Сбежать из черной дыры? Не в этой Вселенной!

Черные дыры представляют собой объекты, у которых так много материи сосредоточено в одной точке, что ничто — даже свет — не может выйти из определенной области вокруг них. Это было особенностью ньютоновой гравитации; это особенность общей теории относительности Эйнштейна; и когда у нас будет полная квантовая теория гравитации, мы в полной мере ожидаем от нее того же. Когда достаточно массивная звезда умирает и ее ядро коллапсирует, проходя стадию атомов, ядер, нейтронов и свободных кварков, происходит забавное событие: даже двигаясь со скоростью света, ничто не может покинуть эту область пространства.

Преодолевая этот порог, все сжимается в сингулярность в центре этой бывшей звезды. Так рождается черная дыра, и следующие триллионы лет она будет расти, пожирая все, до чего сможет дотянуться.

Вы могли бы подумать, что в чем-то подвох:

• Возможно, сингулярности можно избежать.
• Возможно, она пожирает не все, что преодолевает ее горизонт событий.
• Возможно, если проявить смекалку, можно сбежать изнутри.

Но нет, все это непреложные истины. Никакого «возможно». И несмотря на заявления Стивена Хокинга о том, что может существовать возможный выход, никакая смекалка не позволит чему-либо, что попало в черную дыру, ее покинуть.

Скорость убегания — забавная штука: она говорит, что в конкретной области пространства имеется есть гравитационная «тяга», и если ваша скорость превысит определенный порог — скорость убегания — вы сможете ее преодолеть. При более низком ее значении скорость позволит вам оставаться на стабильной орбите, где вы не будете убегать, но будете вечно падать и никогда не упадете. И если ваша скорость будет недостаточно велика, вы упадете на гравитационный источник, от которого пытаетесь убежать.

Что это означает, если ваша скорость убегания больше скорости света? Поскольку ничто не может превышать скорость света, это значит, что нет никакой возможности сбежать. И более того. Если вы внутри горизонта событий и хотите приложить силу, чтобы «вытолкнуть» что-то, что пытается вас сдавить, вы не сможете. Приложить силу или вытолкнуть означает передвинуть частицу наружу. Но все частицы ограничены скоростью света. И если скорость убегания больше скорости света, вы не сможете преодолеть точку, в которой вас сдавливает; вы не сможете выйти из сингулярности. Кроме того, и это забавно, из этого следует, что как только вы упадете за пределы горизонта событий черной дыры, вы будете видеть сингулярность во всех направлениях. Сингулярность неизбежна.

Это также означает, что если вы подойдете к горизонту событий и попытаетесь что-то опустить за его пределы, словно потрогать кончиком пальца воду, его уже не вернуть. Часть вашего тела за пределами горизонта событий все еще будет затягиваться, но часть внутри уже нельзя будет вернуть; нет никакого способа извлечь из черной дыры материал — даже частицы-переносчики сил — засосанный в сингулярность. Вашей единственной надеждой будет то, что кто-то милостивый рядом отрубит вам ногу.

Почему же в таком случае Стивен Хокинг заявил, что есть возможность сбежать из черной дыры? Почему он сказал, выступая в Гарварде:

«Они не являются вечными тюрьмами, как думали раньше. Если вы чувствуете, что попали в черную дыру, не сдавайтесь. Существует выход».

Потому что он говорил не о вас. Он говорил об информации, которая составляет вас на момент падения: когда вы пересекаете горизонт событий. Когда объекты падают в черную дыру, они обладают информацией любого сорта: будь то материя или антиматерия, барионы или лептоны, электроны или мюоны, нейтрино или нейтроны. Но согласно общей теории относительности (классической, во всяком случае), черная дыра обладает тремя информационными свойствами: массой, электрическим зарядом и угловым моментом.

Знаменитый «информационный парадокс черной дыры» заключается в том, что когда черная дыра наконец распадается (благодаря излучению Хокинга), остается лишь полная энергия, электрический заряд и угловой момент; все остальное случайно. Другими словами, вся лишняя информация уничтожается. Последняя работа Хокинга говорит о вещах куда менее фантастических, чем побег из черной дыры; она говорит о том, что всякий раз, когда новая частица падает в черную дыру, она меняет информацию, закодированную на поверхности черной дыры. И поскольку поверхность черной дыры (или площадь поверхности) зависит от массы и энергии внутри нее, эта информация должна выходить наружу, перемолотая, но закодированная в излучении Хокинга. Подобно тому, как сожженная книга содержит информацию на страницах (хотя и не в очень удобном формате), выходящее излучение Хокинга может содержать информацию о том, что упало в черную дыру.

Это далеко от побега из черной дыры, но представляет собой возможное решение информационного парадокса, как ни крути. Тем не менее, если вы полны решимости выбраться из черной дыры, есть только один способ сделать это, который подчиняется известным законам физики: не попадайте туда.

Сбежать из черной дыры? Не в этой Вселенной!
Илья Хель