Интерстеллар: наука за кадром

В 1985 году мы, физики, считали, что в сердцевине всех черных дыр находятся хаотично-разрушительные БХЛ-сингулярности и что бы ни попало в черную дыру, оно будет уничтожено растяжениями и сжатиями сингулярности (см. главу 26). Это было весьма обоснованное предположение. Но мы ошибались.

За четверть века внутри черных дыр были открыты (математически) еще две сингулярности — две мягкие сингулярности, насколько сингулярность вообще может быть мягкой (см. главу 26).

Достаточно мягкие, чтобы Купер, угодив в одну из них, имел шанс выжить. Я сомневаюсь, что он бы выжил, однако не могу сказать это наверняка. Так что, как я считаю теперь, для научной фантастики вариант с выживанием вполне допустим.

Кроме того, за эту четверть столетия мы узнали, что наша Вселенная, вероятно, является браной в многомерном балке (см. главу 21). И в фантастике, на мой взгляд, вполне допустимо принять, что в балке обитают живые создания — высокоразвитая цивилизация сущностей балка, — которые могут в последний момент спасти Купера от сингулярности. Этот вариант и выбрал Кристофер Нолан. 

Через горизонт событий

В фильме, когда «Рейнджер-2», пилотируемый Купером, и посадочный модуль 1, которым управляет ТАРС, отделяются от «Эндюранс», они опускаются по спирали к горизонту событий Гаргантюа и проходят сквозь него. Что говорят законы теории относительности о такой нисходящей спирали?

Согласно им, а значит и Кип-версий, Амелия Брэнд, наблюдающая за этими событиями из «Эндюранс», никогда не увидит, как «Рейнджер» проходит сквозь горизонт. И ни один сигнал, посланный Купером с той стороны горизонта, никогда не выйдет наружу. За горизонтом событий время течет вниз, и этот нисходящий поток времени увлекает Купера и все посылаемые им сигналы за собой, внутрь, прочь от горизонта (см. главу 5).

Что же видит Брэнд (если она и КЕЙС сумели стабилизировать «Эндюранс» на достаточное время, чтобы наблюдать за этими событиями)? Поскольку и «Эндюранс», и «Рейнджер» находятся довольно глубоко в цилиндрической области искривленного пространства Гаргантюа (рис. 28.1), пространственный вихрь носит их обоих по кругу примерно с одинаковой угловой скоростью (с одинаковым орбитальным периодом). Поэтому с точки зрения Брэнд, в ее орбитальной системе отсчета, «Рейнджер» удаляется от «Эндюранс», падая почти строго вниз к горизонту (рис. 28.1), как это и показано в фильме.

^{Рис. 28.1. Траектория, по которой «Рейнджер» движется через искривленное пространство Гаргантюа, в орбитальной системе отсчета «Эндюранс» (корабль изображен большим, чем он есть в действительности, чтобы вы могли его разглядеть). В правом верхнем углу: более крупная область искривленного пространства Гаргантюа (Изображение «Эндюранс» взято из фильма.)} 

Когда Брэнд наблюдает, как «Рейнджер» приближается к горизонту, относительно ее времени, как требуют того законы Эйнштейна, время для «Рейнджера» замедляется, а затем останавливается. Из этого есть несколько следствий. Она должна видеть, как падение «Рейнджера» замедляется и он застывает прямо над горизонтом. Она должна видеть, как свет, идущий от «Рейнджера», сдвигается в сторону все большей и большей длины волн, все к меньшим и меньшим частотам, становясь все краснее и краснее, до тех пор пока «Рейнджер» не станет полностью черным и неразличимым. Те сигналы, которые Купер посылает Брэнд с интервалом в одну секунду (по времени «Рейнджера»), доходят до нее со все большей и большей задержкой (по времени «Эндюранс»). Через несколько часов до Амелии дойдет последний сигнал, который она когда-либо получит от Купера, — сигнал, который он отослал перед тем, как пересек горизонт. Купер же, напротив, продолжает получать сигналы от Брэнд и после пересечения горизонта. Эти сигналы без проблем проникают в Гаргантюа и достигают Купера, тогда как его сигналы не могут выйти наружу. Именно так и должно все происходить согласно законам теории относительности.

Более того, эти законы говорят нам, что Купер, пересекая горизонт, не замечает ничего особенного. Он не может знать, какой из его сигналов станет последним из дошедших до Брэнд. И он не может, оглядевшись вокруг, точно сказать, где расположен горизонт. Горизонт для него так же неразличим, как для вас — земной экватор, когда вы пересекаете его на круизном лайнере.

Эти противоречивые на первый взгляд наблюдения Брэнд и Купера — результат двух обстоятельств: искривления времени и того, что время, которое проводят в пути свет и сигналы, конечно. Если обратить внимание на эти два аспекта, то все противоречия будут сняты. 

Между сингулярностями