– Что, опять очередной парадокс? – возмутился Эндрю Прауд, – Это уже слишком сложно для моего понимания!
– Можно и парадоксом назвать этот факт, – согласился учённый, – внутри нуклонов, то есть протонов и нейтронов, действуют очень мощные поля, и не исключено, что там возникает среда с совершенно особыми свойствами. Расчёты показывают, что знак при времени в формуле интервала может измениться с минуса на плюс. Иными словами, скорость распространения светового сигнала может стать мнимой. При таком странном поведении свет уже не может служить эталоном, с помощью которого устанавливают промежуток времени между событиями. Стало быть, нельзя и сказать, что было раньше, а что позже.
– И что тогда получается? Следствие определяет причину? – аккуратно высказал предположение Ганлоу.
– Нет, нет, нет, – закачал головой Павлов, усмехаясь, – возникает то, что называется комком событий, то есть совокупность реальностей, связанных между собой, но не вытекающих друг из друга. Иными словами, такие реальности не могут быть упорядочены во времени. Нет никаких оснований предполагать, что причинная связь внутри элементарных частиц или в тесных комках этих частиц будет такой же, какая характерна для событий, отделённых друг от друга расстояниями, существенно превосходящими размер элементарных частиц.
– Но что означает мнимость скорости света? – допытывался Андерс Ганлоу, увлечённый интересным рассказом собеседника.
– Ну, хотя бы то, что он может выделывать вещи совершенно невероятные с обычной точки зрения, – интригующе продолжал рассуждения Павлов, – скажем, луч загнётся, сделает несколько оборотов, а потом двинется дальше. Или пойдёт только в одну сторону, ни от чего не отражаясь. Представьте себе локатор, который посылает сигнал, а вся энергия где-то исчезает, ничего не приходит назад. Когда формулы теории относительности учённые начинают применять в микромире, расчёты приводят к бесконечностям. Как с ними оперировать? Мы не представляем себе, как выглядит пространство-время на малых расстояниях. Современная теория квантовых полей будет непротиворечива при условии, если она допускает существование сколь угодно тяжёлых частиц. Надо сказать, что вообще-то эта теория не говорит, какие частицы могут быть. Бесконечно тяжёлые частицы необходимы лишь для того, чтобы использовать без помех формулы теории относительности.
– Вместе с тем сомнительно, чтобы маленькие частицы с бесконечно большой массой действительно существовали, – заметила Элла Штольц, – иначе, что же это за частицы тогда? Это должны быть целые планеты или звёзды, или даже галактики?
– В этом и заключается противоречие. И оно говорит, что на каком-то этапе теория относительности с ее причинностью уже не отражает действительные свойства микромира. По-видимому, это произойдёт, когда атомная физика проникнет в области размером около 10—17 сантиметра.
– Это что будет наименьший квант пространства-времени? – высказала предположение королева естествознания Элла Штольц.
– Нет, конечно, – не ожидал такой заинтересованности к лекции Сергей Геннадиевич, – пространство-время там только будет вести себя по-иному. Наименьший же возможный размер – это приблизительно 10—33 сантиметра и соответственно квант времени 10—43 секунды, если, конечно, можно на таких расстояниях говорить о времени в нашем смысле. Конечно, размер 10—33 сантиметра получается из так называемых мировых констант: гравитационной постоянной, постоянной Планка и скорости света. То есть он объединяет кванты и гравитацию.
– Наверняка, это не бессмысленная длина и не просто упражнения в арифметике? – проявил интерес к дискуссии Джон Болтон, возвратившийся после дежурного осмотра звездолёта.
– Совершенно правильно, – согласился Сергей Геннадьевич Павлов, вытирая капельки пота, выступившие на лбу от волнения, – красивое с математической точки зрения уравнение рано или поздно непременно найдёт свой реальный опыт. На этих малых расстояниях как бы смыкаются микрофизика элементарных частиц и мегафизика звёзд, звёздных и галактических систем. Да что далеко ходить, даже при 10—17 сантиметра мнимость скорости света отражает тот факт, что свет будет идти, как бы падая куда-то в бесконечность, а это напоминает явления, имеющие место только в «чёрной дыре» или же на краю «чёрной дыры».
– Ну, наконец-то, профессор, мы подобрались к сути нашего вопроса, – нетерпеливо заёрзал в кресле Эндрю Прауд, ожидая скорой развязки спора, – наконец-то Вы заговорили о «чёрной дыре», с чего мы и начали наш разговор.
– Действительно, Прауд, мы напрямую подобрались к загадке «чёрных дыр». Так вот, когда запасы водорода в звезде близки к тому, чтобы исчерпаться окончательно, и термоядерные реакции, благодаря которым она излучала свет, тепло и прочие виды энергии, начинают угасать, температура газа, из которого состоит звезда, постепенно снижается. В соответствии с законами физики падает и его давление. Раньше, когда звезда была горячее, энергии газа хватало, чтобы противостоять силам гравитации, стремящимся притиснуть друг к другу его мечущиеся атомы. Теперь равновесие нарушилось. Температура сломлена, и ничто не в состоянии помешать этим силам сжать звезду. Они спешат воспользоваться своим правом. Эта печальная фаза наступает через несколько миллиардов лет после рождения светила.
– И звезда превращается в «чёрную дыру»? – победоносно констатировал Эндрю Прауд, снисходительно поглядывая на Сергея Геннадиевича Павлова.
– Не совсем, – остудил пыл неугомонного Эндрю профессор физики, – то, что случится дальше, зависит от массы светила. Если она меньше 1,2 солнечной, то звезда сожмётся в белого карлика размером с Землю. Если масса лежит между 1,2…2,0 солнечной, то Вселенная получит в подарок нейтронную звезду диаметром около 10 километров, которую наши радиотелескопы заметят в виде пульсара. А более крупные звёзды не в силах бороться с объятиями гравитации. Они с неимоверной быстротой, буквально за какие-то минуты, всё рушится, коллапсирует, и от гигантского шара диаметром в миллионы километров и массой, скажем, вдвое больше солнечной остается «чёрная дыра», поперечник которой всего лишь около 12 километров. Но в этой космической горошине вместилась звезда. Миллиарды миллиардов тонн вещества.
– Но как выглядит столь чудовищная по плотности материя, каковы будут её свойства? – нетерпеливо тараторила Элла Штольц, поправляя упавшую на глаза чёлку.
– Современные учёные отказываются даже предполагать что-либо конкретное, – разочаровал ожидание молодой девушки Павлов, – любое предположение будет беспочвенным. Но вот каким предстанет пространство-время возле такой дыры или на её границе мы знаем.
– И каким же? – продолжала допытываться до истины Сьюзи Блейк, неистово топая миниатюрной ножкой от нетерпения.
– Попробую объяснить на примере, – чесал затылок профессор, обдумывая вопрос, – со школьной скамьи Вы знаете, чтобы преодолеть земное тяготение звездолёту необходимо развить определённую скорость. Чтобы стать спутником – 8 километров в секунду, чтобы улететь на Луну, выйти из сферы притяжения Земли – 11,19 километра в секунду.
– Знаем, – поддержал физика командор, – чем больше масса небесного тела, с которой стартует ракета, тем выше должна быть вторая космическая скорость.
– Спасибо, Иван Петрович! – поблагодарил капитана Павлов, – Чтобы улететь с поверхности Солнца, корабль должен был бы разогнаться до 700 километров в секунду. А если звездолёт окажется на границе «чёрной дыры», он оттуда вообще не сможет выбраться, потому что вторая космическая скорость там равна скорости света. И свет не в силах выбраться из подобной ловушки, если он туда попал, и любое другое излучение. Превратившись в «чёрную дыру», звезда, словно пылесос, затягивает в себя всё, что имело неосторожность приблизиться к ней чересчур близко. Возле дыры изменяются свойства пространства-времени. Согласно общей теории относительности время вблизи массивных тел движется медленнее. Это его свойство было практически проверено с помощью так называемого эффекта Мессбауэра прямо на Земле: оказалось, что у подножия 10-этажного здания, где сила тяжести больше, время течёт действительно на 10—13 процента медленнее, чем на его вершине. Это чуть-чуть едва уловимо, но рядом с «чёрной дырой» начинаются прямо-таки чудеса. Например, скорость превращения звезды в сверхкарлика занимает лишь считанные минуты. Но эти минуты особые. Они отсчитаны по часам наблюдателя, который сидит у звезды на поверхности и летит вместе с ней куда-то вниз, к центру тяжести. А земной астроном, глядящий на эту грандиозную катастрофу в телескоп, видит, как часы в руках звёздного путешественника идут всё медленнее и медленнее, а потом и совсем останавливаются. Для нас, «чёрная дыра» застыла в том состоянии, в котором при сжатии ее застала остановка времени. Однако «чёрная дыра» может преподнести и не такой еще сюрприз, как остановка времени. Если дыра обладает мощным электрическим зарядом, а её масса превышает в миллиард раз массу Солнца, то она не сможет стянуться в точку. Такой космический объект лишь сожмётся, а потом начнет расширяться. Теперь наблюдателю, который вместе со звездой летел куда-то вниз, к центру тяжести, будет казаться, что он возвращается в нормальный мир. Но, увы, не в наш мир! Для земного астронома он никогда не появится снова, даже через бесконечно длинный промежуток времени. Расширение и, следовательно, выброс материи, произойдут уже в другой вселенной, и там, в пространстве той вселенной, возникнет космический объект, который начнёт истекать веществом. Что-то вроде «белой дыры» или взрыва и появления новой звезды, галактики или Вселенной. Не исключено, что имеется бесконечное множество пространств, отделённых друг от друга бесконечными временами. Однако путешествие в «чёрную дыру» эквивалентно машине времени, которая позволяет преодолевать бесконечно большие расстояния за конечные промежутки времени и преодолевать бесконечно большие интервалы за малые собственные времена. Разумеется, для нашей цивилизации в настоящее время это лишь абстрактные возможности, но последние разработки учённых приводят к разгадке этой тайны. Невероятно парадоксальным и непонятным предстаёт перед нами Время, когда мы покидаем привычный для нас макромир и хотим проникнуть в микрокосмос или мегакосмос.
