Виктор Комаров - По следам бесконечности

«Расправившись» с парадоксами классической физики, теория относительности принесла с собой новые, не менее удивительные.

Если во Вселенной действительно существуют «черные дыры» и замкнутые области пространства, то в этих областях могут происходить совершенно поразительные вещи.

Об одной из таких возможностей рассказывают в своей книге «Релятивистская астрофизика» Я. Зельдович и И. Новиков.

Оказывается, коллапсирующее тело, которое для внешнего наблюдателя вошло внутрь сферы Шварцшильда [13] Сферой Шварцшильда для данного тела называется такая сфера, оказавшись внутри которой это тело начинает катастрофически сжиматься. , уже не может вновь расшириться так, чтобы выйти из-под этой сферы к тому же наблюдателю, который видел ее сжатие.

Для этого наблюдателя все, что следует за тем моментом, когда тело прошло через критический радиус, является абсолютно недоступным.

Но можно представить себе наблюдателя, разумеется, гипотетического, который сжимается вместе с коллапсирующим веществом. В процессе сжатия он в какой-то момент тоже пересечет сферу Шварцшильда и перейдет, таким образом, из внешнего пространства в замкнутое внутреннее пространство коллапсирующего объекта.

Теория утверждает, что при некоторых условиях гравитационное сжатие может смениться расширением еще до того момента, как плотность сжимающегося вещества достигнет бесконечной величины. Бесконечной она будет только в центре сжатия.

При расширении, очевидно, наступит момент, когда наш «внутренний» гипотетический наблюдатель вновь пересечет сферу Шварцшильда, но на этот раз изнутри, и снова выйдет во внешнее эвклидово бесконечное пространство.

Но все дело в том, что это будет уже не то пространство, из которого происходит сжатие. Новая пространственная область лежит по отношению к прежней в «абсолютном будущем», и между этими двумя бесконечными областями не может быть никакого обмена информацией или какими-либо другими сигналами.

Этот вывод о двух эвклидовых пространствах, разделенных временной бесконечностью, лежащих относительно друг друга в «абсолютном будущем» и в «абсолютном прошлом», представляется довольно странным и даже фантастическим.

И надо прямо сказать, что вопрос о том, что происходит при коллапсе с точки зрения «внутреннего» наблюдателя, остается во многом еще совершенно неясным, и, в частности, трудно сказать, имеет ли он реальный физический смысл и какой именно можно сделать вывод о Двух отделенных друг от друга бесконечных эвклидовых пространствах.

Но этот пример еще раз убедительно показывает, к каким удивительным, необычным, экзотическим ситуациям приводит изучение геометрических свойств окружающего нас мира, особенно в тех случаях, когда мы сталкиваемся с физическими условиями, в той или иной мере соприкасающимися с бесконечностью.

В последнее время появилась еще одна удивительная гипотеза, связанная с «черными дырами». По существу, «черная дыра» — это область, которая поглощает сама себя и окружающую материю. Вещество, попадающее в эту область, как бы безвозвратно проваливается в бездну, А может быть, в самом деле, проваливается? В другую Вселенную…

Может быть, в нашей Вселенной есть своеобразные стоки, соединяющие ее с другой или с другими вселенными? И тогда в пространстве этой другой Вселенной возникают объекты, истекающие веществом, которые по аналогии можно назвать «белыми дырами».

Таким образом, не исключена возможность, что пространство нашей Вселенной соединено с пространствами других вселенных своеобразными туннелями, по которым происходит перекачка вещества. А входы и выходы этих туннелей и есть «черные» и «белые» дыры.

В связи с этим невольно вспоминается высказывание известного английского астрофизика Джемса Джинса, еще в 1928 году предположившего, что центры галактик имеют характер «сингулярных точек», в которых «материя втекает в наш мир из некоторого иного и совершенно постороннего пространства. Тем самым обитателям нашего мира сингулярные точки представляются местами, где непрерывно рождается материя».

Но если наряду с пространством нашей Вселенной существуют иные пространства иных вселенных и между ними происходит обмен материей, то должны видоизмениться многие привычные нам физические закономерности, в том числе закон сохранения материи. Не исключена также возможность, что по «туннелям», связывающим различные миры, проникает не только материя, но и какие-то пока еще не известные нам воздействия, которые могут оказывать влияние на многие явления нашей Вселенной.

Мы снова в планетарии. На этот раз физическая аудитория. Семинар лекторов. Выступает академик Наан.

Он стоит возле края демонстрационного стола, как всегда, внешне невозмутимый и спокойный и, как о чем-то обыденном, рассказывает о явлениях, заведомо превосходящих возможности человеческого воображения.

— Возможно, что в ходе катастрофического сжатия достигаются бесконечные плотности и бесконечные кривизны пространства-времени. По что при этом происходит, пока остается неясным, так как в подобных ситуациях должны играть весьма существенную роль квантовые эффекты, а квантовая теория сильного гравитационного поля, к сожалению, пока еще не построена. Как представить себе физически бесконечную кривизну пространства — этого мы не знаем. Но это во всяком случае что-то очень необычное. Нечто, скажем, вроде перерыва постепенности или вроде щели во времени. А щель во времени — это, конечно, очень неприятная с точки зрения всех современных представлений вещь, это означает прекращение всяких связей, в том числе причинных связей, а отсюда — открывается принципиальная возможность существования, скажем, других вселенных, почти никак не взаимодействующих с нашей. Возможно, что существует некоторый предел плотности и кривизны, но и в этом случае физические условия столь экзотичны, что современная теория о них ничего сказать не может. И вообще в области коллапса пространство и время могут приобретать совершенно удивительные с нашей привычной точки зрения свойства.

И Густав Иоганнович все с тем же невозмутимым видом развертывает перед присутствующими поразительную картину.

Оказывается, в районе, где совершается катастрофическое сжатие, есть области, в которых время течет с бесконечно большой быстротой. Для наблюдателя (разумеется, гипотетического), оказавшегося в такой области, целая вечность от бесконечно далекого прошлого до бесконечно далекого будущего длилась бы всего лишь какое-нибудь мгновение. Иными словами, здесь нет ни будущего, ни настоящего, ни прошлого — фактически не существует времени.