Странные следствия уравнений Эйнштейна [Veritasium]

[музыка] Невозможно увидеть, как объект скрывается в чёрной дыре.

Представьте, вы запираете своего заклятого врага в ракете и запускаете в чёрную дыру. Он смотрит на вас, гневно потрясая кулаком с постоянной чистотой. Чем ближе он к чёрной дыре, тем сильнее гравитация. А значит, он должен ускоряться. Но что же происходит? Ракета как будто наоборот притормаживает. Да и кулаком ваш враг как будто бы трясёт всё медленнее.

Дело в том, что с вашей точки обзора время для него замедляется. И в тот самый момент, когда ему пора бы пересечь горизонт событий, с той стороны которого не может вырваться даже свет, ни корабль, ни злодей не скрываются из виду. Они как будто застывают. Космический корабль постепенно краснеет, тускнеет и, наконец, гаснет окончательно. И так будет с любым объектом.

На горизонте событий от места, где объект пересёк эту границу, всё ещё идёт излучение, но из-за красного смещения мы его не видим. Но если бы мы могли его воспринимать, то, возможно, увидели бы отпечаток всего, что когда-либо пересекало горизонт событий этой чёрной дыры, даже звезду, которая её породила. На деле же фотоны не сплошным потоком. А значит, какой-то из них станет последним перед горизонтом событий. Поэтому через некоторое время образы объектов всё же исчезают.

Это лишь один из массы странных выводов, к которым подталкивает нас общая теория относительности. Лучше всего на сегодня объяснение гравитации. Из первых решений уравнения Эйнштейна выводилось существование не только чёрных дыр, но и их противоположности — белых дыр. Из тех же уравнений следовало, что есть параллельные вселенные и что туда даже можно попасть. Это видео о том, что говорит о чёрных дырах, белых дырах и кротовых норах.

Общая теория относительности отчасти возникла из-за фундаментального недостатка ньютоновских представлений о гравитации. На рубеже 18-19 веков Ньютон размышлял о том, как падают яблоки, как Луна летает по орбите вокруг Земли, а Земля — вокруг Солнца. Он решил, что каждый объект, обладающий массой, притягивает к себе все остальные. Но его же собственная теория не давала ему покоя. Как такое возможно, чтобы объекты, разделённые огромным расстоянием, воздействовали друг на друга?

Он писал, что возможность того, что тела, разделённые расстоянием в вакууме, воздействуют друг на друга без какого-либо посредства, не столь абсурдна, что, по моему убеждению, ни один человек, способный мыслить, в это не поверит. Как минимум один такой нашёлся. Этим человеком был Альберт Эйнштейн.

Около 200 лет спустя после смерти Ньютона он понял, как устроено это воздействие. Оно происходит не напрямую от объекта к объекту. Массивные тела, например Солнце, искривляют пространство-время поблизости. Кривизна в одном месте влияет на пространство-время в соседних областях, и это искажение доходит до самой Земли. То есть Земля обращается вокруг Солнца, потому что движется по искривлённому им пространству-времени. На массу воздействует искривлённое время. Поэтому никаких сил сквозь пространство прикладывать не надо.

Математически это описывается уравнениями Эйнштейна. Над этим Альберт Эйнштейн бился 10 лет после специальной теории относительности. Так что же мы видим в уравнениях поля? В правой части описывается распределение материи и энергии, в левой — какое искривление пространства-времени стоит ожидать при таком распределении.

А какое короткое уравнение! Смотришь и думаешь, как всё просто, правда? Но вообще это не одно уравнение, это целая система уравнений. Чтобы жизни не слишком, все между собой взаимосвязаны. Это дифференциальные уравнения. А значит, там надо брать интегралы. Ну и всякое такое. В общем, чтобы решить уравнение поля, нужно изрядно поднапрячься.

Чтобы посмотреть, как выглядят решения этих уравнений, нам надо обзавестись инструментом для понимания пространства-времени. Представьте, что вы плывёте в пустоте. Вдруг у вас над головой загорается свет и начинает распространяться во все стороны. Любые будущие события, всё, что может с вами произойти и что произойдёт, заключено внутри этой сферы, потому что единственный способ оказаться за её пределами — это преодолеть скорость света.

В двумерном пространстве это будет не сфера, а растущий круг. На графике время движется вверх, и делая снимки через равные промежутки, получится световой конус будущего. Оси координат обычно располагают так, чтобы свет распространялся под углом 45°. Этим конусом ограничено буквально ВС пространство-время с которым вы можете хотя бы надеяться так или иначе соприкоснуться.

Теперь представьте, что свет исходит не из одной точки у вас над головой, а из всех уголков Вселенной. Фотоны слетелись к вам, а затем каждый полетел дальше. В этом случае у нас получится ещё один световой конус. Первый уходил в будущее, а второй будет в прошлом. Его границах до настоящего момента происходило ВС, что хоть как-то могло на вас повлиять.

Оставим одно пространственное измерение и одно временное. Так выглядит пространственно-временная диаграмма пустого пространства. Удалённость двух событий друг от друга в пространстве-времени принято называть интервалом. Квадрат интервала — это минус квадрат изменения времени плюс квадрат изменения дистанции. Поскольку пространство-время нигде не искривляется, мы работаем с плоскостью. А значит, эту формулу можно применить к любой области на графике и посчитать удалённость любых друг от друга. Очень просто. Но любой объект с массой искривляет пространство и меняет с ним новые геометрические свойства.

Всё это и заключено в уравнениях Эйнштейна. Они сообщают, как именно искривляется пространство-время и как рассчитать интервал между двумя событиями в искривлённой области. Эйнштейн опубликовал уравнения в 1915 году, во время Первой мировой войны. Но точного решения он на тот момент не имел.

Сюда дошла до Восточного фронта, где Германия воевала с Россией. В это время там находился один из лучших астрофизиков своего времени, Карл Шварцшильд. Он пошёл добровольцем и рассчитывал траектории снарядов для немецкой артиллерии. И вдруг внимание его привлёк более интересный вопрос — как решить уравнение Эйнштейна.

Начал со стандартного для физика упражнения — представил себе самую простую модель бесконечной Вселенной, в которой нет ничего, кроме единственной сферически симметричной точечной массы. У этой массы нет электрического заряда, и она не вращается. Раз это единственная характеристика, в такой Вселенной Шварцшильд, как бы с точки зрения наблюдателя, находящегося где-то далеко, получил нетривиальное решение уравнения Эйнштейна, которое сейчас записывается так.

Метрика Шварцшильда описывает, как пространство-время искривляется вне массы. Эту часть понять довольно легко. Вдали от массы пространство-время почти плоское, но во время приближения к массе оно всё больше искривляется, как будто притягивая к себе другие объекты и замедляя время. Решение Шварцшильда стало известным благодаря его искусству. Несмотря на пальбу орудий, он смог найти время прогуляться по просторам новых идей.

Его работы привлекли внимание Эйнштейна, который ответил: "Я с невероятным интересом прочёл вашу работу. Я не ожидал, что кому-нибудь удастся сформулировать точное решение проблемы в таком простом виде". Однако то, что поначалу казалось довольно простым, быстро стало сложнее.

Вскоре после публикации работы Шварцшильда возникли проблемы. Во-первых, в центре масс, при нулевом радиусе R, получается деление на ноль, а значит, появляется бесконечность. Уравнение больше не может описывать то, что происходит в реальности — это называется сингулярностью. Проблема возникает в самом центре массы, и на неё можно было бы закрыть глаза. Но вторая сложность. За её пределами, на определённом расстоянии от центра, на так называемом радиусе Шварцшильда, тоже самое происходит.

В этой части появляется вторая сингулярность. Что же там такое? На радиусе Шварцшильда пространство-время искривляется так сильно, что объекту, чтобы вырваться за пределы этого радиуса, придётся двигаться со скоростью света. Это в свою очередь значит, что из области, опоясанной радиусом Шварцшильда, не способен вырваться даже свет. В результате получается область абсолютной темноты, поглощающая материю. Такая, скажем так, чёрная дыра.

Большинство учёных сомневалось, что подобные объекты возможны, потому что для их существования огромное количество массы должно сконцентрироваться в очень небольшом объёме. Разве может такое произойти в реальности? Внимание астрономов в те времена было приковано к тому, как умирают звёзды. Течение их жизни. Гравитация компенсируется изнутри давлением, которое создаёт ядерный синтез. Но когда топливо кончается, давление, направленное наружу, падает, и все вещество под действием гравитации устремляется к ядру.

Звучит логично, но большинство учёных сходились во мнении, что этому мешает некий физический процесс. В 1926 году описание возможного механизма предложил Ральф Фаулер. Согласно принципу исключения Паули, несколько фермионов, в том числе электроны, не могут одновременно находиться в одном и том же состоянии. Значит, при сжатии вещества каждый электрон занимает большой объём пространства.

Но по принципу неопределённости Гейзенберга нельзя одновременно знать и положение и импульс частицы. Получается, что чем меньше места остаётся для каждой частицы, тем менее точны для нас их импульс и скорость. То есть чем больше сжимается звезда, тем интенсивнее колеблются электроны, что и порождает давление наружу. Давление, так называемое, вырожденное, не даёт веществу звезды окончательно сколлапсировать. Таким образом, его плотность гораздо больше, чем у обычной звезды.

И что интересно, астрономы уже тогда нашли звёзды, подходящие под это описание. Одна из них — Сириус. Но объяснение Фаулера о слаженности электронов имеет предел: скорость их колебаний, конечно, может нарастать, но только до скорости света. А значит, их давления хватит, чтобы поддерживать звёзды до определённой массы, до предела Чандрасекара. После этого значения даже давление вырожденных электронов не устоит против гравитации.

Эддингтон эти рассуждения не впечатлил. Он открыто высмеял Чандрасекара и заявил, что должен быть общий закон природы, который запрещал бы звезде вести себя столь абсурдным образом. И действительно, учёные раскрыли механизм, благодаря которому звезды массивнее лимитов Чандрасекара могут избежать коллапса.

Когда звезда сжимается до размеров меньше белого карлика, электроны и протоны сливаются, что высвобождает нейтроны. Это тоже фермионы, но почти в 2000 раз тяжелее электронов, и давление вырожденных гораздо сильнее. Благодаря этому и живут нейтронные звёзды. В той среде царило убеждение, что даже если он, в точности, должен быть какой-то механизм, который не даст звезде коллапсировать в точку и образовать чёрную дыру, слишком уж возмутительно казалось допустить, что чёрные дыры существуют.

Но этому убеждению суждено было получить сокрушительный удар. В 1930 Роберт Оппенгеймер и Джордж Волков выяснили, что и у нейтронных звёзд есть предельная масса. Как бы сжато, уже ничто не остановит — они писали: сжатие будет продолжаться вечно. Но Эйнштейна это не убедило. В то время как Оппенгеймер заявлял, что звёзды могут коллапсировать до бесконечности, расчёты говорили, что на горизонте событий время застывает. И вероятно, этот предел ничто и никогда не пересечёт.

Получается, что либо мы чего-то не знаем, либо чёрных дыр не существует. Однако Оппенгеймер предложил другой вариант. По его мнению, наблюдать со стороны, как объект падает внутрь, невозможно, но если бы мы сами пересекли горизонт событий, то не увидели бы ничего странного, пролетели бы и даже не заметили.

Но как это возможно? Нам понадобится график пространства-времени для чёрной дыры. Слева сингулярность при R равном нулю, пунктирная линия при R равном 2M — это горизонт событий. Дыра стоит на месте, значит, эти линии во времени будут идти по прямой. Теперь давайте посмотрим, как будет вести себя свет с двух сторон от горизонта событий с учётом искривления пространства-времени.

Вспомним про конусы. Вдалеке свет как обычно распространяется под углом 45°. Но чем ближе к горизонту событий, тем меньше и меньше становится этот угол. У самого горизонта он настолько мал, что свет будет распространяться ровно вверх. За горизонтом событий все конусы развернуты. Давайте поближе рассмотрим лучи совсем рядом с горизонтом. Они подходят очень близко, но к горизонту так и не касаются. Они движутся по асимптоте, становятся всё ближе и ближе, но его не достигают. И они не теряются в бесконечности.

С точки зрения математики они попадают за горизонт и двигаются влево. Такая картина многих беспокоила. Того же Эйнштейна. Уравнения думали, если ничто не способно пересечь подобную границу, как тогда могут существовать чёрные дыры? Как бы они вообще сформировались?

Ну и что же это такое? Для начала важно понимать, что наш график — это проекция. Фактически это двухмерная карта четырёхмерного пространства-времени. Всё равно как если бы мы перенесли трёхмерную Землю на карту. При такой проекции неизбежно искажение. Способы точности. Поверхность просто не существует.

Зато разные карты могут пригодиться для разных целей. Например, если вам важно сохранить характеристики углов и очертаний для мореплавания, когда важно следить за направлением, берём проекцию Меркатора. Как раз к ней мы все привыкли. Её недостаток в том, что не соблюдаются размеры. Например, в этой проекции почти одинаковыми получаются Африка и Гренландия, хотя первая примерно в 14 раз больше второй. Проекция Гала Петерсона сохраняет относительные размеры, но искажает углы формы.

Похожим образом можно создать разные проекции четырёхмерном и изучить их свойства. Физическая реальность не меняется, меняется только способ её отображения на карте. По одной оси он отложил расстояние, по другой — время внешнего наблюдателя.

И вперёд кажется, это самый разумный подход. Правда, но оказалось, что если взять время падающего астронавта и преобразовать координаты, то сингулярность на горизонте событий и вся проблема решается. И оказывается, что в чёрную дыру вполне можно проникнуть. Из-за этого мы можем заключить, что никакой физической сингулярности на горизонте событий нет и появлялась она там только из-за неудачного выбора системы координат.

А вот другой способ представить себе, как это всё устроено. Пусть пространство как бы утекает в чёрную дыру, как будто льётся водопадом. Чем ближе, тем быстрее этот поток. Фотонам, которые спускает корабль, приходится плыть против течения, а делать это тем сложнее, чем ближе он к горизонту событий. Фотоны, которые корабль спустил почти с самого горизонта, едва вырываются на свободу, и времени на это уходит больше.

На горизонте событий пространство падает внутрь с той же скоростью, с которой летят фотоны. Если бы у него была ширина, там бы застревали фотоны, от всего, что когда-либо попадало в чёрную дыру. Но ширина горизонта бесконечно мала. Поэтому в действительности фотоны либо вырываются, либо падают внутрь. За горизонтом событий пространство течёт быстрее скорости света, и в конечном итоге всё оказывается в сингулярности.

Оппенгеймер был прав: снаружи невозможно увидеть, как объект влетает в чёрную дыру, потому что последняя точка, от которой фотоны долетят до наблюдателя, находится на самой границе горизонта событий. Но сами мы вполне могли бы пересечь горизонт и попасть в сингулярность. Нашим космическим водопадам вполне можно охватить три измерения, и тогда получится вот что. Модель, которая неплохо отражает то, как пространство изливается в статичную чёрную дыру. Спасибо Алессандра с канала S за визуализацию.

Модель для вращающейся чёрной дыры мы рассмотрим позднее. Если взять эту карту и адаптировать её так, чтобы все лучи с привычным нам углом 45° произошли, произойдёт нечто удивительное. Сингулярность чёрной дыры, бывший левый край, переместившись вверх, превратится в изогнутую линию. А раз на графике будущее всегда устремлено вверх, то получается, что сингулярность — это не точка в пространстве, а момент во времени. Последний момент времени для всего, что попадает в чёрную дыру. У нас сложилась диаграмма Крускала-Секера.

Однако это не полная картина. Тут показана лишь чёрная дыра за горизонтом событий и ближайший к нему участок Вселенной. Зато вот что можно сделать — сжать всю остальную Вселенную. Бесконечное прошлое, бесконечное расстояние, бесконечное будущее и изобразить её на карте, как будто смотрим на неё через самый мощный фишай-объектив в мире. И тогда мы получим диаграмму Роуза. Напомню: свет всегда под углом 45°, и будущее всегда направлено вверх. Бесконечное прошлое как бы сжато в нижнем углу, бесконечное будущее в верхнем, а бесконечное пространство уходит вправо.

Сингулярность чёрной дыры. Прямая линия наверху — это последний момент времени. Вот эти линии представляют какое-то отдаление от чёрной дыры. Сингулярность располагается на R равном нулю, а горизонт событий на R равном 2M. Вот тут R равен 4M, а здесь бесконечно далёкое расстояние. Пересекающие их линии показывают какой-то момент времени. Эта диаграмма позволяет легко понять, куда можно попасть и что на нас могло повлиять.

Например, в этой точке у нас полно разных возможностей. Можно полететь в чёрную дыру или направиться в бесконечность, и нам доступна информация из этой области. Но стоит переместиться за горизонт событий, как будущее сводится к падению на сингулярность.

ВС ещё можно получать информацию из остальной Вселенной, но отправить туда весточку нельзя. Теперь представьте, что оказались вот в этой точке. Она располагается на горизонте событий, и всё наше будущее в чёрной дыре. Но что для этого момента в прошлом? Если изобразить световой конус прошлого, то откроется вот эта область.

Новая, находясь в ней, можно посылать сигналы в нашу Вселенную, но обратно в эту область отправить ничего нельзя. Она никогда не окажется в нашем конусе света. Оттуда может что-нибудь прибыть, но нам внутрь не попасть — это противоположность чёрной дыры — белая дыра. Какого цвета белая дыра? Ну, как сказать, как бы, ну никакого цвета. Того, что оттуда вылетает, вопрос в том, что в ней находится и что из неё выходит.

Вот это мы вероятно и увидим. Там будет какой-то свет, какая-то масса, и всё это вылетит к нам наружу. Белую дыру представляют себе как чёрную, но развернутую обратно во времени. Туда ничего не падает, наоборот, извергается. Если у чёрной дыры есть своего рода мембрана — горизонт Шварцшильда, которая не выпускает ничего наружу, у белой дыры должно быть нечто противоположное.

ВС что находится внутри выбрасывается наружу. Там нет других вариантов. Теория относительности не диктует направления, в котором течёт время. Ничто в ней не говорит, что вот это будущее, а это прошлое. Занимаясь вычислениями, рассчитывая поведение объектов, мы сами решаем, в каком направлении у нас будущее.

Но исходя из чистой математики, это направление можно выбирать относительно свободно. Например, можно было бы направить время в противоположную сторону. Любое решение уравнений Эйнштейна можно перевернуть задом наперёд, и оно получится обратным во времени. Но это будет решение тех же уравнений. Кстати, на нашей диаграмме белая дыра выбрасывает всё вправо, но с тем же успехом она могла бы это делать и влево.

А что же там эта линия не на бесконечности? Значит, за ней должно что-то быть. Если нечто вылетает в этом направлении, оказывается, оно попадает в совсем другую вселенную, параллельную нашей. Можно предположить, что если бы мы попали в эту чёрную дыру, и кто-нибудь из другой Вселенной тоже, то мы вполне могли бы оказаться в одной и той же чёрной дыре.

Жаль только, что нас ждала бы одна и та же участь — упасть на сингулярность. Мне, наверное, хотелось бы разобраться, где искать эту параллельную вселенную. В математическом решении можно ткнуть пальцем за нашу Вселенную, а то, что тут уже к другой, не знаю. Понятен вопрос или нет? Да, мы же имеем дело с координатами.

Представьте, что кто-нибудь придумал систему координат для Земли, но только для её северного полушария. И вот мы смотрим на эти координаты, смотрим — и что бы мы тогда сказали? Что система координат вполне нормальная. Но чисто математически у широты может быть отрицательное значение. Система координат только положительна. Куда же делись отрицательные? А нам бы ответили: "Это ещё зачем здесь? Ведь нет Южного полушария".

И придётся на это возразить, что раз математически широта может быть отрицательной, нам бы проверить, нет ли чего там за экватором. Это, конечно, почти абсурдный пример. Мы ведь знаем, на какой планете живём. Но геометрия Вселенной нам известна плохо.

Координаты Шварцшильда покрывают все решения, как если бы мы разметили только Северное полушарие Земли. Те, кто предложил задуматься о том, что есть ещё и Южная, и более того, возможно, Земли две, не зря это назвали максимальным расширением. Логика такая: у нас есть некая математическая конструкция. До каких пределов мы можем расширить систему координат, которая у нас получилась с чёрной дырой по Шварцшильду, выходит, что есть другая вселенная со своим набором координат, независимым от нашей.

Кстати, хочу подчеркнуть, это простейшее из возможных решений Эйнштейна. Уже нашлось место для чёрной дыры, белой дыры и двух вселенных. Вот что получается. Если развернуть эту диаграмму так, чтобы с любого края она либо кончалась сингулярностью, либо уходила в бесконечность, здесь есть ещё одна интересная особенность. Посмотрите-ка сюда, на пересечение — это мост Эйнштейна-Розана. Чтобы его увидеть, нужно ещё раз поменять координаты.

Эта голубая линия представляет постоянное время в координатах Крускала и соединяет пространства двух вселенных. Если двигаться по ней справа налево, можно увидеть, как выглядит пространство-время вдали от горизонта событий. Оно практически плоское, но чем ближе к нему, тем больше оно искривляется. На пересечении этих линий мы окажемся на горизонте событий, и пройдя его, можно попасть в параллельную вселенную.

Это кротовая нора или червоточина. Гипотетически, таким образом, с помощью чёрных дыр можно было бы попасть из одной Вселенной в другую. Только гипотетически, потому что кротовые норы нестабильны во времени. Она чем-то похожа на мост: только сначала он длинный, потом укорачивается, а потом снова удлиняется. Поэтому, если его и переходить, то когда он короткий. Вот самое подходящее время, так ведь?

И вот мы ступаем на этот мост. И даже теоретически, со скоростью света скорость конечна, а мост вдруг растягивается. И всё, до другого конца мы не добежим. Том разрушение моста происходит так быстро, что успеть перебраться невозможно. Это очевидно, если посмотреть на диаграмму Пенроуза.

В одной Вселенной нет светового конуса, лучи которого попадали бы в другую. Единственный способ перебраться в соседнюю вселенную — это лететь быстрее света. Но, возможно, есть другой вариант. Шварцшильд нашёл решение для вращающегося массивного объекта. Далось совсем не так легко: физики очень старались, но прошло 10 лет с работы Шварцшильда, и ни у кого ничего не выходило.

Минул ещё десяток лет, потом ещё 20, и вот, наконец, Рой Кер представил решение уравнения Эйнштейна для вращающихся чёрных дыр. Оно гораздо сложнее решения Шварцшильда. К тому же в нём есть очень значительное отличие. Для начала, чёрная дыра устроена совсем иначе. Здесь в ней выделяются несколько слоёв. Во-вторых, теперь она не обладает сферической симметрией, потому что из-за вращения дыра растягивается на экваторе. Симметрия сохраняется только при вращении.

Алессандра с канала Science CCK смоделировал, что будет происходить вокруг такого объекта. Чёрная дыра тянет пространство вслед за собой, увлекая и нас, и частицы. Чем мы ближе, тем быстрее чёрная дыра влечёт пространство по спирали, пока оно не преодолеет скорость света. Затем мы оказываемся в первой из новых областей пространства — эргос.

Сколько бы мы не выжимали из своей ракеты, здесь невозможно остаться неподвижным относительно далёких звёзд. Пространство ещё не устремляется напрямую в чёрную дыру, и отсюда можно выбраться. Точка невозврата — дальше, это внешний горизонт событий. Пройдя который, нам останется только один путь внутрь.

Ближе к центру происходит что-то невероятное. Мы оказываемся в области, где снова можно свободно перемещаться. А значит, мы не обречены попасть в сингулярность. Мы оказались за внутренним горизонтом событий. Отсюда можно посмотреть на сингулярность. В простой чёрной дыре это точка, во вращающейся эта точка превращается в кольцо.

Там, в центре вращающейся чёрной дыры, с пространством-временем происходят всякие странности. И считается, в принципе, нам снова пригодится диаграмма Пенроуза, теперь для вращающейся чёрной дыры. Раньше сингулярность была представлена горизонтальной линией сверху. Теперь же она раскроется в стороны и явит нам новую область, очерченную внутренним горизонтом, в которой можно передвигаться, не попадая в сингулярность.

Но эти области не замыкаются, сингулярность не уходит в бесконечность. Должно быть что-то ещё. Если направиться в ту сторону, можно оказаться в белой дыре, которая вытолкнула вас из вселенной. Попадаете во вращающуюся чёрную дыру, вылетаете обратно через горизонт событий и вас выплёвывает из белой дыры другой вселенной.

И так можно повторять сколько угодно. Бесконечно продолжать эту диаграмму мы так и не сделали. Не одолели саму сингулярность. Разворачиваем ракету ровно в центр кольца и устремляя туда, время не заканчивается. Вместо этого мы оказываемся в какой-то Вселенной, в странной Вселенной, где гравитация не притягивает, а отталкивает. Это антивселенная.

Слишком чудно. Тогда, пожалуй, вернёмся обратно, сквозь сингулярность, во вселенную с нормальной гравитацией. Научная фантастика, правда? Но если смотреть на одни только решения этих уравнений и немного их достроить, как и получилось у Пенроуза, он увидел, что по форме тут можно соединить эти части.

То какой будет вывод? У нас получится бесконечное число вселенных, которые тут и там соединяются чёрными и белыми дырами. Хотя бы следуй. Но где же решится первым отправиться в чёрную дыру и проверить, правда это все или нет? Да уж, я бы не решился.

Так может ли мир, который описывают эти максимально расширенные решения Шварцшильда и Кера, существовать в действительности? Есть некоторые загвоздки. Чёрные дыры существуют вечно и в абсолютно пустых вселенных. Как вы и сказали, это решение чего-то вечного. Оно неограниченно уходит в прошлое и продолжается, не учитывая, например, формирование чёрной дыры. Только некое неизменное состояние.

Мне кажется, в этом отчасти заключается причина, по которой в нашей Вселенной мы нашли чёрные дыры, а белые — нет. Или пока нет? Или пока нет. Но я лично, я в достаточной степени уверен в том, что их не существует. В максимальном расширении решения Кера есть ещё одна проблема: электромагнитные и гравитационные возмущения, вызванные объектами или энергией, за всё время существования внешней Вселенной концентрируются вблизи внутреннего горизонта и создают на нём бесконечную плотность энергии.

Такие условия приводят к возникновению сингулярности, что перекрывает доступ за горизонт. Есть у меня подозрение (и не только у меня, но и у других), что этот горизонт станет сингулярностью. И тогда в эти вселенные уже не попасть. Вот так и исчезают белые дыры, кротовые норы, параллельные вселенные и антивселенная. Норы можно было бы путешествовать по космосу — они не имеют горизонта, так получится проходить в обе стороны. Они устойчивы, обладают рядом свойств.

Нам нужно создать несколько геометрий, допустимых с точки зрения теории относительности, которые теоретически могли бы соединять скоростными магистралями части одной или даже разной Вселенной. Только вот не задача. Для этого необходимо особый вид вещества с отрицательной плотностью энергии, иначе кротовая нора развалится. Но такое вещество противоречит законам физики. Поэтому я склонен предположить, что вряд ли оно существует.

Меня несколько беспокоит, когда говорят, что кротовые норы, как в фантастике, математически возможны. Вообще с математической точки зрения это так. Могут существовать всякие геометрии, но теория Эйнштейна — не только геометрия, но и уравнения поля. Если опираться на те свойства вещества, которые у него действительно есть, то кротовые норы нереальны, и мне кажется, аргументы тому очень убедительны.

Итак, с наибольшей уверенностью на основе актуальных знаний, могу сказать, что белых дыр, кротовых нор и параллельных вселенных не существует. И всё-таки, когда-то мы считали, что не существует чёрных дыр. Кто знает, какие открытия нас ждут? Ну, хотя бы одна-то Вселенная есть. Отлично! Почему бы тогда не быть двум? Переведено и озвучено студией Верт Дайдер.