Книга: Физика с Хокингом. Ключевые идеи в популярном изложении
Назад: Черные дыры не черные
Дальше: Чёрные дыры от большого взрыва?

Взрывоопасная информация

Горизонт событий классической черной дыры никогда не сужается. Он может только расти, если черная дыра что-то поглотит. Хокинг доказал это в рамках общей теории относительности. Затем Яаков Бекенштейн заметил сходство с законом термодинамики, согласно которому энтропия чисто статистически может только увеличиваться (или оставаться постоянной в равновесии). Энтропия – это физическая мера беспорядка системы. Бекенштейн также выяснил, что энтропия черной дыры пропорциональна площади ее горизонта событий. Это звучит абстрактно, и это так и есть. Но за этой идеей скрывалось огромное количество взрывоопасного материала – в буквальном смысле, как осознал Хокинг в 1973 году.
Черные дыры, как и все системы в природе, должны обладать энтропией: чем они больше, тем больше в них энтропии. Но то, что имеет энтропию, имеет и температуру. А все, что имеет температуру, должно выделять тепло. Это означает, что черные дыры не полностью черные, а выделяют излучение, пусть и небольшое. В 1974 году Хокинг сделал сенсационное заявление, сначала на лекциях, а затем и в научной публикации: черные дыры постепенно испаряются и в конечном итоге должны даже взорваться! Это открытие – вместе с его исследованиями сингулярности Большого взрыва – принесло Хокингу мировую известность среди физиков и навсегда останется важной вехой в истории науки. Его результатом стала первая, пока еще предварительная связь между общей теорией относительности, квантовой физикой и термодинамикой – тремя фундаментальными областями физики, которые ранее были в значительной степени разделены. В конечном счете, утверждал Хокинг, квантовые эффекты на горизонте событий извлекают энергию из гравитационного поля черной дыры.
Вывод Хокинга: чем меньше и менее массивны черные дыры, тем больше их излучение. Их температура обычно ничтожно мала, в случае звездной черной дыры она не превышает даже одной десятимиллионной градуса абсолютного нуля, что соответствует минус 273 градусам по Цельсию. (В настоящее время черные дыры получают гораздо больше, чем теряют, от более теплого на три градуса космического фонового излучения.) Но если пространство будет продолжать расширяться вечно, а Вселенная может расти до любого возраста, то по мнению Хокинга все черные дыры в конечном итоге испарятся!
Энергия финального взрыва черной дыры огромна, ее можно сравнить с одновременной детонацией десяти миллионов атомных бомб, каждая из которых имеет взрывную силу в одну мегатонну. Для звездной черной дыры это займет более 1066 лет, а для сверхмассивной черной дыры в центре галактики это может занять даже до 10100 лет (число со ста нулями!). Но это произойдет. И тогда рана, которую гравитационный коллапс нанес пространству-времени, вероятно, полностью заживет.
«Большой взрыв похож на взрыв черной дыры, только он произошел в несравненно больших масштабах. Если мы поймем, как черные дыры создают частицы, мы сможем понять, как Большой взрыв создал все во Вселенной».
Назад: Черные дыры не черные
Дальше: Чёрные дыры от большого взрыва?