Куда течет река времени

Новиков Игорь Дмитриевич

Вечерами мы часто собирались вместе в уютных холлах школы. Много говорили о науке и жизни. С. Хоукинг рассказывал о том, как он в юности увлекался фигурным катанием, Было обидно видеть, как жестоко поступила судьба с этим энергичным, улыбчивым, остроумным человеком. И тем не менее по своему задору он не уступал даже экспансивному молодому профессору-итальянцу Р. Руффини, также читавшему лекции в Лезуше. Наши лекции были затем изданы в виде книги, ставшей первым полным изложением физики черных дыр, явившимся отправной точкой многочисленных дальнейших исследований.

Характерной особенностью нового подхода к проблеме черных дыр было

то, что на них перестали смотреть как на нечто кладбищенское — как на «гравитационные могилы», куда материя может только упасть и исчезнуть для внешнего наблюдателя. На самом деле черная дыра своим мощным полем тяготения взаимодействует с окружающей средой, вызывает бурные физические процессы. Как выразился Р. Руффини — черные дыры отнюдь не мертвы, они «живые». В частности, нагретый поток газа в диске, закручивающемся вокруг черной дыры, входящей в состав двойной звездной системы, должен вызвать рентгеновское излучение.

Как уже говорилось, в 1972 году были открыты первые рентгеновские источники в составе двойных звездных систем. Один из них, носящий название Лебедь X–1 (что расшифровывается так: X — рентгеновский, Лебедь — название созвездия, 1 — номер по порядку), по всем своим параметрам свидетельствовал о наличии там черной дыры с массой примерно с десяток масс Солнца.

Естественно, в Лезуше мы много обсуждали новые открытия. Шутка ли, ведь подозревалось открытие дыр в пространстве и времени. Мы разделились на оптимистов и скептиков. Оптимисты утверждали, что открытие состоялось. Скептики призывали к осторожности и тщательной проверке фактов.

Я сразу поверил в это открытие. Сейчас мне кажется, что интуиция меня не обманула, хотя с годами я стал более осторожным. Близкую к моей точку зрения занимал К. Торн (он также читал тогда лекции в Лезуше), хотя и считал, что открытие нуждается в дополнительной проверке. Через два года, когда сведений об источнике в созвездии Лебедь прибавилось, К. Торн писал: «Эти доказательства на девяносто процентов убедили меня и многих других астрономов в том, что в центре Лебедя Х-1 действительно находится черная дыра».

С. Хоукинг занимал более осторожную позицию. В 1988 году, вспоминая те годы, он писал: «Кажется, что только черная дыра может действительно естественным образом объяснить наблюдения. Несмотря на это, я заключил пари с Кипом Торном из Калифорнийского Технологического института о том, что в действительности Лебедь Х-1 не содержит черную дыру! Это явилось для меня формой страхового полиса. Я сделал много работ, посвященных черным дырам, и это все оказалось бы впустую, если бы выяснилось, что черные дыры не существуют. Но в этом случае я имел бы утешение, выиграв пари, что дало бы мне четырехгодичную подписку на журнал «Private Eye». Если же черные дыры существуют, Кип получил бы годичную подписку на «Penthouse». Когда мы заключали пари в 1975 году, мы были на 80 процентов уверены, что Лебедь является черной дырой. Теперь я сказал бы, что у нас есть 95-процентная уверенность, но наше пари все еще ждет решения».

Пари было действительно заключено по всем правилам и даже официально опубликовано в книге. Для того чтобы читатель мог полностью оценить юмор спорщиков, следует пояснить, что оба журнала, фигурирующие в условиях пари, имеют весьма и весьма легкомысленное содержание. Но если говорить серьезно, то С. Хоукинг, наверное, дает правдоподобную оценку степени надежности открытия черной дыры. Я бы все же уточнил, что наша уверенность в открытии

близка к 99 процентам. Конечно, астрономы осторожничают, потому что речь идет не просто о новых небесных телах, а о дырах в пространстве и времени.

Давайте теперь вернемся к физике этих удивительных объектов. Мы не собираемся здесь описывать сколько-нибудь подробно их свойства. Нас в основном интересует, как течет внутри их время.

Я уже говорил, что на границе черной дыры бег времени с точки зрения внешнего наблюдателя замирает, как замедляется течение воды у берега реки.

Казалось бы, нас не должен интересовать вопрос о том, что происходит внутри дыры. Действительно, мы не можем ни заглянуть туда, ни получить оттуда какую-либо информацию. Выходит, что внутренность черной дыры отделена от нашей Вселенной непроницаемым барьером. Однако такое заключение правильно только наполовину. Граница черной дыры полупроницаема, поскольку в саму дыру можно упасть, но невозможно оттуда выбраться. А что будет с наблюдателем и его кораблем, упавшим в черную дыру? Назад, как мы знаем, они выбраться не смогут. Сила тяготения будет неумолимо тянуть их в глубь черной дыры. И какова их судьба?

Еще не так давно теоретики предполагали, что, проскочив горловину черной дыры, наблюдатель может появиться из другого отверстия этой горловины в «нашем» пространстве вдали от черной дыры, в которую он упал (рис. 5а). Или он сможет даже «вынырнуть» в пространство «другой» Вселенной (рис. 5б).

Если бы это было возможно, то наряду с черными дырами во Вселенной должны были бы существовать и белые дыры; те самые другие отверстия горловины, из которых может «вынырнуть» наблюдатель. В белую дыру нельзя упасть, из нее можно только вылететь. По- истине черные и белые дыры напоминают улицы с односторонним движением транспорта, а горловины часто называют тоннелями. Но эти улицы во времени!

Белые дыры я открыл в 1963 году чисто математическим путем, когда пытался понять, откуда может взяться гигантская энергия, выделяющаяся в квазарах — необычайно мощно излучающих ядрах некоторых галактик. Через год после опубликования этой работы эти гипотетические объекты были независимо переоткрыты Ю. Нееманом — известным израильским физиком, много сделавшим в теории элементарных частиц. Вскоре, однако, Ю. Нееман занялся совсем другими делами и заиграл видную роль в политике. Мы так с ним серьезно никогда и не обсудили проблему белых дыр.

Страстным пропагандистом возможности существования горловин, соединяющих дыры, был Дж. Уилер.

Математическая теория этих образований была разработана в 1966 году мною, а затем развивалась в США Дж. Бардиным и в Индии Ю. Шахом и П. Вайдья.

Мои исследования того времени по теории горловин понравились академику А. Сахарову, который все больше интересовался проблемой тяготения и космологией. Он в то время развивал космологические теории, имеющие общие моменты с моими исследованиями. Все эти вопросы мы обсуждали между собой и с Я. Зельдовичем. В результате опубликовали с А. Сахаровым препринт Института прикладной математики «Релятивистский коллапс и топологическая структура Вселенной» (1970 г.) со статьями по нашим исследованиям. Этой работой я очень горжусь. Вскоре А. Сахаров выступил официальным оппонентом на защите моей докторской диссертации.