Майкл Уайт - Стивен Хокинг. Жизнь среди звезд

Крошечная черная дыра меньше протона размером почти не заглатывает вещество из своих окрестностей, даже если находится внутри планеты. Для такой маленькой черной дыры даже плотное вещество – все равно что пустое пространство! Поэтому излучение Хокинга с поверхности минидыры, в сущности, определяет ее поведение. Хокинг показал, что такого рода излучение придает черной дыре температуру – в точности такую же, какую предсказывала работа Бекенштейна. При массе черной дыры, равной массе нашего Солнца, эта температура составляет примерно одну десятимиллионную градуса Кельвина (так что возникающее в результате ультраслабенькое излучение Хокинга не идет ни в какое сравнение с огромным количеством падающего в черную дыру вещества), но для минидыры массой всего в миллиард тонн и размером с протон температура составляет уже около 120 миллиардов К. Как показывают эти примеры, температура обратно пропорциональна массе черной дыры, поэтому, когда черная дыра теряет массу и уменьшается, она разогревается и излучает энергию все быстрее и быстрее и в конце концов взрывается с мощным выбросом рентгеновских и гамма-лучей.

Любителям научной фантастики будет интересно узнать, что, если мы сегодня сумеем найти минидыру размером с протон, она станет для нас более чем полезным источником энергии. Такая дыра давала бы около 6000 мегаватт и внесла бы значительный вклад в энергетику даже большой страны. Только вот непонятно, где ее держать: не забывайте, что она весила бы миллиард тонн, и гравитация тянула бы ее к центру Земли.

Срок жизни черной минидыры зависит от точной массы, с которой она родилась, но в среднем черные дыры размером с протон, родившиеся при Большом Взрыве, должны были бы то и дело взрываться в сегодняшней Вселенной. Любопытно, что датчики на спутниках иногда регистрируют всплески гамма-излучения из глубин космоса, и пока этому явлению не найдено общепринятого объяснения. Очень может быть, что уже открыто излучение Хокинга от взрывающихся черных дыр, хотя доказать это едва ли когда-нибудь удастся.

Хокинг совершил то, что сам считал невозможным: описал физическое явление, объединив ОТО и квантовую физику (плюс щепотка термодинамики). Именно благодаря этой работе его имя стало известным вне узких кругов математиков и астрономов, и сегодня любой физик скажет вам, что такое излучение Хокинга и почему это так важно. Однако Хокинг всегда скептически относился ко всякого рода официальным мероприятиям, поэтому повел себя несколько эксцентрично: он рассказал о поразительном открытии, что «черные дыры на самом деле не черные», не в статье в научном журнале вроде «Nature», а в заметке, которую прислал на камерный конкурс, организованный Фондом исследований гравитации в США.

Фонд исследований гравитации проводит ежегодный конкурс статей о новых исследованиях природы гравитации. До 1970-х годов конкурс не выходил за пределы Соединенных Штатов, и заграничных работ на нем почти не было, хотя как-то раз его выиграл британец, живущий в США. Затем, в 1970 году, приз достался одному из нас (Дж. Г.) и стал его последним научным достижением. Поэтому, когда тот же приз год или два спустя получил Стивен Хокинг за заметку о черных дырах, Дж. Г. тут же отправил ему поздравительное письмо. Там говорилось, что приятно видеть имя Хокинга в списке победителей, поскольку это повышает престиж конкурса и позволяет прежним победителям погреться в отраженных лучах славы. «Ничего не знаю про престиж, – писал в ответ Хокинг, – но деньги всегда очень кстати».

«Официальная версия» истории о взрывающихся черных дырах была опубликована в журнале «Nature» 1 марта 1974 года. [47]Заметка, представленная на конкурс Фонда исследований гравитации, носила безапелляционное название «Черные дыры не черны» («Black Holes Aren’t Black»), однако статья в «Nature», что нетипично для Хокинга, называлась с некоторым сомнением: «Взрывы черных дыр?» Она вызвала жаркие споры, как мы уже видели в главе 8, причем некоторые оппоненты прямо утверждали, что на сей раз Хокинг говорит глупости. Джон Тейлор и Пол Дэвис из Королевского колледжа в Лондоне написали опровержение, опубликованное в «Nature» за 5 июля 1974 года, [48]под названием «Взрываются ли черные дыры?» («Do Black Holes Really Explode?»), где отвечали на собственный вопрос однозначным «Нет». Однако даже Тейлор и Дэвис вскоре убедились, что заблуждались, а Хокинг был прав.

Однако самым главным в этом открытии была даже не конкретная идея, что черные дыры взрываются, а основной принцип открытия: стало ясно, что квантовую физику и теорию относительности можно плодотворно сочетать, чтобы изучать новые аспекты устройства Вселенной. Вскоре Хокинг применил тот же подход для очередной попытки разгадать загадку сингулярности в начале времен. Однако сейчас, когда прошло столько лет, представляется очень удачным совпадением, что Хокинга избрали членом Королевского общества – а это в Великобритании величайшая честь для ученого – именно весной 1974 года, вскоре после публикации «научной» версии статьи о взрывах черных дыр в журнале «Nature». Хокинг набрал полную силу как ученый – спустя десять лет после того, как врачи отвели ему всего два года жизни, и почти ровно пять лет после ухудшения, грозившего оборвать научную карьеру подающего надежды исследователя в самом начале. А во второй половине 1970-х Хокинг переключился на исследования происхождения Вселенной как таковой, вернувшись к началу времен.