Цифровой журнал «Компьютерра» № 35

- Это же не проверено экспериментально, откуда вы тогда знаете, что там, в сингулярности, уравнения перестают работать?

Совершенно верно. Какова, действительно, ситуация? У нас есть в качестве стандартной модели Общая теория относительности. Мы знаем, где она работает, более того, мы не знаем, где она не работает в доступной для наблюдения области. Мы можем посчитать, как двигаются тела в этой модели. Если модель стандартная, это означает, что не найдены условия, где она заведомо дает ложный результат. Не найдены именно в природе, в эксперименте, а не в теории. Поэтому мы пользуемся уравнениями этой модели и можем просчитывать разные ситуации. Действительно, с экспериментальной точки зрения мы не знаем, как ведут себя уравнения сразу за горизонтом событий, но есть хорошо подкрепленное мнение, что ничего удивительного там не происходит. Конечно, меняется внешний вид падающего в черную дыру тела, на которое гипотетический наблюдатель смотрит со стороны. Но важно то, что мы знаем, как это посчитать. Если мы продолжаем траекторию движения частиц, упавших в черную дыру, дальше, до самого центра, то так или иначе, они попадают в точку с экстремальными параметрами. По уравнениям тела, попавшие за горизонт событий, должны падать в самый центр, туда, где достигается бесконечная плотность. А как только появляется бесконечность, модель перестает работать, и что происходит в центре, мы не знаем. Существующие модели не адекватны для описания условий в центре черной дыры. Конечно, природа должна каким-то образом избегать бесконечных плотностей, но что происходит, мы не знаем, во многом это связано с тем, что у нас нет наблюдательных данных, и любую теорию приходится именно экстраполировать в эту точку и, естественно, происходит расхождение.

- А есть планы или мечты по экспериментальному изучению?

На мой взгляд, в ближайшем времени — нет. Теоретики надеются, что им удастся построить что-то типа квантовой гравитации, модель которой будет учитывать квантовые эффекты для гравитационных полей, и тогда, может быть, проблема сингулярности исчезнет, и можно будет давать конечные предсказания для таких ситуаций. Но подтверждать расчеты экспериментально, в конечном счете, тоже надо, и мне пока трудно представить, как можно проверить условия сингулярности. Сингулярности без горизонта, видимо, не существует, а изучать что-то под горизонтом запрещают законы природы. То есть мы можем слетать и изучить, но не можем передать информацию обратно, в этом и есть определенные сложности.

- Расскажите, пожалуйста, об излучении Хокинга.

Излучение Хокинга — это очень интересное предсказание, еще говорят об испарении черных дыр, которое происходит за счет этого эффекта. Обычно это иллюстрируют таким образом. Вакуум — это не пустое пространство, у него есть энергия, в нем происходят различные интересные процессы, в нем рождаются пары частиц и античастиц, которые потом аннигилируют и исчезают. Такие недолго живущие частицы называются виртуальными. Свойства вакуума как непустой среды, где постоянно бурлят виртуальные частицы, — это наблюдаемый эффект. А если рождение виртуальных частиц начинает происходить близко от горизонта событий, то одна из частиц пары может исчезнуть под горизонтом, и тогда вторая не сможет с ней проаннигилировать. Получается, что из вакуума как бы рождается новая частица. На самом деле, откуда-то энергию надо брать. Предположим, у этого процесса есть наблюдатель. Издалека ему будет казаться, что от черной дыры к нему летят частицы. Мы знаем, что энергия сохраняется, значит, наблюдатель должен решить, что она возникает из черной дыры. А если черная дыра не заряжена и не вращается, у нее есть один-единственный источник энергии — ее масса. Значит, частицы должны рождаться за счет уменьшения массы черной дыры. Она как бы испаряется, как капля воды, молекулы потихонечку из нее улетают.

- А почему она не пополняется извне?