Чёрные дыры во Вселенной

Развитие астрономии и космонавтики добавило к традиционным страхам человечества ещё один фундаментальный страх – перед возможной угрозой из вселенной. Теперь, когда человечество имеет более полное представление о том, насколько ничтожное место по отношению к другим объектам и феноменам космоса занимает наша крохотная планета, появились поводы бояться того, что какая-нибудь могучая сила вроде огромного астероидаили чёрной дыры может уничтожить Землю. Именно чёрные дыры стали одним из наиболее вероятных угроз нашему миру в многочисленных теориях разной степени научности.

Где располагаются чёрные дыры

Самый первый вопрос, который волнует людей в проблеме чёрных дыр, это стремление узнать, где вообще находятся чёрные дыры и насколько близко они располагаются к Солнечной системе и, следовательно, к Земле. В действительности чёрные дыры разбросаны по всей Вселенной и у учёных пока нет чётких представлений о существовании или отсутствии каких-либо закономерностей в расположении чёрных дыр. То есть гипотетически чёрная дыра может образоваться в любом месте Вселенной, в том числе и рядом с Солнечной системой. Другое дело, что возникновение чёрной дыры и её расширение до опасных размеров это весьма длительный процесс, занимающий миллионы лет. Поэтому вероятность того, что, например, сегодня вечером в окрестностях Солнечной системы не было чёрной дыры, а завтра утром она появится и начнёт поглощать одну планету за другой, близка к нулю.

К тому же ряд учёных считает, что определённая система в расположении чёрных дыр всё-таки имеется: каждая галактика имеет в своём центре массивную чёрную дыру. И в центре нашей галактики тоже находится чёрная дыра, которая от Земли удалена на расстояние 26 тысяч световых лет. Однако эта чёрная дыра не является самой близко расположенной к нашей планете. До недавних пор считалось, что самая близкая к нам это чёрная дыра V404 Cygni, расстояние до которой учёные определяли в 15 тысяч световых лет. Но новейшие измерения с использованием самых передовых приборов скорректировали эти сведения. V404 Cygni по-прежнему является самой близкой чёрной дырой, но при этом выяснилось, что она располагается к Земле гораздо ближе – на расстоянии 7800 световых лет. То есть, если вдруг эта чёрная дыра направится со скоростью света в вакууме (что само по себе невозможно) напрямую к Земле, то она приблизится к ней через 7800 лет.

Насколько реальна угроза чёрных дыр

Таким образом, прямой угрозы со стороны чёрных дыр для Земли в настоящее время нет и в обозримом будущем не предвидится. Правда, учёные рассматривают общую возможность угрозы для нашей планеты со стороны чёрных дыр как вполне вероятную – потому как подвергнуться воздействию чёрной дыры может любой объект во Вселенной. Если моделировать ситуацию поглощения планеты чёрной дырой, то научное видение этой катастрофы не совпадает с обыденными представлениями о том, как планету целиком буквально засасывает в чёрную дыру. На самом деле при попадании небесного тела в зону гравитационного притяжения чёрной дыры (а чёрная дыра страшна именно своей гравитацией, потому что под действием этой силы объекты попадают в дыру и не могут покинуть её, даже обладая скоростью света) планета начнёт нагреваться и вскоре просто взорвётся, а уже её обломки будут поглощены.

Впрочем, опасность от чёрных дыр для Земли может исходить и вне классического сценария приближения к планете подобных областей времени и пространства. Существуют, например, данные, что в газопылевых скоплениях, которых имеется предостаточно во Вселенной, существует множество микроскопических чёрных дыр, которые могут соединяться друг с другом и образовывать так называемые блуждающие чёрные дыры. К примеру, в нашей галактике Млечный Путь уже известны примерно двести подобных шаровых скоплений, которые могут стать базой для возникновения таких чёрных дыр. Однако специалисты заявляют, что глобальной опасности блуждающие чёрные дыры не несут – радиус их пагубного воздействия составляет всего несколько тысяч километров.

Другой вид опасности чёрных дыр был обнаружен учёными в 2007 году, когда выяснилось, что из областей, пограничных с одной из чёрных дыр, в сторону одной из галактик последовал мощный выброс заряженных частиц. Исследователи предполагают, что такие выбросы объясняются тем, что поглощение материи чёрными дырами выделяет большое количество энергии, которое через сложную последовательность взаимодействий магнитных полей приводит к подобным «энергетическим залпам», исходящим от чёрных дыр. Расчёты показали, что если бы Земля оказалась на пути подобного потока заряженных частиц, то её атмосфера была бы полностью уничтожена в течение полугода, что, разумеется, привело бы к гибели всех живых организмов. Поэтому нельзя исключать возможности, что ближайшая к нам чёрная дыра тоже может совершить подобный выстрел. Правда, и в этом случае угроза доберётся до Земли лишь через много тысяч лет…

Александр Бабицкий

Что там происходит, неизвестно, но лучше туда не падать

Чёрные дыры это обоснованные теорией относительности Эйнштейна области времени и пространства, образовавшиеся в результате искривления времени и пространства высокой концентрацией энергии и материи, обладающие столь сильным гравитационным притяжением, что сопротивляться ей невозможно, даже двигаясь со скоростью света. В практической науке чёрными дырами также именуют умирающие звёзды, находящиеся на последней стадии коллапса, так как они обладают практически неотличимыми от «настоящих» чёрных дыр свойствами.

Человечество на данный момент не обладает техническими и технологическими возможностями проводить эксперименты по наблюдению за непосредственным воздействием чёрных дыр на попадающие в зону их гравитационного притяжения объекты. Поэтому общие представления об этом процессе также являются построенными на теории относительности. Приближаясь к чёрной дыре, тот или иной объект с определенного момента, попадая в её гравитационное притяжение, резко ускоряется и начинает двигаться к границе чёрной дыры, именуемой горизонтом событий. Однако по мере приближения к горизонту событий пространство и время относительно постороннего наблюдателя за этим объектом начнут существенно деформироваться, объект замедлит своё движение почти до полной остановки. Наконец, перейдя через горизонт событий (другое название – точка невозврата), объект уже не в состоянии ему сопротивляться, с ним теряется всякая связь, он не может ни посылать, ни принимать какие-либо сигналы. Таким образом, для внешней по отношению к чёрной дыре реальности объект исчезает; обоснованно судить же о том, что происходит с объектом внутри чёрной дыры, невозможно ни практически, ни теоретически.

Вопрос жизни и смерти информации

Впрочем, учёных не слишком интересует вопрос о том, что может или не может происходить с человеком при попадании в чёрную дыру – в обозримом будущем это просто невозможно, да и для развития теоретической науки пока ничего не даёт. Гораздо важнее с этой точки зрения проблема исчезновения или сохранения информации при попадании в чёрную дыру. Потому что от решения данной проблемы, в ходе которой возникли противоречия в квантовой механике и пока что непреодолимые препятствия на пути создания квантовой гравитации о осуществления главной цели науки – получения так называемой «теории всего», объясняющей все фундаментальные взаимодействия.

Суть проблемы с исчезновением информации в чёрных дырах сводится к следующему. Современная наука представляет чёрную дыру в её спокойном, то есть невращающемся и незаряженном, состоянии как обладающую лишь параметром собственной массы. То есть все невращающиеся и незаряженные чёрные дыры одной и той же массы должны быть абсолютно одинаковыми. Из этого следует, что в чёрной дыре исчезает любая поглощённая ею информация, в том числе и о том, в результате коллапса какой субстанции, вещества или антивещества, появилась чёрная дыра. Вещество и антивещество не могут задать одинаковые свойства: если «спокойные» чёрные дыры одной массы абсолютно идентичны, даже будучи полученными в результате коллапса вещества и антивещества, значит, в чёрной дыре исчезают все свойства, все характеристики, все качества – то есть все виды информации.

Но в таком случае нарушается базовый принцип квантовой механики, так называемое унитарное преобразование, что лишает смысла саму квантовую механику. Как известно, квантовая механика вместе с общей теорией относительности является основой современной научной картины мира, так что постулат об исчезновении информации в чёрных дырах является одним из ключевых на нынешнем этапе развития науки. На сегодняшний день этот вопрос не решён, научная картина мира находится в подвешенном состоянии, хотя существует несколько попыток некоего компромиссного объяснения. Например, выдвигается предположение, что в практических условиях настоящие чёрные дыры, отвечающие всем теоретическим требованиям, образоваться не могут, следовательно, и информация в реальных чёрных дырах не исчезает. Более обстоятельной является так называемая теория струн: она гласит, что граница чёрной дыры, горизонт событий на самом деле не является чёткой и жёсткой границей между чёрной дырой и внешней реальностью. Предполагается, что горизонт событий состоит из множества струн, которые сохраняют информацию и в ходе излучения Хокинга излучают её, пусть и в искажённом виде, из чёрной дыры. Тем самым информация претерпевает изменения, однако не уничтожается, что позволяет при подобной гипотезе сохранить основы квантовой механики.