Хокинг был прав. Учёные сделали «чёрную дыру» и проверили знаменитую теорию

Фото © NASA © AP Photo/Matt Dunham, FILE

Знаменитый физик ещё в середине 70-х заявил, что не всё бесследно исчезает за горизонтом событий. Чтобы проверить это, исследователи создали собственную «чёрную дыру» прямо в лаборатории. Спокойно, туда никто не провалился и не провалится. Это подтвердил нам ведущий сотрудник Института ядерных исследований РАН Вячеслав Докучаев, который знал Хокинга лично.

А между прочим, излучение Хокинга — это не совсем излучение Хокинга. Да простят нас его поклонники, но это как минимум излучение Грибова­ — Хокинга. Да-да, англичанина все знаем, а наш соотечественник широко известен почему-то в куда более узких кругах. Звали его Владимиром Наумовичем, и он, с вашего позволения, ещё до Хокинга отстаивал теорию о том, что чёрные дыры при всей своей черноте кое-что всё-таки излучают.

В 1973 году прославленный физик из Великобритании приехал в Советский Союз, где его носили на руках — и не только потому, что гость был настоящим гением, а ещё и потому, что нигде не было пандусов.

Я носил его на руках по лестницам Кремлёвского дворца, когда он посещал там концерт. Я нёс его, а проходивших мимо посетителей приходилось просить помочь поднять коляску, она была очень тяжёлая из-за аккумулятора

Вячеслав Докучаев, профессор Института ядерных исследований

Профессор Докучаев рассказал, что в конце 70-х — начале 80-х годов Хокинг бывал в СССР каждый год и увлечённо беседовал с ещё одним советским коллегой — Яковом Зельдовичем, у которого тоже была идея об испарении чёрных дыр. Британец за неё ухватился, довёл до ума и через год поведал об этом миру. Так что, можно сказать, речь идёт об излучении Грибова — Зельдовича — Хокинга.

У любого научного достижения есть предвестники. Зельдович в каком-то смысле подтолкнул Хокинга к этому решению, когда обнаружил, что любое вращающееся тело должно спонтанно излучать частицы и при этом замедляться

Вячеслав Докучаев, профессор Института ядерных исследований

Вот. Со справедливостью разобрались. Теперь к делу. Что же это вообще такое? Начнём с чёрной дыры. Откуда она берётся? Как вариант, в неё может превратиться какая-нибудь звезда после своей смерти. Всё в ней схлопывается и сжимается, а в таком плотном сгустке притяжение становится настолько мощным, что перестаёт выпускать даже свет. И долгое время считалось, что уж если что попало в цепи её гравитации, то шансов выбраться никаких. "Поверхность", если можно так выразиться, этого жуткого пылесоса называют горизонтом событий, что там происходит внутри — это науке неизвестно, наука ещё пока не в курсе дела. А проверять это экспериментально как-то не очень хочется. Тем более рассказать-то как? Информация тонет безвозвратно.

Внутри чёрной дыры пространство становится временем, а время — пространством. Очень возможно, что там целые вселенные, что это порталы в параллельные миры

Вячеслав Докучаев, профессор Института ядерных исследований

Могущество чёрных дыр самую малость поколебала квантовая механика. Ведь жителям этого микромира сам чёрт не брат. Попытки поймать их в ловушку, как нас с вами, им просто смешны. Эти частицы прекрасно себя чувствуют в той пустоте, которую мы наивно считали вакуумом. На самом деле там творится что-то невообразимое. Частицы возникают, исчезают и проходят через препятствия, непреодолимые с точки зрения нормальной науки. И вообще хоть какого-то здравого смысла.

В квантовой механике частицы — это не твёрдые шарики, а волны. По-настоящему это просто волны, просто из-за маленькой длины волны мы их воспринимаем как частицы. Поэтому они вполне могут проходить через препятствия

Вячеслав Докучаев, профессор Института ядерных исследований

В общем, выяснилось, что возле этого самого горизонта событий квантовые частицы любят прогуливаться не поодиночке, а парами. С собой берут свои полные противоположности, античастицы. К примеру, электрон обязательно захватит приятеля–позитрона. Он такой же, как электрон, только положительно заряжен, а не отрицательно. Казалось бы, дополняют друг друга. Но вступать в такой союз под самым носом у чёрной дыры, как ни крути, не лучшая идея. Один из двоих проваливается. Но другому удаётся спастись. И это один вариант природы данного излучения.

Но есть и второй, ещё более фантастический, по которому частицы вырываются прямо изнутри чёрной дыры. Как? Проходят по невидимому "туннелю". Эффект так и называется — квантовое туннелирование. По словам Вячеслава Докучаева, это явление давно стало частью нашей повседневной жизни, в любом транзисторе происходит.

Если вы будете биться о стену, то в принципе квантовая механика сможет вам дать ответ, когда вы сквозь неё пройдёте, просто вам потребуется время возраста Вселенной. А квантовой частице хватит мгновения

Вячеслав Докучаев, профессор Института ядерных исследований

Вот этот трюк и решили проверить в Израильском техническом университете. Профессор Джефф Штейнхауэр вместе с целой командой совершил маленькое чудо в своей лаборатории: они сотворили свою "чёрную дыру", вернее её "акустическую" версию. Почему акустическую? Потому что в роли частиц света — фотонов — выступили кванты звука — фононы.

Взяли рубидий и охладили почти до абсолютного нуля, а абсолютный ноль —это у нас –273 градуса, если что. То есть ничего холоднее во всей Вселенной не существует. И хотя на первый взгляд кажется, что в таком состоянии любую материю сковывает насмерть, на самом деле оказывается, что внутри этого конденсата атомы носятся со сверхзвуковой скоростью. Вокруг этого вихря возникает своеобразный горизонт событий, и скрывшиеся за ним звуковые волны назад уже не возвращаются. Но главное, что около него с частицами звука происходит именно то, что вещал Хокинг о частицах света: возникают пары, одну затягивает в пучину, а другая "уносит ноги". Получается такое музыкальное излучение Хокинга.

Это достаточно далёкая от теории Хокинга вещь, я лично не считаю это её подтверждением. Это как сравнение с воронкой, в которую стекает жидкость, и вот часть волн при этом выходит наружу, то есть по аналогии. Но эффект Хокинга намного сложнее

Вячеслав Докучаев, профессор Института ядерных исследований

И, наконец, самое главное: зачем нам, собственно, всё это нужно? Задавать такой вопрос учёным, честно говоря, совестно — ими движет только жажда познания. Для них ничего важнее нет. Именно это любопытство меняет наши представления о мире.

Когда Ньютон открыл закон всемирного тяготения, люди тоже спрашивали, какая польза от этого открытия. А через сто лет капитаны английских кораблей благодаря этому открытию смогли определять координаты без компаса, а Англия стала владычицей морей

Вячеслав Докучаев, профессор Института ядерных исследований

Практическое применение излучению Хокинга на сегодняшний день найти трудно. Но ведь это на сегодняшний. Кто знает, может, мы научимся управлять силами гравитации или, скажем, вырабатывать электричество из энергии чёрной дыры. Кстати, сам мистер Стивен говорил, что в принципе ничего невозможного в этом нет.

Источник