Крис Импи - Чудовища доктора Эйнштейна [litres]

Этот труд сделал их суперзвездами. Сандрум получил семь предложений работы. Результат превзошел все ожидания, особенно если вспомнить, какую тревогу вызывали у него эти идеи: «Это была умопомрачительная работа. У нас были причины для ужасных волнений. Всякий раз был отчетливый страх выставить себя полными дураками». Рэндалл стала первым «пожизненным» профессором теоретической физики в долгой истории Гарвардского университета, начала писать книги для массового читателя [381]. Несколько больше хлопот доставляют регулярные приглашения выступить на тему женщин в науке. «Мне нравится решать простые проблемы, например, дополнительные измерения пространства, – невесело шутит она. – Все считают простой тему “женщины в науке”, но она намного сложнее» [382].

Браны имеют непосредственное отношение к черным дырам. Как мы увидели в главе 1, Стромингер и Вафа с помощью теории струн воспроизвели энтропию и излучение черных дыр, выведенные Стивеном Хокингом из классической физики. Обернув браны вокруг тесно скрученных областей пространственно-временного континуума, теоретики доказали, что могут вычислить массу и электрический заряд внутренней зоны черной дыры. Тот факт, что чистая математика, разработанная совершенно с другой целью, может использоваться для расчетов свойств «реальных объектов» – таких как черные дыры, был расценен как триумф теории струн.

Возможно, мы живем в трехмерном пузыре, плавающем в море мембран с пятью, шестью, семью или более измерениями [383]. Все это многообразие сведено в одно целое, которое называется мультивселенной. Она отличается от мультивселенной, описанной в конце последней главы и основанной на других пространственно-временных континуумах, которые могут следовать из квантовых вакуумных состояний, сосуществующих с Большим взрывом. Мультивселенная теории струн – это комплекс неведомых многомерных пространств, сосуществующих со Вселенной, в которой мы живем.

Более высокие измерения пока не были зарегистрированы ни в лабораторных экспериментах, ни на ускорителях частиц, и многие физики считают браны, как и струны, лишь хитроумными математическими построениями, мало связанными с реальностью. В некоторых кругах здоровый скептицизм превратился в резкое отторжение. Однако Рэндалл не теряет надежды. Гуру гравитации продолжает свою работу в неизведанных областях высшей математики. Пусть последнее слово останется не за физиком, а за лириком Э. Э. Каммингсом: «Слушайте, здесь по соседству есть чертовски хорошая вселенная, пойдемте!» [384]

Черные дыры – это эволюционные тупики. Для массивной звезды это итог существования: больше никакая энергия не вырабатывается – и гравитация побеждает. Сверхмассивные черные дыры в центрах галактик являются глубочайшими гравитационными колодцами в космосе. Они неуклонно растут и не могут голодать вечно. Мы заняли лучшие места в театре, где наблюдаем за эволюцией ближайшей массивной черной дыры – она находится в нашей собственной Галактике. Можно ли заглянуть в тот момент прошлого, когда Млечный Путь впервые засиял, и предсказать, когда он снова ярко засияет в будущем?

Лучший показатель активности – рентгеновское излучение, поскольку оно проходит сквозь газ и пыль диска Галактики, тогда как оптическое излучение поглощается и рассеивается. В течение 20 лет наблюдений через рентгеновские телескопы объект Стрелец А* по большей части вел себя очень спокойно. Каждые несколько месяцев происходят вспышки, менее чем на час делающие его в 5–10 раз ярче [385].

Однако это лишь 20 лет наблюдений. Изменения питания черной дыры заметны только в масштабах времени, превышающих человеческую жизнь. Объединенные данные четырех спутников зарегистрировали рентгеновское «эхо» большой вспышки, произошедшей 300 лет назад. В тот момент Стрелец А* стал в миллион раз ярче, затем излучение отразилось от молекулярного облака, находящегося в нескольких сотнях световых лет от черной дыры, и пришло на Землю. Первоначальное излучение по большей части достигло Земли в начале XVIII в., когда не существовало рентгеновских телескопов для наблюдения за ним. Само событие произошло 27 000 лет назад, когда наши древние предки достигли северной Азии, впервые покинув Африку [386]. В столь ярком событии, по всей видимости, участвовала черная дыра, поглотившая звезду.

Что можно сказать о еще больших масштабах времени? Можем ли мы узнать, что делала дремлющая ныне черная дыра в центре нашей Галактики миллионы лет назад? Да, и это решает проблему, связанную с балансом вещества Млечного Пути. Наша Галактика весит в триллион раз больше Солнца. Около 85 % этой массы составляет темная материя – невидимая и таинственная субстанция, удерживающая все галактики вместе. На долю нормальной материи остается около 150 млрд солнечных масс. Когда астрономы сложили массу всех звезд, газа и пыли, то насчитали лишь половину этого количества. Потерянную материю они обнаружили с помощью рентгеновского телескопа – в форме горячего плотного тумана, пронизывающего Галактику. Они увидели «пузырь» малой плотности, выдающийся из центра Галактики на две трети расстояния до Земли. Они вычислили энергию, необходимую для опорожнения такого большого пузыря, и сделали вывод, что галактика Млечный Путь должна была в прошлом пройти фазу квазара [387]. Ударная волна движется со скоростью 3,2 млн км/ч и достигнет нас примерно через 3 млн лет, так что для паники нет причин. Если отмотать назад 20 000 световых лет, мы поймем, что фаза квазара началась 6 млн назад, когда по Земле бродили ранние гоминиды. Хронология подтверждается наличием звезд возрастом 6 млн лет возле центра Галактики, вероятно, образовавшихся из вещества, падающего в черную дыру в течение еще более ранней фазы питания. Черная дыра Млечного Пути активно питалась 6 млн лет назад, затем извергла так много энергии и газа, что осталась без пищи и впала в спячку.

Что уготовило центру Галактики будущее? Сейчас он очень спокоен, но это не навсегда. Можно ожидать, что квазар у нас под боком зажигается каждые несколько сотен миллионов лет. Есть признаки того, что центр Галактики готовится к очередной активной фазе. Рентгеновские наблюдения принесли свидетельства наличия сонма из 20 000 черных дыр и нейтронных звезд в пределах трех световых лет от Стрельца А* [388]. Это самая высокая концентрация остатков коллапсировавших звезд во всей Галактике. Они перемещаются к центру в течение нескольких миллиардов лет. Если вы наполните горшок одинаковыми шариками из черного мрамора и из дерева и встряхнете его, то мраморные шарики переместятся на дно, потому что они тяжелее. Аналогичным образом гравитационные взаимодействия заставляют черные дыры стягиваться ближе к центру, в отличие от более многочисленных нормальных звезд.