Маркус дю Сотой - О том, чего мы не можем знать. Путешествие к рубежам знаний

Но, если Вселенная все-таки содержит сингулярные точки бесконечной плотности, как они могут влиять на время? Эйнштейн выяснил, что увеличение гравитации замедляет время. Что же произойдет с моими часами, если я приближусь к такой сингулярной точке предельно высокой гравитации?

Если бросить мои часы в черную дыру, произойдет нечто странное. Оставаясь на Земле и наблюдая, как часы падают в черную дыру, можно заметить момент, в который время, по-видимому, останавливается. Ход часов все более и более замедляется, пока не прекращается вовсе. В конце концов видимое изображение часов замерзает, а затем постепенно бледнеет и исчезает. Горизонт событий, окружающий черную дыру, подобен пространственному пузырю, за которым время, похоже, больше не работает. Оно не может продолжать свой ход. Наблюдателю, находящемуся вне черной дыры, кажется, что у времени в ней не существует «после». Может ли эта картина быть обратной тому, что происходит со временем при возвращении к Большому взрыву? Там у времени не существует «до».

Но не будем забывать, что все это – с точки зрения наблюдателя, сравнивающего течение времени на Земле с тем, что он видит на моих часах, направляющихся к черной дыре. А как все это будет выглядеть, если я сам отправлюсь к такой математической сингулярности с часами на руке? Мои впечатления будут совершенно иными. С Земли представлялось, что часы останавливаются, когда достигают горизонта событий черной дыры. Но теперь, когда я сам пересекаю горизонт событий, мне кажется, что часы преспокойно продолжают тикать. Более того, я даже не смогу заметить момента пересечения этой линии невозврата.

Это не значит, что при падении в направлении черной дыры со мной все будет в порядке – с тем, что происходит с пространством-временем при приближении к этому бесконечно плотному центру, так просто не разделаешься. Если я буду лететь к центру черной дыры ногами вперед, гравитация будет воздействовать на мои ноги сильнее, чем на голову, растягивая меня в некое подобие макаронины. В течение конечного времени все, включая мои часы, окажется сжато в сингулярность, и время закончится. Подобно прямой, прочерченной на листе бумаги, время достигнет края, и продолжать его станет некуда.

Странно, что во всех других местах время продолжает идти как ни в чем не бывало. Подобная судьба, видимо, ожидает всех нас. Когда мы умираем, для нас время останавливается, но мы знаем, что для других оно по-прежнему продолжает идти. Я не могу ощутить собственную смерть – и точно так же я не смог бы ощутить достижение пространственно-временной сингулярности.

Мой друг физик дал мне полезный совет на случай падения в черную дыру: как и в случае зыбучих песков, лучше всего не сопротивляться. В свободном падении навстречу неизбежному можно прожить дольше. Кажется, что это противоречит здравому смыслу. Но друг напомнил мне о том, что происходит с часами под действием гравитации и ускорения. Если я буду сопротивляться и пытаться создать ускорение, направленное от черной дыры, окажется, что там, где я нахожусь, время замедляется. Увеличенное ускорение, как и гравитация, замедляет время. И в результате я быстрее попаду в будущее окружающего меня пространства-времени – как моя улетавшая с ускорением дочь Ина попала в будущее своей сестры-близнеца Магали. Поэтому, если я буду сопротивляться, приближаясь к сингулярности, я состарюсь меньше. Но радости от этого будет немного: я просто исчезну в сингулярности, прожив более короткую жизнь. Поэтому лучше всего не сопротивляться, чтобы до попадания в сингулярность осталось как можно больше времени.

Самое интересное, что наблюдатель, находящийся за пределами горизонта событий, никогда не узнает, что происходит внутри его. С его точки зрения, время останавливается, как только я пересекаю горизонт событий, и узнать, что случится потом, невозможно – хотя для меня, растягивающегося в макаронину, такое «потом» существует. Поэтому вопрос о том, что происходит после, не кажется лишенным смысла. Проблема только в том, что законы физики не позволяют получить ответ на него никому, находящемуся вне горизонта событий.

Было высказано предположение, что тот же принцип применим и к проблеме знания того, что происходило до Большого взрыва – если до него вообще что-нибудь происходило. Внутри черной дыры время заканчивается. Но Большой взрыв подобен коллапсу звезды в черную дыру, проигранному задом наперед. Поэтому можно предположить, что при приближении к Большому взрыву время также заканчивается. Другими словами, можно заключить, что у времени есть начало, что само время началось с Большого взрыва.

Сингулярности пространства-времени – это края, точки, в которых мы упираемся в тупик, не пускающий нас дальше. Понять такие края пространства-времени трудно: даже если нам нельзя двигаться дальше, за таким краем все же может существовать что-то еще.

Черные дыры не только ставят под сомнение наше понимание времени, но и, по-видимому, противоречат одному из других открытий современной физики – принципу, согласно которому информация не может быть утрачена.

У законов квантовой физики есть одно довольно замечательное следствие: они обратимы. Это означает, что информация никогда не может быть утрачена. Такое положение вещей в сильной степени противоречит здравому смыслу. Например, если я подпишусь на журналы Private Eye и Penthouse, а потом сожгу годовые комплекты их обоих, то, казалось бы, невозможно будет определить, какому журналу соответствует та или другая кучка пепла.

Но если иметь полную информацию обо всех атомах и фотонах, содержащихся в таком костре, то теоретически можно запустить процесс сгорания в обратную сторону и восстановить информацию, содержавшуюся в журналах. На практике это, разумеется, было бы чрезвычайно сложно, но наука утверждает, что в этом процессе нет ничего необратимого. Законы физики работают в обе стороны.

Существование черных дыр ставит эту идею под сомнение. Если бросить один из журналов в одну черную дыру, а другой – в другую черную дыру, невозможно будет установить, в какую из черных дыр попал тот или другой журнал. Черные дыры кажутся абсолютным шредером, в котором информация действительно может быть утрачена навсегда.

Черные дыры представляют особенный интерес с точки зрения моих поисков того, чего мы знать не можем, потому что, когда что-нибудь исчезает внутри горизонта событий – границы, за которую не может выйти свет, – информация о том, что пересекло такой горизонт, судя по всему, утрачивается. Если я возьму игральную кость, которая сопровождает меня в поисках того, чего мы не можем знать, и брошу ее в черную дыру, то после того, как она пересечет горизонт событий, я, по-видимому, не смогу узнать, какой стороной она там упадет. С той стороны может стоять стол, на котором на этой кости выпадет шестерка. Некто, находящийся по ту сторону горизонта событий, может увидеть этот результат, но никогда не сможет сообщить о нем, так как все находящееся там заключено в ловушку.