– Черные дыры могут умирать, – говорите вы громко вслух, не в силах поверить.
– Как и все остальное в этой Вселенной, – подхватывает робот.
Но примерно в конце 70-х годов прошлого века открытие Хокинга также привело к довольно странному и весьма нервирующему заявлению. Имея в руках свою формулу температуры, Хокинг попытался извлечь и расшифровать из найденного им излучения информацию о том, что в первую очередь составляет черную дыру. Чтобы упростить процесс, он начал с уже полностью сформированной черной дыры и «бросал» в нее различные предметы, чтобы увидеть, как преобразует каждый из них последующее излучение. Удивительно, но не оказалось никакой разницы. Ничто в испускаемом излучении не сообщало ему ничего о брошенных в дыру вещах, кроме их массы. Из того, что он мог сказать, казалось, что черные дыры целиком и полностью избавляются от характеристик того, что они поглотили. Кроме их массы. Независимо от того, проваливались ли сквозь горизонт черной дыры люди, стопки книг, астероиды или алмазы, если у них оказывалась одинаковая начальная масса, то впоследствии они испарялись абсолютно одинаковым образом. Так что для черных дыр, по версии Хокинга, люди, книги и камни были одинаковыми на вкус. Для всех нас это означает, что для черных дыр какое-то значение имеет лишь наша масса, что может задеть достоинство некоторых. Для ученых, однако, это стало философской катастрофой.
До работы Хокинга предполагалось, что черные дыры поглощают все, что пересекает их горизонт, и растут, и это не представляло собой проблемы. Все, что упало внутрь, не теряется. Оно просто хранится за горизонтом, и трудно (на самом деле невозможно, но кто знает) извлечь его обратно.
Имея ошеломляющую информацию об испарении черных дыр, мы сталкиваемся с ее тревожным осуществлением на деле: вещи начинают пропадать из реальности. Независимость излучения Хокинга[57] от того, что именно попадает в дыру, означает, что эти темные монстры становятся провалами памяти нашей Вселенной. И раз черные дыры испарили хранимое в недрах прошлое, к которому не только трудно, но и невозможно получить доступ, то его просто нигде больше нельзя будет найти. Оно исчезло навсегда. Наука искала Теорию всего, теорию объяснения всего в одной формуле, и первый же результат, достигнутый в результате такой попытки, нанес невыносимый удар по науке в целом. Науке, навечно лишенной шанса объяснить потерянное прошлое, очутившееся в черных дырах, велено отказаться от надежды однажды описать и понять всю историю Вселенной. Излучение Хокинга стало колоколом, возвещающим не конец квантовой физики или общей теории относительности, но конец физики как средства познания, откуда произошла Вселенная. Эта проблема была дублирована информационным парадоксом черных дыр.
Сегодня физики больше знакомы с грубыми приближениями Хокинга, используемыми им для достижения результата. Но и через 40 лет после своего открытия, когда Хокинг попросил меня поработать над этой проблемой вместе с ним, она осталась окутанной тайной. Но теперь появились намеки, что выход может быть найден, если применить то, что известно о квантовом мире, к самим черным дырам, и тогда оказывается, что черные дыры могли существовать, а могли и не существовать… Куда привели ученых такие размышления, вы узнаете в следующей, заключительной части книги.
Однако на данный момент, находясь в неизвестном количестве миллиардов лет в будущем, вы вдруг вспоминаете о подозрительном счастье робота по поводу вашего возвращения из черной дыры. Разве вас не удивило тогда, почему он был так обрадован, что вы его узнали?
Вы думали, что это было искренне, не так ли? Но, вероятно, ничего подобного, и теперь вы знаете причину: робот не был уверен, помните ли вы что-нибудь вообще. Он не знал, очистит или нет черная дыра ваше тело и разум от всей содержащейся в них информации. Когда вы узнали его и хотели разорвать его на куски за то, что он толкнул вас, то он узнал…
Он узнал, что вы вспомнили все, что информация в вашем случае не была потеряна, даже если у вас нет ни малейших воспоминаний о том, как вам удалось вернуться сквозь горизонт черной дыры.
Вы помните, что стали набором из фундаментальных частиц. А потом – что оказались снаружи.
В промежутке произошел квантовый скачок или что-то другое.
Выяснение того, как именно это могло случиться, – именно то, что предполагает достичь приличная теория квантовой гравитации. И так как это то, что вы будете исследовать в ближайшее время, позвольте мне подчеркнуть тот факт, что с начала этой части книги вы вошли в чисто теоретический мир. Темная материя никогда не была создана в лаборатории, так же как и темная энергия, то же самое справедливо и для черных дыр: их испарение до сих пор не было обнаружено никаким экспериментом, прямо или косвенно. Иначе Хокинг получил бы Нобелевскую премию.
Испарение черной дыры, например, довольно трудно обнаружить.
Насколько трудно?
Посмотрим.
Возьмем Солнце.
Чтобы превратить его в черную дыру, вам нужно было бы сжать его до сферы шесть километров в ширину. Это эквивалентно примерно двум третям диаметра Лондона.[58] Большинство черных дыр во Вселенной рождаются при гибели гигантских звезд, так что они должны быть больше Солнца (оно не является гигантской звездой). Теперь давайте предположим, что одна из этих черных дыр «солнечной массы» проглотила все поблизости и теперь тихо существует где-то вдали от всего. Ее температура излучения, температура Хокинга, должна составлять примерно одну десятимиллионную градуса выше абсолютного нуля (а абсолютный ноль равен около -273,15 °C).
Одна десятимиллионная доля градуса – не так много. Ее трудно измерить отдельно. Но это не главная проблема.
Основная проблема заключается в том, что температура Хокинга гораздо ниже, чем космическое микроволновое фоновое излучение температурой 2,7 °C, омывающее все в видимой Вселенной. В результате черные дыры солнечной массы не рассматриваются в настоящее время как испаряющиеся. По правде говоря, на сегодняшний день никто никогда не видел их в этом состоянии. Они есть и всегда были замаскированы остаточным реликтовым излучением эпохи Большого взрыва.
А так как чем тяжелее черная дыра, тем ниже ее температура, то хуже всего приходится крупным, сверхмассивным монстрам, которые сидят в центре большинства галактик Вселенной. Их температура Хокинга даже холоднее, чем у дыр с солнечной массой, не говоря уже о том, что они окружены чрезвычайно горячими кольцами падающей в них материи.
Следовательно, то, что могло бы принести Хокингу Нобелевскую премию, может находиться в микромире, так как крошечные черные дыры должны быть очень горячими.
К сожалению, тут все еще есть проблема: ученые достаточно уверенно говорят, что заметили гигантские черные дыры, но никогда не видели ни одной крошечной. Хотя это к делу не относится. Давайте предположим, что они есть. Можем ли мы на практике извлечь что-нибудь из них?
Чтобы выяснить это, позвольте мне сделать небольшое отступление от темы, которое прольет некоторый свет на то, что я раньше назвал стеной Планка.
В начале XX века один из самых впечатляющих ученых всех времен основал то, что мы сегодня называем квантовой физикой. Он был немец, как и Эйнштейн, и звали его Макс Планк. Он получил Нобелевскую премию по физике в 1918 году.
Из собственных открытий Планк понял, что существует масштаб, за пределами которого квантовые эффекты игнорировать нельзя. Возьмите большой объект, и все будет в порядке. К нему можно применить ньютоновское понимание природы, и независимо от того, что от него ожидается, он соответствует реальности, к которой мы привыкли в нашей повседневной жизни. Но стоит сжать этот объект до микроскопических размеров, и видение Ньютона начинает разваливаться. Ньютон, позвольте мне повториться, открыл способ описать мир в привычном людям масштабе. Это согласуется с нашим здравым смыслом. Для мегамира преобладает видение Эйнштейна. Для микромира – Планка. Там мы и должны рассматривать квантовый мир. И существует природная константа, позволяющая нам понять, где он начинается. Она называется постоянной Планка.
Постоянная Планка находится на равных с двумя другими универсальными природными константами, а именно со скоростью света и гравитационной постоянной, которая говорит нам, каким образом две массы притягиваются друг к другу.
Однажды Планк решил поиграть с этими константами и создал из них три вещи. Первая стала массой. Вторая – длиной. И еще одна – единицей времени.
Масса оказалась равной 21 микрограмму. 21-миллионная часть грамма. Ее называют массой Планка.
Длина составила приблизительно 10 метров. Это – длина Планка.
Время получилось равным около 10 секунды. Оно называется временем Планка.
Чему они соответствуют?
Они соответствуют масштабам, за пределами которых ни гравитация, ни квантовая физика не могут использоваться независимо друг от друга. Они являются порогами, за которыми для объяснения происходящего требуется квантовая гравитация, хотя ряд эффектов квантовой гравитации могут появиться до достижения этих масштабов.
Что это означает на практике?
Что ж, это означает, что масштабы Планка указывают размер самой маленькой возможной черной дыры.
Так что самая маленькая черная дыра, которую может представить себе сегодняшняя наука, весит около 21 микрограмма. Как ни странно, этот вес наш ум может принять. Но, похоже, он не впечатляет. Хотя он огромен, если втиснут в мельчайший объем пространства-времени: сферу шириной в длину Планка. Такая черная дыра испарится за… 10 секунды. Время Планка.
Предположим, что мы могли бы измерить такие крошечные и так быстро происходящие вещи. Тогда нам необходимо было бы создать черную дыру планковской массы для ее изучения. Но с нашими нынешними технологиями достаточно мощный ускоритель частиц для создания такой черной дыры при столкновении движущихся на высоких скоростях частиц должен быть размером с нашу Галактику. Само собой разумеется, что это выходит далеко за пределы наших возможностей, и я сомневаюсь, что кто-то готов приступить к сооружению такого устройства (кроме Хокинга, по понятным причинам). Хотя утешение может прийти из космического пространства, где могут быть обнаружены такие крошечные черные дыры, выплескивающие свою последнюю энергию. И только если пока еще неизвестному феномену захочется сообщить нам, где и что искать, тогд