Виктор Комаров - По следам бесконечности

Речь идет о заключительных этапах в жизни звезд, о том, что происходит с этими небесными телами после того, как в их недрах выгорает ядерное топливо.

Падают давление и температура в центральной части звезды, и она под действием собственного притяжения начинает сжиматься. Если масса звезды меньше массы Солнца, то в результате такого сжатия она превращается в белого карлика — небольшую звезду с плотностью около тысячи тонн в одном кубическом сантиметре.

Если масса звезды превосходит полторы солнечные массы, то сжатие продолжается и дальше. Звезда теряет устойчивость. Взрываются остатки ядерного горючего, сохранившиеся в поверхностных слоях, — со звезды срывается ее внешняя оболочка. Происходит явление, получившее название вспышки Сверхновой.

Если же масса сжимающейся звезды превосходит солнечную примерно в 2–3 и более раз, то согласно теории тяготения даже при огромной плотности спрессованного вещества, достигающей плотности атомного ядра, упругость прижатых друг к другу частиц не может остановить катастрофического сжатия. Вот тогда-то и возникает гравитационный коллапс.

Но все это — лишь предисловие. Предисловие к тому удивительному выводу, который имеет самое прямое отношение к геометрий окружающего нас мира.

— В процессе сжатия, — говорит Новиков, поясняя спроектированную на купол зала схему, — напряженность ноля тяготения на поверхности, коллапсирующего тела растет, и наступает момент, когда вторая космическая скорость, то есть скорость освобождения от притяжения сжавшейся звезды, оказывается равна скорости света.

И тогда возникает поразительная ситуация. Ни одна частица, ни один луч света не может преодолеть огромного притяжения и вырваться изнутри подобного образования наружу. Пространство сколлапсированного объекта как бы «захлопывается», и для внешнего наблюдателя он перестает существовать.

Это и есть «черная дыра».

Так как при коллапсе масса звезды не меняется, сохраняется ее статическое гравитационное поле. И хотя сколлапсировавшая звезда как бы исчезает из нашего мира, в действительности она продолжает взаимодействовать с окружающими объектами своим полем тяготения.

Как подчеркивают Я. Зельдович и И. Новиков, общая кривизна пространства в больших масштабах и замкнутость или бесконечность Метагалактики зависят от плотности всех видов материи, в том числе и «застывших звезд».

Астрономические расчеты показывают, что в нашей Галактике примерно 30 процентов звезд обладают массами достаточно большими, чтобы их существование закончилось гравитационным коллапсом. Исходя из этого можно приблизительно оценить число «черных дыр», уже имеющихся в нашей Галактике. Возможно, их не меньше миллиарда.

Но если во Вселенной могут происходить те удивительные явления, о которых только что говорилось, то возникает один любопытный вопрос.

Если Вселенная конечна и замкнута, нельзя ли, двигаясь по лучу света, совершить кругосветное, или, точнее, «круговселенное», путешествие, подобное путешествию вокруг Земли, то есть путешествие с возвращением в исходную точку? Разумеется, вопрос ставится чисто абстрактно, ибо при этом приходится отвлекаться от времени, необходимого для осуществления подобного замысла и технических возможностей.

Если бы материя была распределена в пространстве равномерно, так сказать, «равномерно» размазана по всему пространству, то путешествие, о котором идет речь, в принципе, вероятно, оказалось бы возможным. И, направив какой-нибудь супертелескоп в противоположную точку небесной сферы, мы, возможно, могли бы увидеть самих себя.

Но в неоднородной Вселенной наша «прямая» линия будет испытывать многочисленные местные искривления и вряд ли вернется к месту старта. Дело обстоит еще сложнее. На нашем пути могут встретиться многочисленные черные дыры с их могучим притяжением и другими пространственно-временными сюрпризами, которые способны сделать дальнейшее путешествие просто невозможным.

Таким образом, если бы мы даже и располагали необходимым временем и соответствующими техническими средствами, «круговселенное» путешествие оказалось бы куда более сложным делом, чем путешествие вокруг Земли. И не только круговселенное, по даже просто полет в намеченную точку мирового пространства.

Нельзя ли, однако, воспользоваться иным способом путешествий по Вселенной? Вернемся на время на Землю и проделаем такой «мысленный» эксперимент: попытаемся совершить путешествие из некоторой точки на экваторе в противоположную. Казалось бы, кратчайший вариант — движение по экватору или по меридиану. В этом случае нам придется преодолеть около 20 тысяч километров. Но есть еще одна теоретическая возможность. Поскольку поверхность нашей планеты искривлена, до противоположной точки на экваторе можно в принципе добраться прямиком сквозь тело Земли. Разумеется, если располагать для этого соответствующими техническими средствами. Тогда наш маршрут сократится до 13 тысяч километров.

Поскольку пространство Вселенной также искривлено, естественно возникает вопрос: нельзя ли воспользоваться подобным же способом и для путешествий по Вселенной? Кстати, им широко пользуются современные писатели-фантасты на страницах своих произведений.

Но все дело в том, что для путешествия «напрямик» из одной точки экватора в противоположную нам пришлось «проколоть» Землю, иными словами, выйти из двумерного пространства земной поверхности в трехмерное.

Чтобы «проколоть» искривленное мировое пространство, нам надо было бы выйти в следующее — четвертое измерение. Но, увы, пространство, в котором мы живем, хотя и искривлено, но трехмерно. И потому ускоренный метод космических путешествий, о котором идет речь, хотя и заманчив, но, к сожалению, навсегда, видимо, остается уделом лишь научной фантастики, возможно, было бы точнее сказать — ненаучной фантастики.

Как мы уже могли убедиться, путь к решению особо сложных естественнонаучных проблем нередко идет через преодоление всякого рода парадоксов.

«Порвалась связь времен» — в величайшей тревоге восклицает шекспировский Гамлет. Но если бы датский принц был диалектиком, он понимал бы, что именно тогда, когда рвется «связь времен», — цепь привычных причин и следствий, — создаются наиболее благоприятные условия для прогресса, для скачка в неизвестное.

Парадокс в науке, то есть явление, противоречащее привычным теориям и представлениям, — почти всегда сигнал о неведомых возможностях, указание на хорошо замаскированную природой потайную дверцу, за которой открываются совершенно новые пути в неизвестное.