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.
261
261
асим м етри ей, н о в ц елом м и р долж ен бы ть сим м етри чн ы м : черная ды ра см ен яется
белой ды рой, а белая — черной.
И стори я белой ды ры восходит оп ять к А . Э й н ш тейн у, которы й ввел этот
ф ун дам ен тальн ы й терм и н в косм ологи ю черн ы х ды р. П осле окончательн ого
ф орм улирования общ их уравн ен и й О Т О А . Э йнш тей н п олучил от К арла
Ш варцш ильда его реш ен и е эти х уравн ени й О Т О . А . Э йнш тей н у п он равилась п ервая
часть ш варцш и льдовской и деи черной ды ры (понятие черн ой ды ры ввел Д ж он У и лер
только в 70-е гг.) о том , что коллапсирован н ы й «ком ок» вещ ества м о ж ет вы рваться
из В селен н ой (поняти е коллап са ввели в н аучн ы й оборот в 1939 г. Р . О п п енгейм ер и
Д ж . В олков). П о Ш варц ш ильду, этот коллап сированн ы й «ком ок» (т. е. син гулярн ая
точка в черн ой ды ре), вы рвавш ий ся и з наш ей В селен н ой , долж ен бы л п оки н уть наш
м и р и провалиться в м и р антигравитации, т. е. антим ир, которы й ввел в ф и зику
элем ентарн ы х частиц П оль Д и рак после откры ти я им пози трон а как ан ти части ц ы
электрон а. И м енн о эта вторая часть ш варц ш ильдовской идеи о том , что
коллап сирован н ы й «ком ок» п оки дает н аш у В селен н ую , А . Э й н ш тейн у бы ла н е п о
душ е, и он ввел в косм ологию черн ы х ды р п он яти е белой ды ры , которая долж н а
находи ться н а отдален н ом участке, н о все ж е наш ей В селенной: белая ды ра, п о
м н ен и ю А . Э й н ш тей н а, — ды ра, через которую вы ходи т коллап сированн ы й в черн ой
ды ре «ком ок» м атерии в н аш ей В селен н ой и не п окидаю щ и й ее. М атерия в ви де
коллап сирован н ого «ком ка» н е долж н а и счезать из н аш ей В селен н ой бесследн о: он а
долж на сохраняться. С ам осохран ени е м атерии — вели ки й принцип, которого
придерж и вался всегда и во всем великий м ы сли тель А . Э йнш тейн . А после него
ф и зи ки вы дви н ули, в соответстви е с эй н ш тейн овской и деей о сам осохран ен и и
м атерии, п онятия серой ды ры , через которую долж н а возврати ться м атерия белой
ды ры .
И так, м ы и м еем три ти п а ды р:
1) черн ая ды ра:
2) белая ды ра;
3) серая ды ра.
В се эти (черн ая, белая и серая) ды ры — ф и зи чески е реальн ы е ды ры ,
сф орм улирован н ы е учен ы м и -ф и зи кам и , начи н ая с К . Ш варцш ильда, Р айснера—
Н ордстрем а, К ерра— Н ью м ена, Р . П енроуза — С . Х окин га, с одной ф и лософ ской
целью — м ани ф естац и я ф и лософ ского закон а сам осохранен и я м атери и во
В селенной: м атерия сам осохраняется через сам оорган и зац и ю ее и, наоборот,
сам ооргани заци я м атерии невозм ож н а без сам осохранен и я ее. П оэтом у м ы счи таем ,
что серая ды ра — это ды ра, которая устан авливает и сохран яет м еж ду черн о й ды рой
и белой ды рой сим м етри ю как ф ундам ен тальн ы й при н ц и п сам осохран ени я и
сам ооргани заци и м атерии: м атерия н еи стреби м а. О н а из пеп ла возгорается
плам енем : черн ая ды ра, по кры латом у вы раж ен и ю сам ого С ти вена Х окинга, не такая
уж и черн ая. О н а и белая, где м атерия из пеп ла (т. е. си н гулярн ая точка
бесконечн ости в черн ой ды ре) возгорается м ногоцвети ем плам ени : в белой ды ре
м атерия снова ож и вляется и «одухотворяется», чтобы сделать м и р м н огоц ветны м и
м н огокрасочны м .
С ледовательно, в черн ой ды ре все лики м атер ии и счезаю т, а в белой ды ре они
сн ова ож иваю т и творят новы е ли ки н ового м ира.
А что п роисходит с м атери ей в п ространствен н о -врем енны х п ром еж утках м еж ду
черн ой и белой ды рой, которы е н азы ваю т серой ды рой, т. е. тун н ели ровани ем ? В
сам ом общ ем см ы сле туннели рован и е (или м етрополитен) есть н е п росто
пром еж уток
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.
262
262
входа в черн ую ды ру и вы хода через белую ды ру. В этом тун н еле происходи т сам ое
сущ ествен н ое п реобразован и е м атерии: в н ем происходи т трансф орм ац и я частиц
бари он н ой и «тем ной м атерии ». С ерая ды ра есть ды ра п орож ден и я части ц ам и
бари он н ой м атерии части ц «тем ной м атери и » и, н аоборот, частиц ам и «тем ной
м атерии» части ц бари он н ой м атери и .
О дн и м словом , серая ды ра — ды ра сохранен и я ф ундам ен тальн ой сим м етри и
сам осохранен и я м атери и п утем трансф орм ац и и бари он н ой м атерии в «тем ную
м атерию » и «тем ной м атерии» в бари он н ую м атерию . Ч ерн ая ды ра — ды ра
превращ ения бари он ной м атерии в «тем ную м атерию », а белая ды ра — ды ра
рож ден и я бари он н ой м атери и и з «тем ной м атери и », тогда как серая ды ра — ды ра
взаи м н ой тран сф орм аци и «тем ной» и бари он н ой м атерии .
В чем ж е и х отли чи е?
1. Ч ерн ая ды ра — ды ра превращ ен и я больш их косм ических объектов в м икром и р
квантовой грави тации как ф и зической реальн ости, а белая ды ра, наоборот, ды ра
рож ден и я квантовы х бари онны х м икрочасти ц как структурн ы х основ больш их
косм ологи ческих объектов: м и кром ир — сердцеви н а косм ом ира.
2. В черн ой коллап сирую щ ей и вращ аю щ ейся ды ре в син гулярн ой точке статус
трехм ерн ости пространства-врем ен и исчезает, превращ аясь в нулевую точку, а в
белой , реколлап сирую щ ей и расш и ряю щ ей ся, ды ре бесконечн ая и скривленн ость
простран ства-врем ен и «разм аты вается», «раскручивается», «расш иряется»:
остановлен н ое в син гулярной бескон ечности в черной ды ре, в белой ды ре врем я
квантуется в своей тем поральн ости как квантованности , а пространство, сверн утое
в нулевую точку в черной ды ре, раскручи вается и расш иряется.
3. С ерая ды ра есть п осредствую щ ая ды ра м еж ду черной и белой ды рой: он а
вы п олн яет осн овн ую ф ун кц и ю п реобразовани я черн ой ды ры в белую ды ру в
ф орм и ровани и круп н ом асш табн ы х и круп н озерн и сты х объектов во В селенн ой .
С ерая ды ра — ды ра преобразовани я содерж и м ого в черн ой ды ре в содерж и м ое в
белой ды ре для ф орм ирован и я структур сам ооргани заци и м атерии в м и кро -,
м елко- и косм ообъекты .
Т аковы ф илософ ские заслуги С ти вена Х окин га, которы е такж е н аряду с
м атем атикой и ф и зи кой , которы е м ы обош ли в силу и х тон костей, сделали его
знам ен и ты м и вели ким ф изиком н аш его врем ени , хотя он ещ е н е удостоен звани я
лауреата Н обелевской прем и и .
Т аков ф илософ ски й облик этого м уж ествен н ого и благородн ого человека,
исти н н ы й см ы сл ж и зн и которого и в ф и лософ ском постиж ен и и си м м етри и м и ра.
§ 3. Г р ав и тац и он н ы й р ади ус к ак гор и зон т собы ти й
Р ассм отри м более п одробно проблем у грави таци он н ого радиуса (гори зонт
собы ти й , ради ус Ш варцш ильда) как главного при н ц и п а черной ды ры , проводящ его
точную дем аркаци ю м еж ду звездой и черн ой ды рой: грави тац и онны й ради ус — это
лин и я, оп ределяю щ ая различи е м еж ду черн ой ды рой и звездой. Ч ерн ая ды ра — это
не звезда, а ее труп : в черной ды ре звезда навсегда и счезает. Ч ерн ая ды ра лиш ена
пам яти о п рош лом своем п редке — звезде: вся и н ф орм ац и я о своем косм ическом
предке потеряна черной ды рой .
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.
263
263
Р и с. 2.12
П рави ло Р . П райса состои т в том , что все, что падает за гори зонт собы тий ,
исчезает. О стается только м ен ьш е спи н а: 1/2 и 0, 1, 2. И ещ е сохран яю тся вел ичин ы
м ассы , энерги и , и м п ульса и углового м ом ента. Э то п рави ло Р . П рай са Д ж он У илер
назы вал «ги п отезой бы строй потери волос». А п роц есс Родж ера П енроуза
заклю чается в том , что брош енн ое в эргосф еру тело вы й дет из н ее с энерги ей К П Д
более 30 % , тогда как яд ерн ая эн ергия и м еет К П Д лиш ь 0,7 % .
И з эргосф еры одн и предм еты поп адаю т за горизонт собы ти й , а други е м огут
поки н уть эргосф еру и и счезнуть в бескон ечн ости В селенн ой : в эргосф ере все
попадает во вращ ательное круговое и ви хревое дви ж ен и е со скоростью с.
И звестн ы е ам ерикан ские авторы кн и ги , нам и вы ш еуп ом янутой («Г рави тация»),
— Ч . М изнер, К . Г орн , Д ж . У илер — отм ечаю т, что узловы м и м ом ентам и
коллап сирую щ ей звезды являю тся:
1) неустой чи вость;
2) нап равленн ы й вн утрь взры в (им п лозия);
3) си н гулярн ость.
П оп ы таем ся рассм отреть эти ф ундам ентальны е узловы е м ом енты
коллап сирую щ ей звезды более кон кретно.
П реж де всего м ы долж ны сказать о К арле Ш варц ш ильде — н ем ец ком ученом
ф и зи ке-теоретике, которы й через год после ф орм ули ровани я А . Э й н ш тейн ом общ ей
теори и относительности , в 1916 г., н аш ел реш ение общ и х уравн ени й дви ж ения
си льного грави тационного поля А . Э йнш тейна: это реш ен и е уравнен и й си льны х
полей тяготени я стало геом етри ей п ространства-врем ен и Ш варц ш ильда.
Звезда Ш варц ш ильда — стати ческая звезда, находящ аяся в состоянии вн е
дви ж ени я. Т акая звезда — это больш ая идеали заци я, необходи м ая для раскры ти я
общ и х ф ун дам ен тальн ы х свой ств и законом ерностей коллапсирую щ ей звезды . Н а
сам ом ж е деле реальн ая звезда н е м ож ет бы ть стати ческой, и бо она всегда вращ ается
вокруг своей собствен н ой оси и ц ентра м асс в звездн ой систем е, а такж е реальн ая
звезда всегда находи тся во врем ени отн осительн о центра галакти ки: реальная —
вращ аю щ аяся звезда, статическая звезда Ш варц ш ильда — необходи м ая и деализац и я
для более глубокого познан и я свой ств и законом ерн остей коллап сирую щ ей звезды .
К ак отм ечаю т авторы кни ги «Г рави таци я», на сам ом деле статическая звезда
Ш варцш ильда, как коллапсирую щ ая звезда, является звездой ди н ам ической систем ы ,
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.
264
264
ибо, п о наш ем у м нен и ю , звезда коллапсирую щ ая не м ож ет бы ть статическо й : с ней
происходят катастроф ически е и зм ен ени я. За счи танны е доли м и н уты и ли секунды
огром ней ш ая (точн ее ги ган тская) звезда с м ассой 5, 10, 20 и более M
⊙
и разм ерам и в
несколько м иллионов км превращ ается в черн ую ды ру с ради усом не более 30 км .
П оэтом у коллапсирую щ ая звезда в п ри н ц и п е не м ож ет бы ть статической: она
является динам ической систем ой, и зм еняю щ ей во врем ен и свои ф ун дам ен тальны е
парам етры , характери зую щ и е сущ ественн ы е свой ства м атери и , п ространства и
врем ени в коллап си рую щ ей звезде. Э ти свой ства м атери и , пространства и врем ени
подвергаю тся катастроф ическим изм ен ени ям .
Звезда Ш варц ш ильда подвергается сф ери чески сим м етри чн ом у коллап су:
сф ери чески си м м етри чн ы й коллапс — вторая ф ун дам ен тальная идеали заци я,
необходим ая для познани я в «чистом виде» важ н ейш их свой ств и законом ерностей
коллап сирую щ ей звезды вообщ е.
С татическая звезда Ш варцш и льда — абстракц и я, ап п роксим и рую щ ая вращ ени е
неодн ородности расп ределени я вещ ества, а такж е м агн и тное поле звезды . П оэтом у в
геом етри и Ш варц ш ильда м ы наблю даем удивительную сам осогласованн ость м еж ду
двум я идеализаци ям и — статической звездой и сф ери чески си м м етри чн ы м
коллап сом : идеали зи рован н ая статическая звезда как сф ери чески сим м етри чн ая и
однородн ая и и зотропная во всех точках и нап равлени ях м ож ет п одвергаться
сф ери чески си м м етри чн ом у коллапсу.
В этом м ы видим логи ческую безупречн ость конц епц и и коллап са звезды
Ш варцш ильда.
Е стественно здесь возникает воп рос: в чем п ри чи н а возни кновен и я коллапса
звезды ? К ак и звестно, звезда п одверж ен а коллап су в том случае, если ее м асса
превосходи т M
⊙
в 3 и более раз: такая звезда в результате коллапса п ревращ ается в
черн ую ды ру. Е сли м асса звезды м еньш е M
⊙
в 3 раза, то такая звезда становится
ней трон н ой звездой, а если м асса звезды составляет 1,4 M
⊙
, то такая звезда
превращ ается в белы й карли к. П оэтом у в сам ом общ ем случае все зави сит от м ассы
звезды : бы ть звезде в кон ц е своей терм оядерной эволю ции черн ой ды рой ,
ней трон н ой звездой или белы м карли ком .
Звезде, чтобы стать черн ой ды рой, н ей трон н ой звездой или белы м карли ком ,
необходи м о перейти и з устойчивого равн овесного состоян и я в неустойчивое
неравновесное состояни е: это — п ереход из устой чи вого равновесия к
неустой чи вом у равн овесию . Т очка этого неустой чи вого равн овесия — би ф ур к ац и я
(bifurcatio — р аздв оен и е): би ф уркаци я как си м м етричная (но ненадеж н ая) точка
неустой чи вого равн овесия является п оворотны м пунктом сози дани я н ового. П оэтом у
биф уркац и я (Л . Э й лер, А . П уан каре, Г . Х акен, И . П ригож ин и др.) — одн о и з
ф ун дам ен тальн ы х п он яти й н ели н ейн ой ди н ам ики , в частн ости си н ергетики как
теори и сам оорган и зац и и м атерии на всех уровнях структурной орган и заци и как
ж и вого, так и н еж ивого м ира во В селенн ой .
К оллап с — катастроф ический грави тационны й разруш и тель биф уркаци и как
точки н еустойчи вости состоян и я звезды в кон ц е терм оядерной эволю ци и в ее н едрах:
эта н еустой чи вость — кон ец терм один ам ической эволю ц и и , н аступ аю щ ий в
результате и счерпани я ядерного горю чего в ядерн ом реакторе звезды .
М ы хотели здесь вы дели ть три ф ундам ен тальны х п он яти я нели н ей н ой динам ики
— н еустойчивость, биф уркаци я и катастроф а (Р ене Т ом а), сам ое серьезное
ф и лософ ское осм ы слени е которы х становится необходим ы м и все более очеви дн ы м ,
ибо с разви ти ем н ели н ейн ой динам ики , вклю чаю щ ей теории хаоса Э . Л орен ц а,
ф рактальную геом етрию Б . М андельброта, син ергети ку как теори ю сам ооргани зац и и
(Г . Х акен, И . П ригож и н и др.), м ир п еред н ам и предстает в соверш енн о ином (в
отличие от
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.
265
265
тради ц и он н ого) м иропон и м ани и : развити е природы (как ж ивой , так и неж ивой , в том
числе и В селен н ой) п роисходи т, подчин яясь законам н ели н ейн ой динам ики , в
частн ости, неустой чи вости , би ф уркац и и , катастроф ы и т. д.
Н о у звезды , м асса которой больш е M
⊙
в 6 раз, сущ ествует другая возм ож н ость,
кром е коллап си ровани я: он а м ож ет стать сверхн овой, и взры в ее неизбеж ен , если
только в сам ом разгаре терм оядерн ой эволю ции , порож даю щ ей терм оядерное
энерговы делен ие: эта терм оядерная эн ергия м ож ет стать в качестве ударной волн ы
источн и ком и причи н ой разогреваю щ и х вн еш н ю ю оболочку сверхновой и
сбрасы ваю щ и х ее в бескон ечн ость п ространства В селенн ой со скоростью 1 000 км /с.
Н о в конце терм оядерн ой эволю ции взры в сверхн овой н евозм ож ен и з-за
отсутстви я терм оядерн ой энерги и .
С ледовательно, у звезды в конце терм оядерн ой эволю ци и остается одн а-
еди н ствен н ая реальн ая возм ож н ость: катастроф ически сж аться и п ревратиться в
коллап сирую щ ую черн ую ды ру.
Е щ е один очен ь сущ ествен н ы й м ом ен т, которы й необходим о отм етить: если
коллап с как катастроф и ческое гравитаци он н ое сж атие начался у звезды , то н и какое
давлени е, каки м бы оно ни бы ло, не м ож ет воспреп ятствовать коллап су заверш ить
свое «деяние» в си н гулярн ость: коллап с начи н ает свое «деян и е» с катастроф и ческого
разруш ени я би ф уркаци и как точки неустойчивости состояния звезды , и
заверш аю щ им аккордом является захваты ван и е и ун ичтож ени е всех ли к сущ его в
си н гулярность. В этой связи нам хочется ещ е раз нап ом нить вы сказы вание
зам ечательного ученого астроф и зи ка-теоретика (соавтора академ ика Б . Я .
Зельдови ча) И . Д . Н ови кова в п ри м ечани и кн и ги Д . Н арликара «Н еи стовая
В селенная»: н и какие ф и зические силы взаи м одей ствий (нам известны е и нам такж е
ещ е не известн ы е) н е м огут воспрепятствовать коллап су (сам и слова и терм ин в
научны й оборот ввели в 1939 г. Р . О п п ен гей м ер и Д ж . В олков, в то врем я асп и рант Р .
О п п енгейм ера).
М ы уж е в н аш ей работе писали , что сущ ествует н есколько реш ени й общ их
уравнен и й сильного п оля тяготени я О Т О А . Э йнш тейна:
1) реш ен и е К . Ш варц ш ильда;
2) реш ен и е Р ай снера— -Н орстрем а в начале 20-х гг. Х Х в.;
3) реш ен и е К ерра— Н ью м ена в начале 60-х гг. Х Х в.
И все ж е сам ы м п ринципиальны м и ф ун дам ен тальн ы м п онятием является
грави тационны й ради ус К . Ш варц ш ильда, которы й является дем аркац и он н ой
лин и ей, устанавли ваю щ ей четко и ясно две области коллапсирую щ ей звезды —
внеш ню ю область поверхн ости звезды и ее вн утренн ю ю область п ространства и
врем ени : вн еш н ю ю область п ространства-врем ени поверхности звезды оп и сы вает
геом етри я Ш варцш ильда, а вн утренн ю ю область — геом етрия А . Ф ридм ана.
П очем у? П отом у что коллапс Ш варц ш ильда — сф ерически сим м етричн ы й коллапс,
предп олагаю щ и й сф ери чески одн ородное и и зотропное распределен и е вещ ества во
всех точках и направлени ях. П оэтом у возм ож н о «сш и ван и е» геом етри и
Ш варцш ильда и геом етри и В селенн ой Ф ридм ан а как начин енн ой м атери ей
однородн о во всех точках и изотроп н о во всех нап равлен и ях. В результате сш и вани я
эти х тож дественн ы х геом етри й образуется более глубокая и обобщ енн ая геом етрия
пространства-врем ен и : ф и зи ка сим м етрии одн ородности и изотроп н ости определяет
геом етри ю и, наоборот, геом етри я — ф изику.
В чем ж е ф и зический см ы сл гравитационного радиуса (ш варцш и льдовский
ради ус, поверхность Ш варц ш ильда, горизон т собы тий — все он и син он и м и чн ы )?
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.
266
266
О бласть вн е грави таци он н ого радиуса — та область, где гравитационн ы е си лы ,
прили вны е си лы конечны , а область внутри грави тационн ого ради уса — область, где
грави тационны е п ри вли вн ы е силы бескон ечн ы .
Р и с. 2.13
Ч тобы наглядн о и образно п редставить себе, что озн ачает конечность и
бесконечн ость гравитационн ы х п ри ливны х сил коллапса, рассм отрим косм ический
корабль с очень м ощ ны м и двигателям и и отваж ны м косм онавтом — вы соким
проф есси он алом , которы й реш ил и сследовать окрестность коллап сирую щ ей звезды и
поэтом у свой косм ический корабль н аправил в эргосф еру (эрго — работ а по-
гречески ), где его корабль вращ ается с очен ь больш ой скоростью , близкой к скорости
света, по круговой орбите: ни каки х экстрем альны х перем ен , связанн ы х с вли янием
кон ечн ы х грави тационны х п ри ливны х сил коллап са, косм онавт н е испы ты вает н а
себе, и корабль уп равляем , хотя ем у стало зн ачи тельн о труднее и м уп равлять.
О дн ако со врем енем косм он авту все труднее и н еобы чн ее станови тся держ ать
курс вращ ени я корабля с очен ь больш ой скоростью в заданн о м н ап равлени и п о
круговой орби те эргосф еры , и м алейш ая н еточн ость приводит к том у, что корабль
м олниен осно п ересекает гравитац и он н ы й ради ус (гори зонт собы тий ) и попадает
внутрь гори зон та собы тий , где дей ствую т бескон ечн ы е грави тационн ы е п ри ливны е
си лы коллапса: вн утри гори зон та собы ти й корабль м гн овенн о становится абсолю тн о
неуп равляем ы м косм он автом . К осм ический корабль вм есте с косм он автом
м ом ентальн о раздавли вается бескон ечн ы м и гравитаци он н ы м и силам и коллапса
вм есте с отваж ны м косм он автом . К орабль вм есте с косм он автом захваты вается и
уни чтож ается бесконечн ы м и приливн ы м и силам и гравитаци он н ого коллап са: н и что
и н и кто не м огут за горизон том собы тий воспреп ятствовать эти м силам
грави тационного коллап са, потом у что он и глубоко вн утри грави тационн ого радиуса
бесконечн ы . Н е м огут воспрепятствовать разруш и тельн ой си ле грави тационного
коллап са н и давлени е, каки м бы он о н и бы ло, н и силы взаим одействи й , н ам
известн ы е — С В , Э М В , С Л В — и н еи звестн ы е, которы е будут
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.
267
267
откры ты нам и. Разруш енн ы й , раздавленн ы й и уничтож енн ы й косм ический корабль
вм есте с отваж ны м косм онавтом -кам и кадзе н еудерж и м о и н еотврати м о падает в
точку син гулярности , где м ы н е най дем н и м олекул, н и атом ов, ни элем ентарны х
части ц как остатков от ун и чтож ен н ого косм и ческого корабля и косм онавта-
кам икадзе. Д аж е ф отон , летящ ий и убегаю щ ий через горизонт собы тий , вн утри
грави тационного радиуса будет захвачен п риливны м и си лам и бесконечн ого коллап са
и ун и чтож ен в си н гулярности: из-п од гори зонта собы ти й н е м ож ет вы скочить ни
один ф отон, и , следовательно, н и что н е м ож ет вы йти из-п од грави тационн ого
ради уса. П оэтом у отдаленн ы й наблю датель не м ож ет ви деть н и черную ды ру, н и
си н гулярность в н ей. Е сли астроф и зи к, находящ и й ся на поверхности звезды вн е
горизон та собы ти й , будет п осы лать сигналы своем у коллеге-астрон ом у,
находящ ем уся далеко на Зем ле, то этот астроном п олучи т сигн алы астроф изика за
бесконечн о долгое врем я. Н о если астроф и зи к, ж ертвуя собой , упадет за гори зонт
собы ти й и будет посы лать сигн алы своем у коллеге-астроном у из-п од горизон та
собы ти й , то сигн алы , п осланн ы е астроф и зи ком и з-п од грави тационн ого радиуса,
никогда н е получит астроном : все си гн алы , п осланн ы е из-п од грави тационного
ради уса, будут захвачены и ун и чтож ен ы в си н гулярн ости силам и гравитационн ого
коллап са.
Т акова суть гравитационн ого ради уса Ш вар цш и льда как ф ундам ен тальн ой
лин и и , п роводящ ей дем аркац и ю м еж ду двум я областям и коллап сирую щ ей звезды :
внеш ней областью п оверхн ости ее, где гравитац и онны е п ри ли вн ы е силы коллап са
кон ечн ы , и вн утрен н ей областью , где ц арствую т бескон ечн ы е грави таци он н ы е
прили вн ы е си лы коллап са.
Г равитационн ы й радиус как ф изическая дем аркаци он н ая область связан такж е с
необходим остью ради кального п ересм отра традиц и он н ы х наш их представлени й н е
только о м атери и , но и о пространстве-врем ен и : н аш и представлени я о п ространстве
и врем ен и долж ны бы ть и зм енены ради кальн ейш им образом : во-первы х, вн е
грави тационного ради уса остаю тся н аш и представлени я о пространстве-врем ени
сп раведливы м и , а вн утри гори зонта собы тий простран ство и врем я м ен яю тся ролям и :
простран ствен н ая координ ата станови тся врем енн ой , а врем енн ая —
простран ствен н ой ; во -вторы х, глубоко вн утри грави тационного радиуса врем я
абсолю тн о асим м етричн о: оно необратим о и неп реодолим о течет к си н гулярн ости ,
где он о п ревращ ается в t = 0. А п ространство вн утри гори зонта собы ти й п од
дей стви ем п риливн ы х сил гравитаци он н ого коллапса-сж атия все ум еньш ается и ,
наконец, геом етрические его свой ства стягиваю тся и превращ аю тся в точку: объем
становится н улевы м , поверхность — нулевой , а линия сж и м ается в точку. Т аким
образом , в си н гулярности как точке бесконечной плотности м атери и простран ство -
врем я п ревращ ается в нулевую точку. Э то озн ачает, что коллап с под гори зонтом
собы ти й сглаж ивает все неодн ородности согласно правилу П райса. М етаф орически
это озн ачает, что «черная ды ра — без волос» — знам ен и тое и зречен и е Д ж . У и лера.
П олож ен и е о том , что в си н гулярности п ространство и врем я п ревращ аю ся в
нулевую точку, н и в коем случае н е означает и н е м ож ет озн ачать, что пространство
и врем я вообщ е и счезаю т как ф и зические реальности . Н ет и н ет! И счезаю т в
си н гулярности н ам знаком ы е и известн ы е пространство и врем я, н о они м огут бы ть и
другим и , ещ е н ам неизвестн ы м и . М ы ещ е не зн аем , каковы простран ство и врем я в
си н гулярности , сверн уты е в н улевую точку: н улевая точка — п редел н аш его
незн ан и я.
С ледует здесь отм ети ть, что в реальн ом ф и зи ческом м и ре нет точки : она есть
важ ная и необходим ая абстракци я, и деализи рую щ ая реальное сущ ее объекта и
ап п роксим и рую щ ая его реальны е свой ства с целью лучш его и адекватн ого и х
познани я. В едь электрон, нам и воспри н и м аем ы й как точка, н е есть точка, а слож н ы й
и м ного-
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.
268
268
гран н ы й объект, связанн ы й со всем ф изически м м и ром : электрон н ам и лучш е и
всесторонн е позн аваем в сопряж ени и со своей античасти ц ей — позитрон ом , а
позитрон и электрон в ан н и гиляци и даю т ф отон ы , которы е нам и м огут б ы ть, с целью
адекватного позн ани я, восп ри н яты как точки в ф азовом п ространстве. Н о они, так ж е
как и электроны -пози троны , — реальны е части ц ы как кван ты электром агнитн ого
излучени я, поэтом у вн е этого п оля он и реальн ы м и части ц ам и н е м огут бы ть: п ри
определен ном уровне вы соких энерги й ф отон ы м огут п ороди ть пару электрон —
позитрон и т. д.
Т аки м образом , реальны е ф и зи чески е объекты , с ц елью более глубокого и
адекватного п ознан и я нам и п ри н и м аем ы е за точки, н а сам ом деле н е точки, а
ф и зи чески е реальности с бескон ечн ы м м н ож еством кван товы х чисел, характери сти к
и т. д.
Т очн о такая ж е п озн авательная ситуаци я слож и лась в косм ологии и астроф и зи ке
с необходи м остью образован и я точечн ы х абстракци й , и деали зи рую щ и х и
ап п роксим и рую щ и х больш и е косм ические объекты (звезды , гал акти ки, скоплени я
галакти к, сверхскоплен и я и т. д.): такое абстрагирован и е, и деализац и я и
ап п роксим аци я — сущ ественн ая н еобходи м ость научн ого п ознан и я вообщ е.
Ч то ж е касается вы ш еотм еченн ого обстоятельства того, что в си н гулярности в
черн ы х ды рах, в результате дей ствия бесконечны х грави таци он н ы х при ливн ы х си л
коллап са, п ространство-врем я такж е п ревращ ается вм есте и одн оврем ен н о с
м атерией в н улевую точку (R = 0, t = 0), то эту точку необходи м о п он и м ать как
абстракци ю , ставящ ую предел н аш ем у зн ани ю о пространстве-врем ен и и п редел
наш ем у н езнан и ю о н и х в си н гулярн ости. Т аков ф и лософ ский см ы сл нулевой точки ,
но ни в коем случае эту нулевую точку не восприн и м ай те как всякое исчезновен и е
простран ства-врем ен и вообщ е: и счезаю т нам и звестн ы е свойства (м етри ческие,
топ ологические, кин ем атически е и т. д.), но н е вообщ е п ространство -врем я. В се
больш е в ф и зике частиц, астроф и зике и косм ологи и проби вается и кон ституируется
идея о десяти и зм ерен и ях п ространства-врем ени , и з которы х в ф изическом м и ре
В селенной реализовались н ам и звестн ы е четы ре и зм ерени я — три пространственны х
и одно врем енн ое. Ч то касается остальн ы х ш ести изм ерени й , то он и н аходятся,
возм ож но, в сверн утом и ком пакти ф и ц и рованн ом ви де н улевой точки в
си н гулярности вообщ е (а не только в черн ы х ды рах). О дн и м сло вом , дальнейш ее
изучени е и и сследовани е син гулярности долж ны (во что бы то н и стало) проясн и ть
более кон кретн о и ощ ути м о п роблем у пространства-врем ен и в н улевой точке
си н гулярности : си н гулярн ость — тайна и загадка три ады м атери и, п ространства и
врем ени , которы е долж ны бы ть разгаданы ф илософ ски и научн о -теорети чески . Н ам
представляется, что в черн ы х ды рах, как ни где, удиви тельная сам осопряж ен н ость
ф и зи ки части ц , астроф и зи ки , косм ологии и ф и лософ и и : их соверш енн о н евозм ож н о в
принципиальном отн ош ен и и отдели ть друг от друга. И все ж е, отдавая
преи м ущ ествен н ое долж ное косм ологии, астроф изике и ф и зи ке части ц , м ож но с
уверен н остью утверж дать: черн ы е ды ры и си н гулярность — п роблем а ф и лософ ского
три еди н ства м атерии , п ространства и врем ен и : коллапс — катастроф ическое
изм ен ени е, разруш ен и е и уничтож ени е нам и звестного еди н ства м атери и ,
простран ства и врем ен и , и сози дани е, проявлени е нам н еизвестн ого три единства
м атерии, пространства и врем ени в н улевой точке си н гулярности вообщ е.
Н ам дан о м ногое ещ е зн ать, н о м ы ещ е не все зн аем : знани е — при ближ ени е к
незн ан и ю . К ак бы ли п равы вели кие и герои чески е греки, начертавш ие на ф ронтон е
дельф и й ского собора сем и м удрецов: зн аю , что не знаю . Н е в этом ли состои т суть
вели кого сти м ула и дви гателя человеческой м ы сли , разум а?!
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.
269
269
Ч ерн ая ды ра — это н е п росто н евиди м ая ды ра, н е и злучаю щ ая н и каки х
инф орм аци он н ы х си гн алов: ф илософ ская суть черн ы х ды р заклю чается в
катастроф ическом и зм енен и и и разруш ен и и и в п оследую щ ем уни чтож ен и и в
си н гулярности всех нам и звестн ы х ф ундам ентальн ы х сво й ств м атери и , п ространства
и врем ени .
1. К атастроф ично сж ати е п оверхн ости звезды в результате коллапса до разм ера
грави тационного радиуса (30 км — горизон т собы ти й н аш его С олнца).
2. К атастроф ично под горизонтом собы ти й п аден и е и уни чтож ен и е всего сущ его
(м атери и, п ространства и врем ени ) в си н гулярность (от косм ического корабля с
косм он автом н е остан ется не только м олекул, атом ов, протонов и ней трон ов, но и,
види м о, даж е кварков и глю онов, которы е, м ож ет бы ть, в ви де кварк -глю онной
плазм ы провали ваю тся в бездну ви ртуального м оря дираковского вакуум а).
3. К атастроф ично сам о сущ ествован и е син гулярн ости, в которой усиливаю тся
бесконечн ы е гравитаци он н ы е приливны е си лы коллап са: син гулярность
разры вает, разруш ает структуру окруж аю щ ей звезду области пространства-
врем ени и стяги вает к себе. О бразуется горлови н а м еж ду этой стягиваем ой
си н гулярностью областью пространства-врем ен и и остальной больш ой В селен н ой :
постепенн о эта горловин а станови тся все тоньш е и тоньш е, и , н аконец , он а
разры вается с остальн ой В селенн ой и образуется м алая и золированная
структурная сам остоятельная В селен н ая.
Т аковы узловы е м ом ен ты сф ери чески сим м етри чн ой коллап сирую щ ей звезды
Ш варцш ильда, которы е отм ечаю тся авторам и зам ечательной книги «Г равитация» —
Ч . М изнером , К . Т орн ом , Д ж . У илером — и которы е остаю тся справедливы м и для
реальной коллап сирую щ ей и вращ аю щ ей ся звезды с н еодн ородны м и ани зотропн ы м
распределени ем вещ ества и м агн и тны м п олем .
И так, м ы м ож ем вы дели ть три закона коллапса — катастроф ы сф ери чески -
си м м етри чн ой звезды , м асса которой больш е Μ
⊙
в 3, 10, 20 раз и т. д.:
1) закон катастроф и ческого коллапса как катастроф и ческого грави таци он н ого
сж ати я поверхн ости звезды до гори зон та;
2) второй закон — закон катастроф и ческого паден и я внутри горизон та всей три ады
м атерии, простран ства и врем ен и и ее ун и чтож ен и я в сингулярн ости как точке
бесконечн ы х гравитационн ы х п ри ливны х сил, бесконечн ой п лотн ости м атери и и
бесконечн ого и скривлен и я простран ства-врем ен и , т. е. сверн утого и
ком п акти ф и ц и рован н ого в нулевой точке;
3) закон син гулярн ости м алой и золированной всел енн ой , отделенн ой от остальной
больш ой В селен н ой .
Т аки м образом , коллапс н ачи н ается с катастроф ического разруш ени я
биф уркац и и как точки неустойчивого состоян и я звезды в конц е терм оядерн ой
эволю ц и и и закан чи вается в си н гулярности как м алой и золированн ой вселенн ой .
С ледовательно, син гулярность как м алая вселен н ая м ож ет сущ ествовать
изоли рованн о и отдельно от остальн ой больш ой В селенн ой . Э то обстоятельство, нам
представляется, им еет ф ундам ен тальн ое ф и лософ ское м и ропони м ан и е:
си н гулярность вообщ е (а н е только звездн ая) м ож ет бы ть н ачалом рож ден и я новой
В селенной в результате Б ольш ого взры ва и кон ц ом Б ольш ого краха этой В селенн ой в
новой син гулярности .
В се эти рассуж ден и я и м ею т характер чи сто ф и лософ ского предполож ени я, не
претендую щ его на научн ую исти н н ость и до стоверн ость. В едь соврем ен н ая теорети -
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.
270
270
ческая ф и зи ка в лиц е ф и зики части ц , астроф и зики и косм ологи и п редставляет собой
гран ди озн ы й каскад ги п отети чески х предп олож ени й , одн и из которы х со врем ен ем
низвергаю тся со своего пьедестала в небы ти е, а другие, н аоборот, возвы ш аю тся на
научны й олим п , становясь м ощ н ы м им п ульсом и двигателем п рогресса н ауки. Н ауку
дви гает не одна м атем атика, хотя ее роль н е м ож ет бы ть н едооц енена: в ее дви ж ени и
участвую т сам ы е разли чны е ф орм ы , сп особы и м етоды человеческого разум а и
интуиции. В рож ден и и н овы х и дей, концеп ц и й и м ы слей участвует н е только
созн ан и е ин ди видуального человека, но и сверхсознани е коллекти вного разум а, и
сф ера бессознательного и подсозн ательн ого прояснен и я и просветлени я внезапны х,
неож и дан н ы х ин туи ти вны х ф ен ом енов — догадок, предчувстви й , п реды дей ,
предм ы слей, являю щ ихся нам в неоф орм лен н ом и незрелом состоянии: и сточн и ком
внезапн ы х, неож и дан н ы х и случайн ы х (но вели ких) идей всегда бы ла и н туи ц и я
(ф и лософ ская, м узы кальная, поэти ческая, эп и стем и ческая, м атем атическая,
ф и зи ческая и т. д.). Ч то озн ачает схем а «С и н гулярн ость в черн ы х ды рах» (ри с. 2.14)?
Р и с. 2.14. «С и н гул я р н ость в ч ер н ы х ды р ах»
1. О н а означает, что коллап с в черн ы х ды рах н еизбеж но и н еодолим о приводит к
си н гулярности как м алой изолирован ной вселенн ой, отделенн ой от остальной
больш ой В селенн ой : син гулярность м ож ет сущ ествовать как сам остоятельная
вселенн ая н езависим о от больш ой В селен н ой .