з теорем ы Р .
П енроуза, рассм отри м н а конкретн ы х п ри м ерах коллап си рую щ ей вращ аю щ ей ся
черн ой ды ры Р . П ен роуза.
П ер в ое п ол ож ен и е. К огда м ы рассм атри ваем коллапсирую щ ую вращ аю щ ую ся
черн ую ды ру, то н еобходи м о четко представи ть три сф еры :
1) предел статичности;
2) эргосф ера;
3) сф ера гори зонта собы ти й .
Э ргосф ера окруж ает гори зонт собы ти й : эргосф ера есть сф ера от гори зонта собы тий
до предела статичности . Н апри м ер, если косм он авт н а косм и ческом корабле с
м ощ н ы м двигателем поп ал в эргосф еру, то реально сущ ествую т для косм онавта три
возм ож ности :
а) если косм ический корабль с косм он автом н е м ож ет вы рваться из-за отсутствия
м ощ н ости двигателя из эргосф еры , то этом у косм и ческом у кораблю с косм он ав
том суж дено вечн о круговое дви ж ени е в ней;
б) вторая возм ож ность судьбы косм он авта с косм ическим кораблем — п ри м алейш ей
ош и бке косм он авта в уп равлени и косм ическим кораблем в м и ллионн ы е доли
секунды корабль п ересечет гори зонт собы ти й , и в этом случае косм ический
корабль с косм онавтом будет схвачен коллап сирую щ ей грави тационн ой си лой, и
корабль вм есте с косм он автом будет неум олим о падать в ц ентр черной ды ры ,
си н гулярную точку бескон ечн ости ;
в) за горизон том , под гори зонтом , вн утри горизонта собы ти й н ет н и каких
ф и зи чески х си л (н и ядерны х, ни хим ически х, н и электром агни тны х и т. д.),
которы е м огли бы п редотвратить падени е косм и ческого корабля с косм он автом в
нулевую точку бесконечн ой си н гулярности.
Д ан н ое полож ени е носи т в теорем е Р. П енроуза всеобщ и й характер: все сущ ее
(звезды , галакти ки, и х скопления и т. д.) абсолю тно вн утри горизонта собы ти й
превращ ается в син гулярн ую точку бескон ечн ости (так, н апри м ер, звезда с
диам етром в н есколько м илли он ов килом етров превращ ается в точку 10 -15 км ). В
этом состои т ф илософ ский см ы сл полож ени я теорем ы Р . П енроуза.
В тор ое п ол ож ен и е теорем ы Р . П ен роуза заклю чается в сглаж и вани и
неодн ородностей всего сущ его (как лик м атери и , так и всех свойств пространства-
врем ени ) и превращ ен и и неодн ородн остей, м н огообрази й , гетерогенн остей в
однородн ость, н еразли чи м ость, гом оген н ость: все лики и разли чи я м атерии как всего
сущ его за горизон том собы ти й исчезаю т. В се неоднородн ости сущ его внутри
горизон та собы ти й сглаж иваю тся, как складки ш ара сглаж и ваю тся п ри вздути и , и
превращ аю тся в одну еди н ую гравитационн ую м ассу и, следовательно, эн ергию . Т ак,
нап ри м ер, м ы броси м за горизонт собы ти й в черн ой ды ре одн у тонну кам ней , одну
тон н у бриллиантов, од -
Я н ко С л ава (Б и бл и отека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
Х ван М акси м П етро ви ч. Н еи стовая В сел ен н ая: О т Б о льш о го взры ва до ускор ен н ого
ра сш и рен и я , о т квар ков до суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 40 8 с.
258
258
нотонного слон а, одну тон н у спирта и одн у тон н у перц а, то п олучим п росто пять
тон н грави таци он н ой м ассы и эн ергии и абсолю тно ничего другого, т. е. н и запаха,
ни цвета, н и слон овьих костей, ни горького и т. д.
В этом состои т суть ф и лософ ского см ы сла полож ен и я теорем ы Р . П енроуза: все
лики всякого сущ его внутри горизон та собы тий сглаж иваю тся и исчезаю т,
превращ аясь в одн у гравитаци ю : вся барион н ая м атери я превращ ается в «тем ную
м атерию ».
Т р етье п ол ож ен и е теорем ы Р . П ен роуза о превращ ении расш ирен и я в сж ати е
заклю чается в том , что в черной ды ре вн утри горизон та собы ти й все слож ное и все
сверхслож н ое п ревращ аю тся в си н гулярности в п ростое: коллап с есть
грави тационная си ла катастроф и ческого сж ати я, которая все слож н ое
(структурирован н ое, оф орм лен н ое, орган и зованн ое и т. д.) коллап сирует в простое.
Т ак, н апри м ер, в си н гулярной точке бескон ечн ости м ы не найдем ни косм ического
корабля, н и его частей и даж е м елких деталей, ни косм онавта — труп а, ни слон овьих
костей, н и запаха, н и ц вета, н и разм ера и х, н и объем а, н и геом етри чески х, ни
топ ологических свойств простран ства-врем ен и , н и и х ри тм а, ц и кла, н и дли тельн ости
как тем поральности и т. д.
П ространство исчезло, а врем я остановилось: осталась одн а гравитац и я. Н о эта
грави тация — кван товая грави тация, т. е. «тем ная м атери я».
И так, м ы м ож ем отм етить три ф ун дам ен тальн ы х п остулата, вы текаю щ их и з
теорем ы Р одж ерса П енроуза и им ею щ и х сущ ественн ое эп и стем ологическое и
м и ровоззрен ческое значени е:
1. П остулат н еи збеж ного и неуловим ого п ревращ ени я за гори зонтом собы ти й в
черн ой ды ре лю бого и всякого сущ его в си н гулярн ую точку бесконечности.
2. П остулат сглаж и вани я и и счезновени я внутри гори зонта собы тий всех и всяких
неодн ородностей, различи я и ли к м атерии и и х п ревращ ен и я в однородность,
гом оген н ость, н еразли чи м ость.
3. П остулат н еизбеж н ости и н еотврати м ости трансф орм ац и и п од горизонтом
собы ти й в черн ой ды ре всего слож н ого, в том чи сле свер хслож н ого и
суп ерсверхслож н ого, в п ростое.
К ак м ы отм етили, в коллап сирую щ ей вращ аю щ ей ся черн ой ды ре происходит
бесконечн ая искривленн ость пространства-врем ен и : он и теряю т свой статус,
превращ аясь в нулевую точку.
Т аковы основны е ф и лософ ские идеи , содерж ащ и еся и вы текаю щ ие из теорем ы
Р одж ерса П енроуза о превращ ении расш и рен и я в сж атие: п ространство, сверты ваясь
и скручиваясь, п ревращ ается в си н гулярности в н улевую точку, а врем я, зам едляясь,
в кон ц е конц ов останавливается.
М ы соверш енно не случай н о останови ли свое вним ани е на проблем е
ф и лософ ской и н терпретац и и черн ы х ды р, и бо, бы ть м ож ет, и м енно в черн ой ды ре
как коллапсирую щ ей вращ аю щ ейся леж и т клю ч к тайн ам сам оорганизац и и
В селенной, ее рож ден и я и конечной судьбы ее эволю ц и и , тай н ам п ервон ачала
Б ольш ого взры ва как катастроф и ческого взры ва и см ены расш ирен и я В селенн ой
катастроф ическим грави тац и он н ы м сж атием . С тан ет ли н аш а В селен н ая через
м и ллиарды лет си н гулярн ой точкой бескон ечности — вот основн ая ф и лософ ско-
м и ровоззрен ческая п роблем а. Л еж ит ли в черн ой ды ре клю ч к разгадке третьего
сц енари я косм ологической теори и вели кого советского ф изика А . Ф ридм ан а о см ене
расш ирен и я В селенной коллап сом как катастроф ическим гравитац и он н ы м сж ати ем
— вот эта проблем а нас в конечном счете и н тересует.
Я н ко С л ава (Б и бл и отека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
Х ван М акси м П етро ви ч. Н еи стовая В сел ен н ая: О т Б о льш о го взры ва до ускор ен н ого
ра сш и рен и я , о т квар ков до суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 40 8 с.
259
259
П оэтом у черная ды ра не является сам оц елью наш его ф и лософ ского раздум ья и
разм ы ш лени я: н ас ин тересует ли ш ь клю ч к разгадке тай н ы сам оорган и зац и и
В селенной, ее рож дени я и конечн ой судьбы ее эволю ци и .
г. Т еор ем а Х ок и н га
А все-таки, чем ж е ф и лософ ски интересна черн ая ды ра как коллап с? В
ф и лософ ском аспекте коллап с как катастроф ическое гравитаци он н ое сж ати е
интересен тем , что он есть м ощ н ая, н и с чем н е сравн и м ая грави тационная си ла
капсули рован и я м атери и как сам осохранени я ее в кап суле как бесконечн ой
си н гулярной точке (или ко льцевой си н гулярности ): коллапс есть п роцесс
капсули рован и я м атери и как ее сам осохранени я.
С и н гулярн ость бесконечн ости в цен тре черной ды ры н и в коем случае нельзя
представить как и счезновен и е м атерии : и счезаю т, согласно теорем е Р . П енроуза,
неодн ородность и слож н ость м атери и , но м атери я как таковая ни куда не исчезает и
не м ож ет исчезн уть. М атери я как всеобщ ность и абсолю тн ость сущ его остается, а ее
бы тие как неодн ородность и зм енчи во: бы ти е и счезает как н ечто орган и зован н ое и
структурирован н ое м атери и . Б ы ти е изм ен чи во: оно п остоян но п ереходи т в н ебы ти е,
которое, в свою очередь, неп реры вн о превращ ается в новое бы ти е м атери и .
С и н гулярн ость в черн ой ды ре н е есть исчезновени е м атери и , н аоборот, она есть
капсула сам осохран ени я и сам оорган и заци и м атерии: в си н гуля рн ости как капсуле
исчезло бы тие звезды , а н е м атери я. С ледовательно, коллап с есть п роцесс
капсули рован и я сам осохранен и я м атери и в син гулярности как кап суле: капсула есть
бы тие сам осохранен и я м атерии . М ы зн аем , что противополож н ы м поняти ем
коллап су является реколлапс как катастроф ический Б ольш ой взры в: коллап с есть
катастроф ическое грави таци он н ое сж ати е, а реколлап с есть катастроф ический
грави тационны й взры в. С и н гулярность есть кап сула сам осохран ен и я м атери и . А
сущ ествует ли анти кап сула?
А н ти кап сула есть рекапсулировани е. А что такое рекап сули ровани е?
Р екапсулирован и е есть белая ды ра как процесс сам ооргани заци и м атерии:
си н гулярность рекап сули руется в белой ды ре: белая ды ра — рекапсули рован и е
си н гулярности как сам оорган и заци я м атерии в м и крозерн и сты е, м елкозерни сты е и
крупнозернисты е структуры во В селен н ой .
П од кап сулой м ы пон и м аем исклю чи тельн о си н гулярн ую точку бескон ечн ости в
черн ой ды ре, а под рекап сулой — структурн ы е сам оорган и зац и и м атерии в
результате реколлапса син гулярности : капсула долж на рекап сулир овать в белой ды ре
как расш ирени и В селен н ой: расш и рени е В селен н ой есть сам оорган и зац и я м атери и в
структуры — м икро-, м елко- и крупн озерн и сты е объ екты . К апсула долж на
рекап сулировать, чтобы сам оорган и заци я м атери и п рои сходи ла в рекапсулах как
структурны х органи зац и ях бы ти я м атерии во В селен ной.
П оэтом у черн ую ды ру м ы рассм атри ваем как проц есс кап сули рован и я м атери и в
сам осохраняю щ ихся ее кап сулах.
Б елая ды ра, в отличие от черн ой ды ры , — реколлап с как катастроф ически й
взры в си н гулярности в черн ой ды ре: син гул ярность в черн ой ды ре — это область н е
просто суперп лотности грави тационной м ассы и, следовательно, эн ергии, а
квантовой грави тации. И м ен н о зн ам ен и ты м и вели ким ф и зи ком С ти вен Х окин г стал
благодаря реш ен и ю проблем ы син гулярн ой точки бесконечности в черной ды ре. О н
вы соко оц ен и вает вы даю щ ий ся вклад советски х ф изиков в соврем ен н ую
астроф изику и
Я н ко С л ава (Б и бл и отека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
Х ван М акси м П етро ви ч. Н еи стовая В сел ен н ая: О т Б о льш о го взры ва до ускор ен н ого
ра сш и рен и я , о т квар ков до суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 40 8 с.
260
260
косм ологи ю , преж де всего А . Ф ри дм ана и Г . Г ам ова за их труды . С тивен Х окин г в
своей работе «К раткая и стори я врем ен и » отм ечает:
• вы даю щ ий ся вклад советски х ф и зи ков в теоретическую астроф и зику и
косм ологи ю ;
• особо он подчеркивал работы А . Ф ридм ан а и Г . Г ам ова, академ ика Я . Б . Зельдовича
и м олодого ф изика А н дрея Л и н де;
• в своих работах С ти вен Х оки н г постоянно ссы лается н а советски х ф и зи ков и их
работы : всегда он отзы вается с больш и м уваж ен и ем .
К ак м ы отм сти ли , п роблем а черной ды ры есть п роблем а клю ча к разгадке тай н ы
рож ден и я н аш ей В селенной и ее кон ечн ой судьбы : п роизойдет вселен ский коллап с в
отдаленн ом будущ ем , через м и ллиарды лет, когда н ас, лю дей , вм есте с Зем лей уж е
не будет? П оэтом у н ас не долж н а беспокои ть эта см ен а расш и рен и я В селен н ой
коллап сом , т. е. катастроф и чески м гравитаци он н ы м «хлоп ком », т. е. сж ати ем , и
превращ ение (т. е. трансф орм ац и я) всей н аш ей В селен н ой в син гулярн ую точку
бесконечн ости: ож идает В селенн ую судьба черн ой ды ры ? — вот п роблем а, н ад
которой бью тся лучш и е ум ы учены х — ф изиков, астроф и зи ков, косм ологов. И ,
кон ечн о, нас, ф илософ ов, такж е беспокоит эта сам ая ф ун дам ен тальная п роблем а
человеческого бы ти я: откуда м ы , кто м ы и куда и дем ? — вопрош ал ещ е велики й из
всех человечески х ум ов — И м м ан уи л К ант, которы й всю ж изн ь прож ил в своем
родном городе К ен и гсберге, ни разу н е вы езж ая за пределы своего родн ого
К ени гсберга.
А п очем у ж е Л ао-Ц зы — вели чайш ий м ы сли тель, ж и вш ий в Д ревн ем К итае в VI
в. до н . э., утверж дал, что м ож н о позн ать все м ироздание в целом , н е вы ходя за
ворота своего дом а и н е откры вая н и дверь дом а и ли окно. В и ди м о, в этом корен н ое
отличие человека как homo sapiens от ж и вотного: В селенн ая себя п ознает через
человека как разум н ого сущ ества. К ак в этой связи н е всп ом н и ть слова Б леза
П аскаля, которы й в своих «М ы слях» однаж ды п и сал, что п олож ени е человека,
навсегда привязан н ого и прикован н ого к своей Зем ле, ни чтож но, а свои м разум ом он
охваты вает все п ространство В селен н ой .
М ы , лю ди , как разум н ы е сущ ества, обречен ы н а п остиж ени е всего м ироздания,
ибо через это постиж ени е м ы п ознаем себя — откуда м ы , кто м ы и куда м ы . И среди
эти х вели ки х ум ов в раскры ти и тайн В селен н ой зан и м ает сам ое почетн ое м есто в
соврем ен н ом м ире учен ы х ф и зиков и косм ологов С ти вен Х оки н г, п ередвигаю щ ийся
в ин вали дн ой коляске и лиш енн ы й бож ественн ого дара человеческой речи .
Ч то ж е он сделал для того, чтобы стать знам ен и ты м ф изи ком соврем енн ости?
• Во-первы х, м н е хочется отм етить его при рож денн ы й талан т м атем ати ка, ф и зи ка и
философ ского м ы ш лени я: в н ем счастли во сочетается это три един ство
вы даю щ и хся м атем атических сп особностей, ф и зической ин туи ц и и и ф и лософ ской
глубины п он и м ан и я м ироустрой ства н аш ей В селен н ой .
• Во-вторы х, если говори ть об осн овн ой сторон е ф илософ ского м ы ш лен и я С тивена
Х оки н га, то она заклю чается в глубинном си м м етри чн ом м и ропоним ан и и
м и роустройства В селенн ой . Э волю ци я В селенной сим м етри чн а: расш ирен и е
см еняется сж ати ем (Р . П ен роуз) и, н аоборот, сж ати е долж но см ени ться и,
дей ствительно, см ен яется расш ирен и ем (С ти вен Х окин г).
• В -третьих, п ен роузовская черн ая ды ра как тран сф орм ац и я расш и рени я в сж ати е
есть аси м м етри я, которая долж н а см ен и ть сим м етри ю , т. е. сж атие долж но
расш иряться, или черн ая ды ра как аси м м етри я долж на см ен и ться белой ды рой как