О том, чего мы не можем знать. Путешествие к рубежам знаний - читать онлайн книгу. Автор: Маркус Дю Сотой cтр.№ 80

Но не будем забывать, что все это – с точки зрения наблюдателя, сравнивающего течение времени на Земле с тем, что он видит на моих часах, направляющихся к черной дыре. А как все это будет выглядеть, если я сам отправлюсь к такой математической сингулярности с часами на руке? Мои впечатления будут совершенно иными. С Земли представлялось, что часы останавливаются, когда достигают горизонта событий черной дыры. Но теперь, когда я сам пересекаю горизонт событий, мне кажется, что часы преспокойно продолжают тикать. Более того, я даже не смогу заметить момента пересечения этой линии невозврата.

Это не значит, что при падении в направлении черной дыры со мной все будет в порядке – с тем, что происходит с пространством-временем при приближении к этому бесконечно плотному центру, так просто не разделаешься. Если я буду лететь к центру черной дыры ногами вперед, гравитация будет воздействовать на мои ноги сильнее, чем на голову, растягивая меня в некое подобие макаронины. В течение конечного времени все, включая мои часы, окажется сжато в сингулярность, и время закончится. Подобно прямой, прочерченной на листе бумаги, время достигнет края, и продолжать его станет некуда.

Странно, что во всех других местах время продолжает идти как ни в чем не бывало. Подобная судьба, видимо, ожидает всех нас. Когда мы умираем, для нас время останавливается, но мы знаем, что для других оно по-прежнему продолжает идти. Я не могу ощутить собственную смерть – и точно так же я не смог бы ощутить достижение пространственно-временной сингулярности.

Мой друг физик дал мне полезный совет на случай падения в черную дыру: как и в случае зыбучих песков, лучше всего не сопротивляться. В свободном падении навстречу неизбежному можно прожить дольше. Кажется, что это противоречит здравому смыслу. Но друг напомнил мне о том, что происходит с часами под действием гравитации и ускорения. Если я буду сопротивляться и пытаться создать ускорение, направленное от черной дыры, окажется, что там, где я нахожусь, время замедляется. Увеличенное ускорение, как и гравитация, замедляет время. И в результате я быстрее попаду в будущее окружающего меня пространства-времени – как моя улетавшая с ускорением дочь Ина попала в будущее своей сестры-близнеца Магали. Поэтому, если я буду сопротивляться, приближаясь к сингулярности, я состарюсь меньше. Но радости от этого будет немного: я просто исчезну в сингулярности, прожив более короткую жизнь. Поэтому лучше всего не сопротивляться, чтобы до попадания в сингулярность осталось как можно больше времени.

Самое интересное, что наблюдатель, находящийся за пределами горизонта событий, никогда не узнает, что происходит внутри его. С его точки зрения, время останавливается, как только я пересекаю горизонт событий, и узнать, что случится потом, невозможно – хотя для меня, растягивающегося в макаронину, такое «потом» существует. Поэтому вопрос о том, что происходит после, не кажется лишенным смысла. Проблема только в том, что законы физики не позволяют получить ответ на него никому, находящемуся вне горизонта событий.

Было высказано предположение, что тот же принцип применим и к проблеме знания того, что происходило до Большого взрыва – если до него вообще что-нибудь происходило. Внутри черной дыры время заканчивается. Но Большой взрыв подобен коллапсу звезды в черную дыру, проигранному задом наперед. Поэтому можно предположить, что при приближении к Большому взрыву время также заканчивается. Другими словами, можно заключить, что у времени есть начало, что само время началось с Большого взрыва.

Сингулярности пространства-времени – это края, точки, в которых мы упираемся в тупик, не пускающий нас дальше. Понять такие края пространства-времени трудно: даже если нам нельзя двигаться дальше, за таким краем все же может существовать что-то еще.

Черные дыры не только ставят под сомнение наше понимание времени, но и, по-видимому, противоречат одному из других открытий современной физики – принципу, согласно которому информация не может быть утрачена.

У законов квантовой физики есть одно довольно замечательное следствие: они обратимы. Это означает, что информация никогда не может быть утрачена. Такое положение вещей в сильной степени противоречит здравому смыслу. Например, если я подпишусь на журналы Private Eye и Penthouse, а потом сожгу годовые комплекты их обоих, то, казалось бы, невозможно будет определить, какому журналу соответствует та или другая кучка пепла.

Но если иметь полную информацию обо всех атомах и фотонах, содержащихся в таком костре, то теоретически можно запустить процесс сгорания в обратную сторону и восстановить информацию, содержавшуюся в журналах. На практике это, разумеется, было бы чрезвычайно сложно, но наука утверждает, что в этом процессе нет ничего необратимого. Законы физики работают в обе стороны.

Существование черных дыр ставит эту идею под сомнение. Если бросить один из журналов в одну черную дыру, а другой – в другую черную дыру, невозможно будет установить, в какую из черных дыр попал тот или другой журнал. Черные дыры кажутся абсолютным шредером, в котором информация действительно может быть утрачена навсегда.

Черные дыры представляют особенный интерес с точки зрения моих поисков того, чего мы знать не можем, потому что, когда что-нибудь исчезает внутри горизонта событий – границы, за которую не может выйти свет, – информация о том, что пересекло такой горизонт, судя по всему, утрачивается. Если я возьму игральную кость, которая сопровождает меня в поисках того, чего мы не можем знать, и брошу ее в черную дыру, то после того, как она пересечет горизонт событий, я, по-видимому, не смогу узнать, какой стороной она там упадет. С той стороны может стоять стол, на котором на этой кости выпадет шестерка. Некто, находящийся по ту сторону горизонта событий, может увидеть этот результат, но никогда не сможет сообщить о нем, так как все находящееся там заключено в ловушку.

Согласно общей теории относительности, наблюдая черную дыру извне, можно узнать лишь ее массу, угловой момент и электрический заряд. Вся прочая информация утрачена. Эта ситуация известна под ироническим названием «теоремы об отсутствии волос» – считается, что любая другая информация была бы подобна волосам на гладком круглом шаре, представляющем черную дыру. Я могу бросить в черную дыру свою игральную кость, свою виолончель, свои часы, и, как только они пересекут горизонт событий, ничто из внешних свойств такой черной дыры не будет говорить о том, что в нее бросили. Обратить события вспять, чтобы узнать, что именно пересекло горизонт событий, невозможно.

Несмотря на ее название, теорему об отсутствии волос скорее следовало бы считать гипотезой, поскольку неопровержимых доказательств того, что информация действительно утрачивается, нет. Более того, в 1974 г. возникли сомнения в том, насколько горизонт событий скрывает то, что происходит внутри черной дыры. Это связано с тем, что, если верить Стивену Хокингу, черные дыры испаряются.

Бросив игральную кость в черную дыру, по-видимому, невозможно узнать, какой стороной она упадет. По крайней мере, многие полагали, что именно таким должно быть следствие такой концентрации искривленного массой пространства-времени. Но, когда Хокинг применил к черным дырам второе начало термодинамики, оказалось, что эти дыры не столь черны, как предполагалось изначально.