Книга: Физика с Хокингом. Ключевые идеи в популярном изложении
Назад: Взрывоопасная информация
Дальше: Формула на могиле Хокинга и игральные кости Бога

Чёрные дыры от большого взрыва?

Сомнительно, что это излучение Хокинга когда-либо можно будет измерить. В любом случае, мы не можем ждать, пока известные нам черные дыры испарятся – до тех пор пройдет гораздо, гораздо больше времени, чем нынешний возраст Вселенной.
Конец «обычных» черных дыр наступит в крайне отдаленном будущем. Однако, по мнению Хокинга и других ученых, черные дыры могли также возникнуть в результате случайных колебаний плотности в хаосе Большого взрыва. Эти так называемые первичные черные дыры могут быть крошечными, размером всего с протон (10-13 сантиметров), и тогда их продолжительность жизни будет намного короче, чем у руин темных звезд.
«Первичная черная дыра может быть меньше атомного ядра, но ее масса составит сто миллиардов тонн, что примерно равно массе горы Фудзияма. Она могла бы производить столько же энергии, сколько и крупная электростанция».
Возможно, мини-черные дыры и сегодня бороздят космос, испуская интенсивное гамма-излучение в качестве финального сигнала. Даже в черной дыре размером в тысячную долю миллиметра излучение Хокинга оказывается значительным. Она весит столько же, сколько Луна (около 1022 килограммов). Черные дыры размером с протон имеют массу небольшой горы (около миллиарда килограммов) и температуру в миллиард градусов по Цельсию. Они излучают не только фотоны, но также электроны и позитроны. Первичные черные дыры, которые в настоящее время испаряются, изначально имели массу 500 миллионов килограммов и образовались через IO 23 секунды после Большого взрыва. Гамма-телескопы, однако, до сих пор никаких признаков подобных мини-молний не обнаружили. Если они и существуют, то достаточно редко: они случаются не чаще одного раза в кубический световой год за столетие.
При особых обстоятельствах мини-черные дыры можно было бы создать даже в ускорителях частиц на Земле. Они были бы меньше одной тысячной диаметра протона и имели бы массу, примерно равную массе 5000 этих ядерных частиц. (Однако такие мини-дыры могли бы образоваться только при наличии по крайней мере двух дополнительных пространственных измерений размером более одного квадриллионного метра в дополнение к ширине, высоте и глубине. Но это пока только предположение.) Эти мини-дыры немедленно снова распались бы, поэтому они не представляли бы угрозы для Земли. Кроме того, им тогда пришлось бы образоваться в природе самостоятельно: посредством частиц космического излучения, которые постоянно бомбардируют атмосферу из космоса. Они содержат гораздо больше энергии, чем любое столкновение частиц в любом ускорителе частиц будущего.
Создание мини-черных дыр в лабораторных условиях не было бы опасным, но стало бы ярким событием в физике XXI века. Впервые квантовые гравитационные эффекты стали бы доступными, а ранее весьма спекулятивные теории о них могли бы быть проверены.

 

Было бы здорово создать черные дыры в лабораторных условиях. Они немедленно растворятся обратно в излучении Хокинга.
Поэтому нет никакой опасности, что они случайно поглотят землю! Но для этого потребуется слишком много энергии.

 

Кстати, даже космос должен производить излучение Хокинга, если он расширяется все быстрее. А именно это он и делает, как показали астрономические измерения с 1998 года. Но Хокинг не мог этого знать, когда он и Гэри Гиббонс вычисляли безумный квантовый эффект в 1977 году. Это была мысленная аналогия: если Вселенная быстро расширяется, у нее есть горизонт событий – как если бы она была обращенной внутрь черной дырой. И тогда излучение было бы очень слабым (примерно 10 29 Кельвина). Поэтому даже за бесконечное время Вселенная не сможет остыть до абсолютного нуля.
«Постоянно расширяющаяся Вселенная вела бы себя так, как если бы она имела эффективную температуру, как черная дыра».
Несмотря на то, что прямое измерение излучения Хокинга пока еще только дело будущего, косвенные указания на него имеются уже сегодня. Эффект должен быть заметен и в системах со «звуковым горизонтом», а не только со световым, например, на краю черной дыры. Подобные звуковые горизонты могут быть созданы в сверххолодных квантовых системах, состоящих из нескольких атомов, так называемых конденсатах Бозе-Эйнштейна, и даже в потоках воды в ванне. На самом деле уже имеются первые экспериментальные доказательства того, что такие горизонты имеют слабое излучение. Однако не совсем ясно, что именно означают подобные эффекты в системах «аналоговой гравитации», как их называют ученые.

 

Быстрые течения могут генерировать своего рода излучение Хокинга без какой-либо гравитации, в принципе, даже в ванне. Уже имеются первые экспериментальные доказательства такого эффекта.
Назад: Взрывоопасная информация
Дальше: Формула на могиле Хокинга и игральные кости Бога