Леонид Дюк - Теория поля

Ученики напряженно пытались переварить услышанное.

– Так вот, – продолжал довольный произведенным впечатлением Арсений, – представьте себе такой космический объект. Поскольку ничто, даже свет не может покинуть его пределов, то он будет абсолютно невидим на фоне столь же черной космической бездны. Поэтому его и назвали черной дырой. Черной, потому что ничего не излучает, и дырой, потому что в нем бесследно может исчезнуть любая материя, которая будет иметь несчастье попасть в поле действия ее гравитации.

– Они, наверное, очень большие, эти черные дыры… – широко развел руки в стороны высокий светловолосый мальчишка.

– Как раз наоборот! На огромных масштабах Вселенной действуют совершенно иные принципы, чем те, к которым мы привыкли здесь, на Земле. А именно: чем больше масса тела, тем меньший относительный объем оно занимает за счет невероятных, гигантских сил гравитации. Чтобы планета, а точнее сказать, звезда, превратилась в черную дыру, она должна иметь чрезвычайно высокую плотность! Например, чтобы превратить в черную дыру нашу Землю, потребуется сжать ее до размера ягоды. Рябины там или смородины.

– Как это? Как такое возможно!!! – отовсюду посыпались удивленные возгласы учеников.

– А как вы думали? – продолжал шокировать их Арсений. – Ведь наша материя состоит в основном из силовых полей. Твердого вещества в ней ничтожное количество! Представьте себе, если увеличить ядро атома до размера той же ягоды, например вишенки, положить эту ягоду в центр футбольного поля, то электрон будет летать вокруг него по беговой дорожке! А между ними ничего нет, пустота, физический вакуум! Более того, ядро, в свою очередь, тоже состоит из элементарных частиц. Внутри него тоже полно пустоты. И из этой пустоты строится вся материя во Вселенной! Поэтому удивляться не приходится: материя очень даже сжимаема. Вопрос только в том, какую силу придется для этого приложить.

– Не могу себе представить, как это пустота может быть материей. Есть твердые тела, а есть газы. А если нет даже газа, откуда же возьмется твердость? – недоуменно заметила плотная темноволосая девочка.

– А вот посмотрите, – Козырев достал из кармана небольшой предмет странной формы. – Это два сильных магнита. Вы можете сами создать нечто подобное, если разберете жесткий диск от компьютера. Только прошу вас, используете для этого старый, ненужный диск! Дабы избежать объяснений с родителями. Вот смотрите, сейчас я расположил магниты одноименными полюсами навстречу друг другу. Они отталкиваются. Чтобы удержать их рядом, я связал их четырьмя короткими ниточками. Можете потрогать, не стесняйтесь!

Он положил предмет на стол, и школьники принялись внимательно изучать конструкцию, передавая друг другу.

– Обратите внимание, между двумя магнитами ничего нет, кроме тонюсеньких, гибких ниточек, а он при этом ведет себя как вполне единое твердое тело. Теперь попробуйте соединить магниты. Ниточки вам не помешают.

Магниты сопротивлялись прилагаемым усилиям с неожиданным упорством.

– Что, тяжело? А теперь представьте, что магниты сопротивляются не только сближению, но и удалению. Любому изменению существующего расстояния между ними. И вы поймете, что поле может быть очень и очень сильным.

– А вот вы сказали, что дыры, потому что пожирают все вокруг себя. Это как?

– Поскольку черная дыра обладает огромной гравитацией, любой предмет, который располагается более или менее близко к ней, неизбежно на нее упадет. Вы знаете, что сила притяжения убывает при удалении от объекта как квадрат расстояния. Если мы увеличим расстояние в два раза, сила уменьшится в четыре, если в четыре, то сила ослабнет в шестнадцать раз и так далее. Я сказал «более или менее близко», но существуют более точные оценки. Граница, при пересечении которой для любого тела уже не будет исхода, называется «горизонтом событий». Это очень удачный термин, поскольку мы никак, ни при каких условиях не можем заглянуть за горизонт, узнать, что же там происходит. Поэтому говорят, что между черной дырой и внешней Вселенной не существует причинно-следственной связи.

– А как возникают черные дыры? – тема полностью захватила учеников, и вопросы теперь сыпались с разных сторон.

– Механизмы различны. Один из самых популярных – в процессе эволюции обычной звезды. Только есть необходимое условие: звезда при этом должна быть втрое тяжелее нашего Солнца. Тогда в определенный момент, когда закончится все ядерное топливо и внутреннее давление уже не сможет более сдерживать силы гравитации, произойдет так называемый коллапс, звезда попросту «схолопнется» внутрь себя и превратится в черную дыру.

– А еще?

– Существует предположение, что в центре каждой галактики, в том числе и в центре нашей с вами галактики Млечный путь, на окраине которой располагается Солнечная система, существуют огромные черные дыры массой в миллионы солнц. Вокруг них и вращаются все звезды, собственно, поэтому галактики и имеют формы эллипсов или спиралей. Существует даже такая теория, что на начальной стадии эволюции Вселенной образовались черные дыры, а уж потом вокруг них сформировались массивные скопления звезд. Или вот вам противоположный пример. Сейчас многие ученые полагают, что при некотором везении, возможно, удастся искусственно создать микроскопическую черную дыру – путем столкновения элементарных частиц высоких энергий на мощных ускорителях. Раньше считалось, что это невозможно, но последние расчеты теории струн говорят о том, что идея эта не так уж и фантастична.

– Но ведь если ученые создадут черную дыру, она затянет в себя всю Землю и всех нас!

– Это навряд ли. Нет, конечно, такая вероятность существует, ведь мы не знаем еще достоверно все законы физики. Может так случиться, что какой-то неизвестный доселе фактор сыграет свою злую шутку. Но все же такая вероятность ничтожна мала, и нам нечего опасаться. Дело в том, что черные дыры, несмотря на то что никакое излучение не может покинуть их границ, все же излучают. А излучая, испаряются. И чем меньше черная дыра, тем быстрее она исчезнет.

– А как это?

– Не уверен, что вы поймете…

– Расскажите, расскажите! – послышалось отовсюду.

– Ну хорошо. Дело в том, что пустота, или, говоря по-научному, физический вакуум, на самом деле совсем не пуст. В нем постоянно происходит рождение и взаимоуничтожение пар элементарных частиц. Точнее, частицы и ее античастицы. Например, электрона и позитрона. Поскольку частицы рождаются и исчезают в огромных количествах, может так получиться, что одна из пар родится строго на горизонте событий. Поскольку частицы, пусть ничтожно мало, но все же разнесены в пространстве, одна из них окажется при этом внутри горизонта, а другая над ним. При этом внешняя частица улетит, а внутренняя, с отрицательной энергией, провалится в черную дыру. Уменьшив тем самым ее общую массу.