Это означает, что для удалённого наблюдателя, т. е. для нас с вами, падающая на ЧД частица будет постепенно останавливаться, а все связанные с ней процессы замедляются, а затем и вовсе застывают. Подобно заколдованному мертвецу, чёрная дыра вокруг себя останавливает время, не допуская прохождения сигналов и «криков о помощи» в окружающий мир. Никакие сведения о событиях внутри «гравитационной могилы» получены быть не могут. По этой причине сферу Шварцшильда и называют горизонтом событий. Мир под горизонтом существует как бы сам по себе и геоцетрическому миру недоступен.
И все же, несмотря на негеоцентрическую недосягаемость чёрных дыр, возможность их обнаружения была найдена. Именно вследствие необычных свойств чёрных дыр мы можем получить косвенные данные об их существовании. Прежде всего, ЧД есть невидимый объект, который своим мощным гравитационным полем оказывает существенное влияние на окружающее вещество. Невидимка обнаруживает своё присутствие по своему влиянию на окружающий макроскопический мир, оставляя на нём свои следы. Для обнаружения чёрных дыр астрономы ищут, прежде всего, «двойные» системы, состоящие из чёрной дыры и находящейся в её гравитационном поле звезды. Если существуют двойные звёздные системы, которые отнюдь не редкое явление в нашей Галактике, то почему бы не существовать паре «звезда – чёрная дыра»? При этом извечная предательница чёрная дыра неизбежно сыграет с попавшей с ней в пару несчастной звездой свою злую шутку. Вещество звезды будет в этом зловещем танце постоянно втягиваться в бездонное чрево дыры. При этом, раскручиваясь и разогреваясь до плазменного состояния, прежде остывавшее вещество разрушающейся звезды будет испускать согласно расчетам мощное рентгеновское излучение.
Такое предсказание было сделано ещё в 60-е годы российскими учёными Я.Б. Зельдовичем и О.X. Гусейновым. А в начале 70-х с помощью рентгеновских телескопов, установленных на спутнике «Ухуру», было открыто несколько источников рентгеновского излучения в составе двойных систем. Наиболее вероятным кандидатом в чёрные дыры признан знаменитый рентгеновский источник «Лебедь-X–I». Другим вероятным кандидатом является «Лебедь-Х-3».
Многообещающими и интенсивно изучаемыми являются также модели ЧД не только в двойных системах, но и в ядрах галактик, квазаров и т. д. Делаются попытки обнаружения ЧД по такому негеоцентрическому излучению, как гравитационные волны, хотя ввиду слабости гравитационного взаимодействия эффект «гравитационных сигналов» чрезвычайно труден для обнаружения в земных условиях. Мощное гравитационное излучение должно возникать при рождении дыр.
Чёрные дыры могут вызвать эффект «гравитационной линзы», искривляя своим сильным гравитационным полем лучи света и удваивая для земного наблюдателя изображения звёзд. Вследствие воздействия гравитационного поля ЧД могут возникать сильные концентрации звёзд в так называемой «потенциальной яме» вокруг горизонта событий.
Начало 70-х годов XX века в астрофизике было отмечено бурным всплеском глубоких исследований по проблеме пространственно-временных многообразий гравитационных полей чёрных дыр и их обнаружения. Шёл поиск новых негеоцентрических каналов информации, способных значительно усилить познавательный потенциал астрономической науки. Обнаружились глубокие связи между законами физики чёрных дыр и обычной термодинамики, основные понятия которой приобретают совершенно новое негеоцентрическое содержание. После пионерной работы английского физика-теоретика С. Хокинга открылось совершенно новое направление исследований на стыке теории гравитации и квантовой физики. Хокинг показал, что чёрные дыры не обязательно являются такими уж абсолютно чёрными, т. е. изолированными от макроскопического мира, как это думали раньше. Они могут «испаряться» и даже взрываться, а при определённых обстоятельствах даже излучать свет и потоки самых разнообразных частиц.
В 1971 г. Хокинг обосновал возможность существования мини-ЧД, т. е. чёрных дыр сравнительно небольших размеров и массы. В 1977 г. Я.Б. Зельдович выдвинул гипотезу о существовании микро-ЧД, для которых характерны квантовые масштабы и соответствующие им законы. Но и классическая, шварцшильдовская чёрная дыра время от времени показывает исследователям свой крутой норов, демонстрирует им всё более и более сногсшибательные свойства. Благодаря работам Казнера, Эддингтона, Леметра, Синга, Новикова, Крускала, Секереша выяснилось, что шварцшильдовская ЧД может таить в себе не единое пространство-время, а два различных, каждое из которых имеет свою внешнюю область и область под горизонтом событий, образуя в итоге четыре области, соединяющиеся на горизонтах, вследствие чего между ними нет двусторонней причинной связи. Налицо, таким образом, чрезвычайно сложный немакроскопический рисунок пространственно-временной конфигурации внутри чёрных дыр.
Судьба наблюдателя, провалившегося в немакроскопический мир чёрной дыры, поистине трагична. Первоначально он не обнаружит никаких особенностей в течении времени и не сможет даже отметить факт пересечения горизонта событий. Но для внешнего наблюдателя он уже пропал. Страшная гравитационная могила поглотила его, и нет таких сил, которые помогли бы вырваться из неё. Макроскопическая Вселенная тоже исчезает для него без возврата, вместо звёзд и галактик во всех направлениях вспыхивает свет. Картина эта в точности тождественна той, которую нарисовал Л.Н. Толстой в рассказе «Смерть Ивана Ильича», описывая, как безнадёжный больной ощутил свою смерть. Он будет разорван вместе со своей ракетой так называемыми приливными силами чёрной дыры, либо ощутит катастрофическое нарастание своего веса по мере приближения к центру гравитации и будет сдавлен и сжат в лепёшку своей собственной массой.
Но, несмотря на свою безнадёжную и безрадостную черноту, дыры в пространстве-времени способны пролить свет на очень важные проблемы, связанные с устройством мироздания. Благодаря чёрным дырам космологи нашли, наконец, объект, в котором может таиться скрытая масса вещества нашей Вселенной, причём не какая-то незначительная часть общей массы Метагалактики, а около 90 % этой массы. Более того, появились весьма серьезные основания для того, чтобы видеть в чёрных дырах не только «хранилища» скрытой массы нашей вселенной, более обширные, чем суммарная масса всех видимых объектов, – галактик, газовых туманностей, потоков космических лучей и т. д. Когда в 1960-е годы были построены знаменитые диаграммы Крускала и Пенроуза, позволяющие весьма наглядно и вместе с тем математически точно производить манипуляции с нетривиальными областями пространства-времени, это открыло возможности для представления геометрически иных физических миров. И вот тут-то выяснилось, что чёрные дыры внутри себя, т. е. под гравитационным радиусом, представляют собой не инертные и застывшие тела, а воплощают в себе движение в качественно иной, негеоцентрический мир. Каждая из них, если верна теория, представляет собой своего рода горловину, ведущую в иное пространство-время, иную метагалактику.
Итак, чёрные дыры были и остаются одним из самых негеоцентричных объектов современной науки о Вселенной, и вполне возможно, что каждая из них представляет собой туннель, ведущий в ещё более негеоцентрическую вселенную. Или, точнее, не туннель, а своеобразный пролом в обваливающейся кое-где сплошной стене макроскопического мира. «Из всех измышлений человеческого ума от единорогов и химер до водородной бомбы, – пишет известный астрофизик К. Торн, – наверное, самое фантастическое – это образ чёрной дыры: и, тем не менее, законы современной физики фактически требуют, чтобы чёрные дыры существовали. Возможно, только наша Галактика содержит миллионы их». (Торн К. Поиски чёрных дыр. – Успехи физических наук, 1976, т. 188, вып. 3, с. 453).
Антиподом чёрных дыр являются белые дыры. Это антиколлапсары, взрывающиеся после коллапса звёзд и образования чёрных дыр в другом, «потустороннем» нашей Метагалактике пространстве-времени. Есть ещё и серые дыры, нечто среднее между чёрными и белыми. Это – белые дыры, которым не хватило энергии для расширения во внешнее пространство, и поэтому начавшееся расширение вновь переходит в коллапс.
Поистине фантастическая картина рисуется в воображении, если проанализировать выводы теории о судьбе гравитирующей материи: две Вселенные, соединённые между собой горловиной, или, по укоренившемуся ныне образному наименованию, «кротовьей норой», взаимодействуют через эту нору, оставаясь внеположенными друг другу за пределами таких нор. При этом вещество через чёрную дыру в одной вселенной перекачивается во вторую, выходя в неё из белой дыры.
Ещё более усложнились наши представления о «дырах» в пространстве-времени, когда учёные стали рассматривать не только массу, которой характеризовался классический шварцшильдовский отон, но и электрический (либо магнитный) заряд, а также момент вращения. Все другие макроскопические параметры у ЧД отсутствуют, что было доказано рядом соответствующих теорем. Это дало основание известному американскому физику Дж. Уилеру выдвинуть свою знаменитую образную формулировку: «Чёрные дыры не имеют волос». Правда, впоследствии выяснилось, что ЧД могут иметь ряд экзотических параметров, идущих из микромира составляющего их вещества. К ним относится, например, цвет – квантовое число кварков. Но структуру пространственно-временных отношений такие параметры существенно не изменяют. Поэтому чёрные дыры сейчас усиленно изучаются с точки зрения их «безволосых» макроскопических параметров. Электрически заряженные чёрные дыры получили название ЧД Рейсснера-Нордстрема по фамилиям учёных, впервые описавших их при помощи определённого решения уравнений Эйнштейна. Вращающиеся чёрные и белые дыры были названы именем Р.П. Керра, американского математика, которому впервые в 1963 г. удалось отыскать для таких объектов решение уравнений гравитационного поля.
В настоящее время делаются попытки классифицировать чёрные дыры по этим параметрам и даже создать своеобразную «таблицу Менделеева» для таких отонов. Причудливое сочетание макроскопических и немакроскопи