Черные мини-дыры - конец света или начало новой науки?

Бытует мнение, что у ученых не все дома. Однако кинематографические образы, начиная с доктора Калигари и заканчивая доктором Зло, имеют с действительностью мало общего: если не считать редких безобидных чудаков, ученых, которые и вправду не в себе, можно пересчитать по пальцам. Но культурные стереотипы сломать непросто. Особо впечатлительные личности уверены, что среднестатистический экспериментатор только и думает, как бы уничтожить все человечество.

Здесь речь идет о мирных научных исследованиях, призванных пополнять копилку человеческого знания. В наше время, когда проекты проходят согласование в многочисленных инстанциях, а любая нештатная ситуация грозит закончиться судебным разбирательством, экспериментаторы, как правило, делают все возможное, чтобы не подвергнуть общество опасности. Людям свойственно ошибаться, но кто-кто, а ученые, пожалуй, всегда отличались осторожностью. Забудем на минуту про образ «безумного профессора». Когда вам попадается в газете новость о химическом выбросе, что, скорее всего, будет говориться о его причинах: авария на промышленном предприятии или провалившийся научный эксперимент? Осмелюсь предположить, что вероятнее первое.

Впрочем, ни для кого не секрет, что в военное время отдельным ученым поручались гораздо более рискованные эксперименты. Желание противостоять тем ужасам, которые приносит с собой война, полностью меняет дело. Участники «Манхэттенского проекта», например, осознавали, насколько мощное и разрушительное оружие они создают и готовятся испытать. Никто не брался говорить наверняка, чего ждать от «Тринити», первой атомной бомбы (на плутонии), разорвавшейся в местечке с подходящим названием Хорнада-дель-Муэрто («Дорога мертвых»), штат Нью-Мексико. Ограничится ли взрыв пределами пустынного плато или, выйдя из-под контроля, распространится, возможно, на весь мир и вызовет неисчислимые жертвы?

Накануне ядерных испытаний Ферми всем, кого не смущал его черный юмор, предлагал держать пари: запустится ли цепная реакция, которая испарит атмосферу, или нет. Участники должны были выбрать, исчезнет ли вся Земля или только Нью-Мексико. Сейчас, конечно, волосы дыбом встают, когда подумаешь, что люди пошли на эксперимент, который мог оказаться роковым для планеты в целом. Не говоря уже об апокалипсических шутках физиков, оставляющих весьма смешанные чувства.

Сегодня мы знаем, что первая бомба осветила небо, как «тысячи солнц» (сравнение принадлежит Оппенгеймеру, который, в свою очередь, позаимствовал его из Бхагавад-гиты, священной книги индуизма). Но мир она, конечно, не уничтожила. От взрыва осталась воронка глубиной около 3 м и диаметром свыше 700 м, а его мощность составила примерно 20 килотонн, то есть 20 000 тонн в тротиловом эквиваленте.

Взрывы практически никогда не измеряются в ТэВах, просто потому, что эта единица соответствует несравнимо меньшему количеству энергии. Ничто нам, однако, не мешает перевести одни единицы в другие. В таком случае в атомном взрыве «Тринити» выделилось 5х10²⁰ ТэВ. Это пятерка с двадцатью нулями - по-истине астрономическое число, равное, например, числу звезд в миллиарде галактик среднего размера. Получается, даже самая несовершенная атомная бомба производит гораздо больше энергии, чем любое из вышеописанных столкновений на ускорителе.

Буквально через несколько недель после первых ядерных испытаний в атомных взрывах погибли японские города Хиросима и Нагасаки, а вместе с ними ушла в прошлое и Вторая мировая война. С наступлением атомного века человечество лишилось покоя. А что, если ошибка в вычислениях, многократно усиленная опрометчивыми политическими решениями, приведет к концу света? Масла в огонь подливали и такие блестящие ученые, как Эдвард Теллер и Герман Кан, спокойно обсуждая, какие из новых типов ядерного оружия дают больше жертв.

Отдушиной в этой насыщенной паническим страхом атмосфере стали фильмы ужасов. Воображаемую угрозу вторжения пришельцев оказалось морально легче воспринять, чем реальную опасность, исходившую от нас самих. Первых, судя по фильмам, можно было, сплотившись, одолеть, а со второй было даже неизвестно, как бороться. Живой пример - картина 1958 г. «Капля» про разбухающую тварь, прибывшую из космоса. По незатейливому сюжету вместе с упавшим метеоритом на Землю попадает желеобразный организм с непомерным аппетитом. Поглощая очередной «обед», капля каждый раз увеличивается в размерах. Вскоре она достигает необъятной величины и рыщет по местному кинотеатру и кафе в поисках закуски из человечины. Люди в панике разбегаются от незваного прожорливого гостя, но в один прекрасный момент приходит герой (в исполнении Стива Маккуина) и замораживает пришельца огнетушителем.

Если устроить опрос на тему, какие астрономические объекты смогли бы сыграть роль капли, первую строчку, несомненно, заняли бы черные дыры, компактные остатки массивных звезд. Представьте, вот такое небесное тело незаметно проникает в кинозал, засасывает всех зрителей, толстеет и идет искать себе добычу дальше. Впрочем, есть в этом стереотипе зерно истины. Если черная дыра находится, например, в двойной системе, она может своим гравитационным полем оттягивать вещество со своей еще светящейся соседки и со временем набирать массу. В этом процессе нет ничего загадочного или необычного. Разве что черная дыра образует потенциальную яму с более крутыми склонами. В астрономических наблюдениях это перетекание замечают по излучению, которое испускается веществом, падающим на черную дыру.

Физика черных дыр покоится на эйнштейновской общей теории относительности. В 1915 г., едва Эйнштейн успел поставить точку в своей теории гравитации, немецкий физик Карл Шварцшильд, служивший тогда на русском фронте Первой мировой войны, выписал одно из точных решений. Он разрешил уравнения Эйнштейна для статического однородного шара без вращения и определил пространственную геометрию вокруг него. Так называемое решение Шварцшильда описывает поле тяжести простейших, сферически симметричных небесных тел. Оно дает точную картину того, как шар из некоторого вещества, скажем, звезда или планета, прогибает пространство-время и вынуждает пролетающие тела следовать по искривленным траекториям. Улетит тело, останется на орбите или упадет, зависит от его скорости: больше она второй космической, необходимой, чтобы вырваться из гравитационных тисков, или меньше. Если у тела не хватает скорости, как, например, у истощившей весь запас топлива ракеты, ему суждено рухнуть.

У решения Шварцшильда есть одна любопытная черта, которая сначала считалась математическим казусом, но потом привлекла к себе внимание астрономического сообщества. Дело в том, что у достаточно плотных тел появляется воображаемая сферическая граница - горизонт событий - с удивительным свойством: если нечто под нее попало, оно уже не сможет выйти обратно, даже свет. Оказывается, на горизонте событий вторая космическая скорость сравнивается со скоростью света. Поэтому никакое тело не может ее достигнуть и улететь. Такие неизменно темные сверх-компактные объекты Джон Уилер в 60-х гг. окрестил черными дырами. Они представляют собой проколы в ткани пространства-времени, являя собой астрономические «преисподние».

Наличие недоступных областей пространства заставляет задуматься о том, каковы законы физики в этих укрытиях. Соблюдаются ли под горизонтом событий те же физические принципы, что и снаружи? Как об этом узнать, если никому не дано заглянуть внутрь, а потом, вернувшись, рассказать об увиденном? Уилера особенно волновало, что происходит с неупорядоченной материей, когда она достигает той точки, откуда нет пути назад? Согласно давно известному второму закону термодинамики энтропия замкнутой системы в естественных условиях либо сохраняется, либо возрастает. Энтропия - это мера беспорядка или количества отработанного материала в системе. Таким образом, в естественных условиях упорядоченная энергия неизменно превращается в отработанный материал (например, пожар делает из аккуратных насаждений груду пепла), но нет способа полностью превратить все отходы снова в топливо. Никто, правда, не сказал, что второй закон термодинамики можно применять к Вселенной в целом. Тем не менее Уилер не находил себе места: как это так, мы выкидываем мусор в черную дыру, он там бесследно исчезает, а доля упорядоченной энергии во Вселенной при этом возрастает! Может быть, черные дыры - это пластические хирурги космологии, умеющие искусно скрыть возрастные изменения и провести Вселенной омоложение?

В 1972 г. ученик Уилера Якоб Бекеннггейн предложил элегантное решение проблемы энтропии черной дыры. По представлениям Бекенштейна, развитым впоследствии Стивеном Хокингом, любая энтропия, привнесенная упавшим в черную дыру веществом, отзывается увеличением площади горизонта. То есть когда энтропия немного возрастает, горизонт событий черной дыры становится чуть-чуть шире. Набухание черных дыр, следовательно, относится к тем самым возрастным изменениям.

Как продемонстрировал Хокинг, из теории Бекенштейна следует потрясающий вывод о конечной судьбе черных дыр. Хотя из-под горизонта ничто не может выйти не будучи разрушенным,

Хокинг высказал гипотезу, что черные дыры теряют свою массу за счет излучения. Удивлению астрофизиков не было предела. Но так называемое хокинговское излучение является следствием одного из умозаключений Бекенштейна. Он не только определил, что такое энтропия черных дыр, но и показал, что у них есть температура. А поскольку все в природе, нагретое до некоторой температуры, - от лавы до звезд, светится (в видимых или невидимых лучах), Хокинг отсюда заключил, что и черные дыры должны излучать. Чтобы частицы могли обойти препятствие, которое представляет собой горизонт событий, приходится предположить, что они совершают квантовое туннелирование. Примерно так же, как альфа-частицы сбегают из ядра в обход ядерных сил. Частицы будут целую вечность вытекать едва сочащимися струйками, слишком слабыми, чтоб нам их наблюдать. Чем тяжелее черная дыра, тем ниже ее температура и тем дольше она испаряется. Скажем, прежде чем полностью «выкипит» черная дыра, образовавшаяся в результате коллапса звезды с массой в десять раз больше, чем у Солнца, пройдет 10⁷⁰ (единица с семьюдесятью нулями) лет. Здесь даже сравнивать с возрастом Вселенной бесполезно. Столь большое время жизни пока не позволяет зарегистрировать хокинговское излучение в прямых наблюдениях.

Черные дыры полегче испарятся быстрее. Но возникает задача, как их получить, потому что механизм звездного коллапса здесь уже не работает. Звезды солнечной массы, например, оканчивают свою жизнь не в виде черных дыр, а в виде тусклых белых карликов. Давление внутри них предотвращает дальнейшее сжатие, и такие звезды, застряв на полпути к черной дыре, просто-напросто постепенно остывают.

Как бы то ни было, в решении Шварцшильда о минимальной массе черной дыры ничего не говорится. Однако есть выражение для радиуса Шварцшильда (расстояния от центра до горизонта событий), включающее в себя массу материи, неважно, сколько ее. Чем легче тело, тем меньше у него радиус Шварцшильда.

Скажем, у черной дыры вдесятеро тяжелее Солнца этот радиус составит около 30 км, то есть она спокойно поместится на территории штата Род-Айленд. Если б некая мощная сила смогла бы загнать Землю под ее радиус Шварцшильда, наша планета оказалась бы размером с жемчужину. Человек, сжатый до своего радиуса Шварцшалъда, был бы в миллиарды. раз меньше атомного ядра. Да уж, о прямых измерениях здесь говорить не приходится.

В 2001 г. Савас Димопулос вместе с физиком из Браувовскоги университета Грегом Лэндсбергом. опубликовали вызвавшую много толков статью, в которой утверждали, что черные мини-дыры, может быть, удастся зарегистрировать на БАК. Их радиус Шварцшильда должен быть порядка планковской длины, то есть порядка 10^-33 см - почти в триллион миллиардов раз меньше атомного ядра. Взяв за основу теории с большими дополнительными измерениями, соавторы оценили, что БАК будет штамповать около 10 млн таких черных дыр в год. БЭП в свое время выдавал примерно столько же Z-бозонов.

Димопулос и Лэндсберг подчеркивали, что если бы на БАК обнаружились черные мини-дыры, они бы послужили тонким инструментом для установления количества дополнительных измерений и, подтвердив утечку гравитонов в параллельную Вселенную, сыграли бы на руку гипотезе о мире на бране. Все потому, что масса этих миниатюрных компактных объектов определяется числом пространственных измерений. А так как хокинговское излучение истощает легкие тела быстрее, крошечные черные дыры стремительно распались бы на какие-нибудь частицы, которые, возможно, удалось бы зарегистрировать. В идеале это позволило бы досконально изучить процесс квантовою испарения и разобраться с идеей о дополнительных измерениях.

На сегодняшний день черные мини-дыры пока остаются лишь теоретической догадкой. Если уж с черными дырами звездного происхождения пока не все понятно, то что говорить об их гипотетических уменьшенных копиях. Димопулос и Лэндсберг предупредили в своей статье, что их вычисления основаны на «полуклассических предпосылках», имеющих место на зыбкой границе между общей теорией относительности и некоторыми моделями квантовой гравитации (в частности, теории струн и М-теории). «Поскольку могут возникнуть неизвестные струнные поправки, - пишут авторы, - наши результаты не более чем приближенные оценки»⁹¹.

Раз у нас такие туманные представления о том, как себя ведет гравитация на самых коротких расстояниях, где в свои права вступает квантовая механика, сразу и не угадаешь, какие теоретические предсказания в итоге окажутся верными. Прелесть детекторов АТЛАС и CMS в том, что они многоцелевые. Собранный ими фактический материал будут обрабатывать научные группы со всего света, которые попытаются дать ответ на вопрос, какой гипотезе он лучше всего соответствует. Но до тех пор черные мини-дыры остаются чисто умозрительной, хоть и будоражащей воображение, возможностью.

Если черные мини-дыры и почтят своим присутствием коллайдер, они вряд ли успеют вступить во взаимодействие с окружающей средой. Собственно, и взаимодействовать особо не с чем: точки столкновения герметично упакованы и погружены в чистейший вакуум, а температура поддерживается на уровне нескольких кельвинов. Едва из кварков двух сталкивающихся протонов образуется черная дыра, как она тут же распадется на элементарные частицы. Всю свою недолгую жизнь она проведет вдали от других тел и, будучи немногим тяжелее атомного ядра, не сможет оказать на них сколько-нибудь заметного влияния. О ее рождении не возвестят ни фейерверки, ни даже вспышка на экране. Единственный способ узнать, что в недрах БАК в течение считаных мгновений существовала черная мини-дыра, - выполнить тщательный анализ данных, который займет далеко не один месяц.

Психологическое восприятие опасности не всегда отвечает реальному положению вещей. Некая экзотическая угроза кажется нам страшнее, чем те риски, которым мы подвергаемся каждый день. Людей не интересует, сколько человек ежедневно оступаются, спускаясь по лестнице, и поскальзываются на мокром полу, пока беда не настигает их самих или их близких. Но вот образ черной мини-дыры, прожорливой, как капля из одноименного фильма, вызывает в них беспокойство, тем более беспричинное, что шансы ощутить на себе воздействие такого тела, особенно если оно крошечного размера, невероятно близки к нулю.

В 2008 г. Уолтер Вагнер и Луис Санчо подали иск в окружной суд американского штата Гавайи. Они хотели в судебном порядке добиться приостановления работы БАК до тех пор, пока не будет проведена всесторонняя оценка опасности, которую может нести Земле ускоритель. Среди ответчиков числились Министерство энергетики США, «Фермилаб», ЦЕРН и Национальная научная организация. Из решения, уместившегося на 26 страницах, следовало, что суд отклоняет претензии истцов, поскольку данный вопрос находится вне сферы его компетенции.

Вагнер, сам специалист в ядерной физике, возглавляет инициативную группу «Граждане против Большого адронного коллайдера». В ее задачи входит информировать мир о возможных сценариях конца света. Один из них - рождение черных минидыр, которые будут устойчивее, чем мы думаем. Например, предполагает активист, хокинговское излучение по какой-то причине окажется слабым или его вообще не существует. В конце концов, его же никто никогда не видел, говорит Вагнер. Выжившая черная мини-дыра либо, как нейтрино, пройдет Землю насквозь, либо будет захвачена земным гравитационным полем. Развивая эту мысль, Вагнер продолжает: дыра застрянет в ядре нашей планеты и начнет заглатывать окружающее вещество, постепенно разбухая все больше и больше и угрожая прекратить наше существование. Санчо и Вагнер пишут в своей жалобе: «В конечном итоге в эту растущую черную мини-дыру провалится вся Земля, а на ее месте появится черная дыра средних размеров, вокруг которой по-прежнему будут обращаться Луна, искусственные спутники, МКС (Международная космическая станция) и т. д.»⁹².

Этот апокалипсический сценарий во многом повторяет катастрофу, описанную Дэвидом Брином в фантастической повести «Земля» 1990 г. Действие книги перенесено в 2038 г., когда ученым удается создать миниатюрную черную дыру, которая однажды случайно ускользает из магнитной ловушки. Вгрызаясь в земную плоть, она грозит отправить в свое чрево всю планету. На ненасытное чудовище объявляется охота. Если его не поймать, человечество ждет неминуемая гибель.

Противники БАК призывают не ждать, пока грянет гром. По их мнению, если есть хоть малейшая вероятность, что черная дыра уничтожит мир, зачем идти на этот риск? Надо исключить любую угрозу не после, а до того, как закрутится протонная рулетка. Можно было бы откликнуться на этот призыв, если бы черные мини-дыры и правда были способны, как прожорливая тварь из «Капли», достичь опасных для Земли размеров. Однако ни в одной научно обоснованной теории нет и намека на такое развитие событий.

Вагнер и его соратники обеспокоены также тем, что БАК может породить «страпельки», конгломераты частиц с равным количеством верхних, нижних и странных кварков. Как гласит гипотеза странной материи, эти образования при некоторых условиях устойчивее, чем обычное ядерное вещество. Подобно тому, как под действием температуры сырое яйцо становится крутым, коллайдер может поспособствовать слиянию кварков в сгустки. И тогда, как говорится в иске Санчо с Вагнером, «благодаря большей, чем у нормального вещества, устойчивости они начнут поглощать обычную материю, превращая ее в странную в составе все более крупной “страпельки”. Частота актов слияния будет катастрофически нарастать, пока вся Земля не станет одной гигантской “страпелькой”»⁹³.

Еще активисты пугают мировую общественность магнитными монополями, магнитами не с двумя, а с одним полюсом, северным либо южным. Если вы разломите намагниченный брусок пополам, то получите два магнита поменьше, причем у каждого будет как северный, так и южный полюс. Что бы ни случилось, полюса всегда идут в магните парами. У монополей же всего один полюс. Эти объекты впервые рассмотрел в 30-х гг. Дирак. Сегодня они играют ключевую роль в некоторых теориях Великого Объединения (ТВО). В эксперименте монополи ни разу не наблюдались, однако часть теоретиков считают, что причина тому - их большая масса, а значит, они могут появиться среди продуктов столкновений на БАК.

Санчо и Вагнер пришли к выводу, что БАК способен породить два тяжелых монополя, один северный, другой южный. Взаимодействуя с обычным веществом, они, не исключено, станут катализаторами определенных процессов, предсказываемых ТВО, и вынудят протоны к распаду. Кроме того, допустим, что запускается цепная реакция, и протоны, а вместе с ними и атомы один за другим разваливаются. В конце концов вся голубая планета превращается в безжизненный шар из продуктов распада, на котором уже ничто не напоминает о былом благоденствии.

История с «Тринити» заставляет нас задаться вопросом, а не делают ли в этот самый момент сотрудники ЦЕРНа ставки на то, какой именно из этих, прямо скажем, нерадостных исходов нас ждет? Может статься, они прям на обеденном перерыве гадают: что - черные дыры, «страпельки», монополи или какой-нибудь еще монстр - проглотит французскую землю, как утренний тост, что продырявит швейцарские горы, сделав из них подобие сыра, а потом устремится в Болонью, чтобы играючи исполосовать ее и дальше продолжить свое всепожирающее шествие? А вдруг это не вся правда и ученые молчат о подлинной угрозе, которую несет Земле величайший в мире коллайдер?

С другой стороны, ЦЕРН славится своей открытостью. Секретность противоречила бы его главному предназначению. Исидор Раби, принимавший участие в «Манхэттенском проекте» и присутствовавший на первом ядерном испытании, основал ЦЕРН, чтобы европейцы после войны могли вернуться к мирной, гражданской науке и развивать ее совместными усилиями. Он подчеркнул, что в ЦЕРНе не будет атомных реакторов и ни одно из сделанных там открытий не будет засекречено, дабы пресечь все попытки использовать результаты исследований в неблаговидных целях.

Не чуждые черного юмора, церновские ученые подчас находят в ажиотаже вокруг черных дыр повод для развлечений. Заговорщически подмигивая друг другу, они как бы дают друг другу знать, что сидят не иначе как на пороховой бочке, которая того и гляди взорвется, а потом, как ни в чем не бывало, садятся дальше писать программы. «[Мои друзья] знают: я не какой-то там злой гений, решивший покончить с этим миром», - говорит аспирантка Джулия Грей⁹⁴.

Теоретики тем не менее в курсе, что квантовая неопределенность таит в себе исчезающе малую, но ненулевую вероятность самых разнообразных исходов. Но есть ли смысл о них беспокоиться? Если все же так случится, что квантовые кости лягут неудачно (хоть это, повторяем, и невероятно), то, по словам Нимы Аркани-Хамеда, «из Большого адронного коллайдера, не исключено, полезут чудища, которые нас слопают»⁹⁵.

Несмотря на беззаботность многих своих сотрудников, сам ЦЕРН, не желая портить безоблачные и основанные на честности отношения с рядовой публикой, относится к любым причинам для общественного беспокойства со всей серьезностью. Вряд ли руководству Центра хотелось бы, чтобы люди думали, будто в его тоннелях и лабораториях творится нечто ужасное.

Хотя в 2003 г. ЦЕРН выпустил исчерпывающий отчет, в котором указывалось, что ни черные мини-дыры, ни «страпельки», ни магнитные монополи не представляют опасности, в июне 2008 г. организация решила повторно проработать этот вопрос. Свежий отчет подтвердил полученную ранее оценку риска. В нем перечислена масса убедительных аргументов в пользу того, что микроскопические черные дыры, «страпельки» и монополи, даже если они и существуют, не таят в себе угрозу для земной цивилизации.

Например, про крошечные черные дыры в отчете говорится, что благодаря законам сохранения они будут неустойчивы. Согласно максиме «все, что не запрещено, разрешено», если черная мини-дыра образовалась из элементарных частиц, она на них же может и распасться. То есть вне зависимости от того, насколько верны наши представления о хокинговском излучении, мини-дыры обязаны распадаться.

Кроме того, так как обсуждаемые микроскопические черные дыры получаются от столкновений протонов, велика вероятность, что они будут заряжены положительно, а значит, будут отталкиваться от всех положительных зарядов на Земле. Им придется изрядно попотеть, чтобы подойти к атомному ядру хоть сколько-нибудь близко. Но даже если предположить, что они останутся целыми и невредимыми и как-то справятся с силами электрического отталкивания, вещество будет падать на них за счет гравитационного притяжения безумно медленно. Короче говоря, любая капля, прибывшая из Лилипутии в БАК, долго в этом мире не задержится. Обречены они, а не мы.

«Страпельки», подчеркивают авторы отчета, если и появятся, то, скорее, в столкновениях тяжелых ионов, а не протонов. На самом деле отдельные теоретики ожидали их появления еще на Коллайдере релятивистских тяжелых ионов (КРТИ), открывшемся в 2000 г. в Брукхейвене. Между прочим, Вагнер подавал иски и против этого коллайдера, добиваясь запрета на его функционирование, впрочем, неудачно. Однако на КРТИ ни одной «страпельки» замечено не было. На расположенные поблизости пляжи Хэмптона по-прежнему слетаются богатые и знаменитые, которых сюда манит рассыпчатый песок и ласковые волны, знать не знающие о странной материи. Раз уж «страпельки» не родились там, где их больше всего ждали, имеет ли смысл беспокоиться об их появлении в не самом приспособленном для этого месте?

Есть основания полагать, что «страпельки», неожиданно затесавшиеся в продукты столкновения, окажутся весьма неустойчивыми. Они должны разрушаться при температурах гораздо ниже тех, что достигаются в столкновениях ионов. Авторы сравнивают рождение стабильной «страпельки» в таких неблагоприятных условиях с «приготовлением льда в топке».

Как указано в отчете 2008 г., монополи были исследованы во всех деталях еще в предыдущем обзоре. Если им все же удастся нарушить целостность протонов (весьма гипотетический сценарий, предсказываемый некоторыми ТВО), максимум, что произойдет: монополь съест пару-тройку кубических сантиметров вещества и, питаемый энергией распадов, выстрелит в космос, не причинив никому вреда. Он разве что может оставить крошечную пробоину в детекторе БАК в память о своем мимолетном присутствии.

Наконец, рассуждая об опасности черных дыр, «страпелек», монополей и прочих высокоэнергетичных монстрах, комиссия приводит свой, пожалуй, самый надежный аргумент. Если бы какой-нибудь из упомянутых сценариев конца света имел место, он бы уже давно реализовался в космических лучах. В космических лучах энергия на порядки превосходит тот порог, который может достигнуть БАК или любой другой коллайдер. «С момента образования Земли, - цитируем, - ее поверхность подвергалась бомбардировке более чем 3 х 10²² космическими частицами с энергиями 10¹⁷ эВ и выше, что не уступает энергии БАК. Это означает, что Природа на сегодняшний день провела на Земле около 100 000 экспериментов, эквивалентных экспериментам на БАК. При всем при том планета до сих пор существует»⁹⁶.

Если заверений ЦЕРНа нам мало, может быть, нас успокоит отсутствие предупреждающих сигналов из будущего. Как утверждают российские математики И.Я. Арефьева и И.В. Волович, не исключено, что энергии БАК хватит, чтобы в пространстве-времени образовались проходимые кротовые норы, связывающие нас с будущим. Тогда, если бы БАК нес человечеству угрозу, ученые будущего, наверное, послали бы нам предупреждение, как в научно-фантастическом романе Грегори Бенфорда «Панорама времени». Или, если уж на то пошло, они бы, как в «Мосте Эйнштейна», попытались бы изменить ход истории и сделать так, чтобы БАК никогда не вступил в строй.

Проходимая кротовая нора - это решение уравнений общей теории относительности, которое описывает удаленные друг от друга, но связанные между собой части пространства-времени. Подобно черным дырам, кротовые норы возникают, когда вещество настолько мнет ткань Вселенной, что появляется глубокая гравитационная яма. Но поскольку в кротовой норе присутствует гипотетическая фантомная (или экзотическая) материя с отрицательной массой и энергией, тела взаимодействуют с этим объектом иначе. Веществу, падающему в черную дыру, суждено быть раздавленным силами тяготения, а вот проходимая кротовая нора благодаря фантомной материи открывает телам проход, и они через «горловину» пространства-времени могут попасть в другую область Вселенной. Проще говоря, если черная дыра - это шредер, то проходимая кротовая нора - принтер.

В конце 80-х ученые заметили, что в некоторых типах проходимых кротовых нор возможны особые траектории, называемые замкнутыми времениподобными кривыми (ЗВК), которые позволяют путешествовать назад по времени. ЗВК - это гипотетические петли в пространстве-времени: развиваясь вперед по времени, какое-нибудь событие в конце концов замыкается на свое собственное прошлое. Чем-то напоминает собаку, гоняющуюся за своим хвостом. Будь у нас достаточно крупная кротовая нора, смельчаки, пролетев (например, на космическом корабле) вдоль всей петли, смогли бы попасть в любой момент времени в прошлом. Если, конечно, на тот момент ЗВК существовала. А через маленькие кротовые норы проходили бы только частицы, и мы могли бы обмениваться информацией с более молодыми копиями самих себя.

Арефьева и Волович предполагают, что в энергетическом котле БАК сварится зелье из кротовых нор, которые откроют нам канал связи с будущим. Об этом экспериментаторы, видимо, смогут догадаться по странным сообщениям на своих компьютерах с датами, относящимися к далекому будущему. А может быть, их ящики с электронной почтой будут ломиться от спама, рассылаемого компаниями, которым только предстоит быть учрежденными.

Научная фантастика полна парадоксов, к которым приводят машины времени. Речь идет о нарушении причинности, принципа, гласящего, что причина предшествует своему следствию. Например, представьте: инженер БАК получает письмо от ученых будущего, которые с помощью кротовых нор, созданных на коллайдере, научились слать в прошлое четкие сигналы. В этом письме потомки нас предупреждают, что в случае запуска родится частица, которая начнет уничтожать Землю. Получив известие, руководство ЦЕРН решает отказаться от БАК. Но тогда первый вариант развития событий прервется! Как же ученым будущего удалось послать нам сообщение? Получается, следствие (остановка ускорителя) либо опередила причину, либо никакой причины вовсе не было.

В таких вот парадоксальных ситуациях очень пригодились бы параллельные вселенные. Всякий раз, когда информация, вещи или люди перемещаются назад по времени, Вселенная - в духе многомировой интерпретации - расщепляется на несколько копий, причем следствие в одной ветке может предшествовать своей кажущейся причине в другой ветке, не вступая в противоречие со здравым смыслом.

Сегодня львиную долю ученых, занимающихся физикой высоких энергий, волнуют гораздо более насущные проблемы, чем мифические всемирные катастрофы и возможность передачи сигналов в прошлое. Когда имеешь дело с таким сложным прибором, каким является БАК, и думаешь, как бы его потом усовершенствовать, все абстрактные измышления меркнут на фоне практических соображений. Детекторы БАК состоят из множества узлов, каждый из которых сам по себе чудо человеческой мысли, - учитывая, что некоторые из них подчас должны функционировать в экстремальных условиях (для примера вспомним о сверххолодных магнитах), можно себе представить, как трудно избежать в этой системе сбоев.

Если в перерывах между попытками выжать все из передовых технологий у увлеченного элементарными частицами физика и бывает время подумать о будущем, то он наверняка задумывается о будущем своей отрасли. Как результаты, полученные на БАК, - каковы бы они ни были - повлияют на развитие физики элементарных частиц? Насколько общество будет лояльно к одной из самых дорогих научных дисциплин в вопросах поддержки и финансирования? С учетом этой неопределенности справедливо ли привлекать в физику высоких энергий молодых исследователей? Что в этой области науки будет происходить через несколько десятилетий?