Знание-сила, 1999 № 07-08

Следующее возражение относится к тому, как происходит процесс изменения яркости. В случае линзы яркость должна нарастать и спадать симметрично, а среди квазаров Хоукинса особой симметрии не было. Тогда он предположил, что накладывался эффект действия нескольких линз, и сложный математический анализ подтвердил эту гипотезу: для каждого квазара удалось выделить несколько симметричных кривых.

Но астрономы не приучены к сложной математике, и им хотелось бы наблюдать четкий и симметричный сигнал от одной линзы.

Кроме того, Петер Шнайдер из Института Макса Планка придумал другое объяснение для эффекта независимости цвета от удаления квазаров. Свет от далеких квазаров смещен в красную область – ведь Вселенная расширяется, и они удаляются от нас с огромными скоростями. Работает хорошо знакомый всем эффект Доплера: если удаляющийся от нас объект испускает излучение, то до нас оно доходит с более низкой частотой (то есть с большей длиной волны). Так вдруг понижается тон сирены «скорой помощи», когда она проносится вдаль мимо нас.Значит, квазар испускает более короткие длины волн, чем мы видим, а более короткие волны исходят из более горячих и компактных участков квазаров, их центров. Они могут менять свою яркость быстрее, чем весь квазар в целом. «Хоукинс видит у далеких квазаров колебания яркости не всего квазара в целом, а его небольшой части, поэтому они происходят достаточно быстро; это компенсирует ожидаемый эффект увеличения периода колебаний с удалением квазара», считает Шнайдер.

Однако, несмотря на все возражения, идея Хоукинса считается очень интересной, и ее просто необходимо проверять дальше. Особенно интересно посмотреть на те квазары, рядом с которыми есть галактики, потому что они могут своими массами работать как добавочные гравитационные линзы и делать эффект Хоукинса более четким и наглядным.

Хоукинс полон планов и надежд: «Я собираюсь продолжать и расширять свои исследования. В конце концов я слежу за квазарами всего двадцать лет, светимость их успела нарасти и снизиться только два раза. Понятно, что это не очень убедительный материал».

«Колоссальным преимуществом идеи Хоукинса является возможность ее экспериментальной проверки», считает Энди Тейлор, коллега Хоукинса по Эдинбургу. С этим соглашается и Шрамм.

А нам остается ждать. Может быть, начало следующего века подарит нам такую же ломку представлений о природе, как это случилось в уходящем столетии.

Чтение популярной статьи похоже на монолог или публичную лекцию: один высказывает свои мысли, а остальные молча слушают и наверняка кое у кого возникают сомнения в компетентности говорящего – небось, привирает. Не зря древнегреческие философы часто строили свои научные работы в форме диалогов, чтобы дать возможность читателю услышать доводы обеих сторон., так честнее. А читатель сам будет выбирать, какая позиция ему ближе. И уж совсем фантастическое везение, если оба участника диалога окажутся знатоками обсуждаемого вопроса. Именно так и повезло нам с вами.

Не так давно Стивен Хоукинг и Роджер Пенроуз дали несколько публичных лекций об общей теории относительности в Институте математических наук имени Исаака Ньютона в Кембридже. Два этих имени известны всем, кто сегодня интересуется космологией, оба ученых – признанные эксперты в своей области. Но они не сходятся во взглядах на то, что происходит в черных дырах и почему начало жизни Вселенной отличается от ее конца.

Хотелось бы предоставить слово самим выдающимся ученым нашего века и познакомить вас с некоторыми выдержками из лекций Хоукинга и Пенроуза, которые удастся уместить на ограниченном журнальном пространстве.

Стивен Хоукинг.

Квантовая теория черных дыр приводит к новому уровню непредсказуемости в физике, более высокому, чем обычная неопределенность, связанная с квантовой механикой. Черные дыры обладают собственной энтропией и засасывают в себя информацию от окружающего участка Вселенной. Этот момент вызывает активные возражения со стороны экспертов из области физики элементарных частиц: никто из них не может согласиться с бесследным исчезновением информации. Но, с другой стороны, пока нет никакой мало-мальски разумной гипотезы, как информация может выбраться из цепких объятий черной дыры. Честно говоря, я уверен, что рано или поздно моим оппонентам придется принять мою точку зрения точно так же, как они согласились с излучением черной дыры, что шло вразрез со всеми общепринятыми представлениями.

Тот факт, что гравитация притягивает массы друг к другу, неизбежно приводит к стремлению материи соединиться в компактные объекты типа звезд и галактик. Их удерживает от неограниченного сжатия тепловое давление (в случае звезд) или вращение и внутреннее движение (в случае галактик). Однако с течением времени тепло излучается, и объект начинает сжиматься. Если его масса меньше полутора солнечных масс, то он превращается в белого карлика или нейтронную звезду, от дальнейшего сжатия его удерживает расталкивание электронов или нейтронов. Если же масса больше этого предела, го противодействовать гравитационному сжатию ничто не может, и тело сжимается до такого радиуса, что на его поверхности даже лучи света не могут перебороть огромной силы притяжения. Получается некая замкнутая область пространства.

Именно этот район пространства- времени, из которого ничто не может уйти на бесконечность, и называется черной дырой. Его граница называется юризонтом событий, по ней идут лучи света, которые не смогли уйти от притяжения черной дыры.

Когда тело сжимается до черной дыры, теряется много информации: вначале оно описывается большим количеством параметров – типом вещества, моментами масс, а у черной дыры остаются всего два параметра – масса и момент врашения.

В классической теории никого не волнует потеря информации, поскольку там считается, что она находится внутри сколлапсировавшего тела. В принципе сторонний наблюдатель может следить за коллапсом тела в черную дыру, при этом время на черной дыре будет все замедляться и замедляться. и все процессы будут там течь медленнее и медленнее.

В квантовой теории ситуация меняется. Можно посчитать, сколько фотонов испустит черная дыра до полного коллапса, их явно не хватит для выноса всей информации. Это означает, что внешний наблюдатель не сможет измерить состояние черной дыры никоим образом. Можно, как и в классике, предположить, что недостающая информация упрятана внутри черной дыры, но здесь появляется вторая сложность…