Стивен Хокинг против черных дыр

Рядовому ученому понадобилось бы немало храбрости и нервов, чтобы выступить с подобным заявлением. Но Стивен Хокинг ? фигура, к которой придется прислушаться прежде, чем пытаться отвергать его идеи. Даже тогда, когда он, один из основателей современной теории черных дыр, предлагает отменить одно из ключевых ее положений ? существование горизонта событий.

Считается, что эта воображаемая граница отделяет область, из-за которой ни вещество, ни излучение, удерживаемые гравитацией черной дыры, уже никогда не могут вырваться наружу. В появившейся вчера двухстраничной статье Хокинг пишет: «Согласно классической теории, ничто не может покинуть черную дыру. Однако квантовая теория допускает это и для энергии, и для информации».

По мнению ученого, речь стоит вести скорее о границе, которая способна лишь временно удерживать материю и вещество, после чего выпускает их, хотя и основательно «переработанные». Более точное понимание происходящего, впрочем, потребует успешного объединения теории гравитации с законами квантовой механики ? задача, над решением которой физики безуспешно бьются уже более полувека.

Статья Хокинга появилась в качестве попытки разрешить парадокс, обнаруженный группой калифорнийских теоретиков во главе с Джо Полчински (Joe Polchinski). Пару лет назад они предложили такой мысленный эксперимент: представим неудачливого астронавта, падающего в черную дыру. Согласно классическим представлениям о горизонте событий, он пройдет сквозь него, даже не подозревая о своей участи, и лишь затем начнет бесконечно растягиваться, пока, наконец, не сольется с сингулярностью ? сердцем черной дыры, имеющим, теоретически, бесконечную плотность.

^{Стивен Хокинг}

^©NASA

Однако детальный разбор этого гибельного полета позволил Полчински и его коллегам показать, что, если рассматривать его с точки зрения квантовой механики, он будет выглядеть совершенно иначе. В такой модели горизонт событий становится областью, где протекают процессы чрезвычайно высоких энергий, накапливаются чрезвычайно быстрые частицы и потоки излучения. Астронавт просто сгорит, преодолевая эту «стену огня». Такое положение вещей, находясь в полном согласии с принципами квантовой механики, однако, не согласуется с эйнштейновской Общей Теорией Относительности, для которой горизонт событий не представляет чего-то особенного и является лишь условной линией, принятой нами для удобства.

Хокинг же указал на возможность выхода за пределы этих двух решений. По его мнению, и квантовая механика, и ОТО справедливы, просто горизонта событий у черной дыры не существует: квантовые эффекты в ее окрестностях приводят к мощным нестабильностям пространства-времени, и в результате горизонт событий полностью размывается, и его нельзя обозначить как некую границу или поверхность.

Вместо горизонта событий Хокинг предлагает рассматривать «кажущийся горизонт» (Apparent Horizon) ? область, которая задерживает излучение, стремящееся покинуть пределы черной дыры. При этом, в отличие от классического горизонта событий, эта граница может даже исчезнуть, позволяя энергии и информации все-таки покинуть пределы черной дыры.