Крис Импи - Чудовища доктора Эйнштейна [litres]

О черных дырах также вспоминают при попытках объяснить существование Вселенной. Это умозрительная космология, так что пристегните ремни! Теория Большого взрыва опирается на эпизод инфляции, период экспоненциального расширения через 10 –35после Большого взрыва, в течение которого Вселенная раздулась от размера меньше протона до примерно метра в поперечнике. Некоторые наблюдения свидетельствуют в пользу инфляции, но до сих пор отсутствует убедительная теория вызвавших ее причин.

В занимательной статье, опубликованной в 2010 г., ученые попытались устранить необходимость в инфляции, распространив теорию гравитации на новый тип элементарных частиц. Теория обратилась к идее силы отталкивания – так называемой торсионной силы. Торсионная сила при нормальных плотностях и температурах незаметна, но в условиях Большого взрыва она обеспечила бы формирование Вселенной из внутренности черной дыры. В таком случае наша Вселенная являлась бы пространственно-временным континуумом, исторгнутым черной дырой [249]. Побочным преимуществом этой идеи является объяснение стрелы времени. Время для нас течет вперед вследствие асимметричного по времени потока материи на горизонт событий из родительской Вселенной. Это значит, что по другую сторону горизонта событий, в родительской Вселенной, время течет в обратном направлении. Возникает немыслимая ситуация: события, случившиеся после Большого взрыва, в родительской Вселенной развиваются в обратном порядке.

Еще более сумасшедшая теория, опубликованная в 2014 г., воспользовалась инструментарием теории струн. Попытавшись обойтись без сингулярности Большого взрыва, ученые Института теоретической физики «Периметр» в Ватерлоо (Канада) выдвинули теорию, согласно которой наша Вселенная возникла в результате формирования черной дыры во вселенной большей размерности. В нашей трехмерной Вселенной черные дыры имеют двухмерные горизонты событий. В четырехмерной вселенной горизонт событий черной дыры должен иметь три измерения. Ниайеш Афшорди и его коллеги предполагают, что наша Вселенная начала существовать, когда звезда в четырехмерной вселенной коллапсировала в черную дыру. Большой взрыв – мираж, отзвук более многомерного события. Они объясняют это при помощи платоновской аллегории с пещерой: «Двухмерные тени – единственное, что видят пленники, – их единственная реальность. Оковы не позволяют им увидеть настоящий мир, имеющий на одно измерение больше, чем мир, который они знают. ‹…› Узники у Платона не понимают, какие силы управляют Солнцем, как мы не понимаем четырехмерной объемной Вселенной» [250].

Но давайте вместе с черными дырами вернемся на Землю и зададимся вопросом: по силам ли нам создать черную дыру? Прежде чем ответить на него, вспомним, что это за необыкновенный объект – черная дыра. Радиус Шварцшильда пропорционален массе. Чтобы превратить Солнце в черную дыру, его пришлось бы сжать до радиуса 3 км, что соответствует плотности 20 трлн кг на куб. м. Превращение Земли в черную дыру потребовало бы сжать ее до радиуса 9 мм – это меньше шарика для настольного тенниса. Плотность будет чудовищной – 10 24кг/м 3. Для сравнения приведем плотность типичной скальной породы – 2000 кг/м 3. Супермен с его фантастической силой может, стиснув кусок угля, превратить его в алмаз, но плотность при этом увеличивается всего лишь от 900 до 3500 кг на куб. м. Чтобы достичь плотности черной дыры, пришлось бы сжать материю еще в тысячу миллиардов миллиардов раз! Вперед, Супермен!

Создание черных дыр выходит далеко за пределы наших нынешних возможностей. Большой адронный коллайдер (илл. 43) вырабатывает беспрецедентную энергию, но и ее в 10 млн раз меньше, чем нужно для получения черной дыры – даже в теории [251]. Что не помешало СМИ окрестить его «машиной Судного дня» и предположить, что коллайдер породит микроскопические черные дыры, которые провалятся в центр Земли и поглотят нашу планету. Поиск микроскопических черных дыр не дал результатов [252], и всевозможные апокалипсические сценарии были убедительно опровергнуты [253].

Если дополнительные измерения существуют, гравитация в нашей Вселенной может перетекать в другие измерения. Этим объясняется столь слабое гравитационное взаимодействие. Кроме того, поскольку энергия, необходимая для создания микроскопической черной дыры, зависит от количества измерений пространства, создавать микроскопические черные дыры было бы проще. С этой точки зрения факт, что ускоритель частиц не способен сформировать миниатюрные черные дыры, противоречит идее дополнительных измерений. Опять-таки, энергии, позволяющие создавать микроскопические черные дыры и существенно превосходящие возможности Большого адронного коллайдера, наблюдаются каждые несколько месяцев в форме космических лучей, однако нет никаких свидетельств, что космические лучи порождают черные дыры. Наконец, даже если коллайдер создал бы черные дыры, они были бы крохотными – 10 –23кг, чтобы дорасти до килограмма, им потребовалось бы поглощать материю в течение 3 трлн лет. Однако, если теория черных дыр верна, их шансы вырасти равны нулю, поскольку они полностью испарятся за ничтожную долю секунды вследствие излучения Хокинга [254].