Einstein, A., Podolsky, B., Rosen, N . Can Quantum-Mechanical Description of Physical Reality

Be Considered Complete? // Physical Review, 1935, 47, p . 777–780 .

Everett, H. Relative State Formulation of Quantum Mechanics // Reviews of Modern Physics,

1957, 29, p . 454–462 . Обсуждение с разных точек зрения см . в работах: Deutsch, D. The

Fabric of Reality: The Science of Parallel Universes—And Its Implications . New York: AllenLane,

1997; Albert, D. Z. Quantum Mechanics and Experience . Cambridge, MA: Harvard University

Press, 1992; Ouellette, J. The Physics of the Buffyverse . New York: Penguin, 2007 .

Обратите внимание на то, насколько важную роль играет в этой истории запутывание .

Если бы запутанности не было, то внешний мир все так же существовал бы, но альтерна-

тивы, доступные Китти, абсолютно не зависели бы от происходящего во внешнем мире .

В этом случае можно было бы совершенно спокойно приписать волновую функцию одной

только Китти . Вот и отлично; благодаря этому мы можем применять формальный подход

квантовой механики к индивидуальным атомам и прочим простым изолированным си-

стемам . Произвольные объекты не обязательно всегда запутаны с чем-нибудь еще; будь

это так, было бы невозможно получить сколько-нибудь полную информацию ни о какой

конкретной подсистеме нашего мира .

 

Ч а с т ь IV

Из кухни в Мультиленную

 

Г л а в а 12

Черные дыры: конец времени

 

Мой старый друг Время скоро погрузится

в тень .

Энн Секстон. Г-же Смерть, стоящей

у открытой двери

 

Стивен Хокинг — один из самых несгибаемых людей на Земле . В 1963 году, во

время работы над докторской диссертацией в Кембриджском университете

(Хокингу тогда был 21 год), у него диагностировали заболевание двигательных

нейронов . Прогноз был неблагоприятный: Хокингу сказали, что он вряд ли про-

живет долго . Проведя определенную переоценку ценностей, Хокинг решил не

останавливаться, а, наоборот, активизировать свою исследовательскую работу .

Результат нам всем известен: будучи на восьмом десятке, Хокинг остается самым

влиятельным специалистом по общей теории относительности после Альберта

Эйнштейна, а также является всемирно известным популяризатором физики .

Помимо всего прочего, Хокинг — неутомимый путешественник; каждый

год он проводит некоторое время в Калифорнии . В 1998 году, когда я был на-

учным сотрудником Института теоретической физики при Калифорнийском

университете в Санта-Барбаре, Хокинг посетил институт в рамках своего еже-

годного визита . Администратор института, ответственный за его прием, дал

мне простое задание — встретить Хокинга в аэропорту .

Как вы можете догадаться, встретить Стивена Хокинга в аэропорту — это

не то же самое, что встретить любого другого человека . Во-первых, это не просто

 

Глава 12 . Черные дыры: конец времени

 

347

 

«встреча»: Хокинг арендует специальный

фургон для перевозки своей инвалидной ко-

ляски, на вождение которого требуется спе-

циальная лицензия . Такой лицензии у меня,

конечно же, не было, и вождение было дове-

рено аспиранту — ассистенту Хокинга . Моя

миссия сводилась к тому, чтобы встретить их

в маленьком аэропорту Санта-Барбары и про-

водить до фургона .

Под «ними» я подразумеваю всю «сви-

ту» Хокинга: аспиранта-ассистента (обыч-

но это аспирант-физик, отвечающий за

транспортировку), других аспирантов, чле-

нов семьи, а также сопровождающих медсе- Рис . 12 .1 . Стивен Хокинг — человек,

стер . Но дело не ограничилось только про- внесший самый весомый вклад в изу-

водами до фургона . Хотя аспирант-ассистент чение взаимосвязи между квантовой

был единственным, кто имел право вести механикой, гравитацией и энтропией

фургон, Хокинг настоял, чтобы фургон на-

ходился постоянно при нем, а также пожелал пообедать в ресторане до того,

как отпустить аспиранта устраиваться в квартире . Это означало, что я должен

был следовать за ними на своей машине, а затем исполнить роль «челнока» —

забрать ассистента, а потом доставить его обратно . Месторасположение ре-

сторана было известно только самому Хокингу, общение же через его синте-

затор речи — довольно долгий процесс; мы пережили несколько напряженных

моментов, стоя посреди загруженной трассы, пока Хокинг объяснял, что мы

проехали ресторан и нам надо разворачиваться обратно .

Стивен Хокинг сумел достичь очень значимых результатов, работая в не-

вероятно трудных обстоятельствах, и причина его успехов проста: он никогда

не идет на компромисс . Он никогда не сокращает расписание своих поездок,

не соглашается обедать в другом ресторане, или пить менее качественный чай,

или умерить свое своеобразное чувство юмора, или чуть поменьше думать

о внутреннем устройстве Вселенной только потому, что он прикован к инва-

лидной коляске . Такая сила характера помогает ему и в реализации своих на-

учных устремлений, и в обыденной жизни .

В 1973 году Хокинг был выведен из равновесия . Яаков Бекенштейн, молодой

аспирант Принстонского университета, написал статью, в которой выдвинул

невероятное предположение: в черных дырах может содержаться огромная

энтропия .1 К тому времени Хокинг уже считался мировым экспертом по черным

 

 

348

 

Часть IV . Из кухни в Мультиленную

 

дырам, и он (по его собственным словам) сильно рассердился на Бекенштейна,

который (по мнению Хокинга) неправильно интерпретировал более ранние

результаты, полученные самим Хокингом .2 Хокинг решил наглядно показать

сумасбродность идеи Бекенштейна, начав с того, что если бы черные дыры

имели энтропию, то из этого бы следовало, что они должны испускать какое-то

излучение, но всем известно, что черные дыры «черны»!

В конце концов, конечно же, Хокинг удивил всех, включая себя самого .

Черные дыры действительно имеют энтропию, и при этом они действительно

испускают излучение, что можно показать, приняв во внимание определенные

квантово-механические тонкости . Как бы ни был упрям человек, законы при-

роды никогда не подчинятся его воле, и Хокинг оказался достаточно мудр,

чтобы принять радикальные следствия собственного открытия . В результате

он дал ученым-физикам наиважнейший ключ к пониманию связи между кван-

товой механикой и гравитацией и существенно углубил понимание ими при-

роды энтропии .

 

Черные дыры — это реальность

У нас есть веские причины полагать, что черные дыры реально существуют .

Конечно, мы не в состоянии увидеть их непосредственно — они достаточно

«темны», даже несмотря на доказательство Хокингом отсутствия их абсо-

лютной «черноты» . Однако мы можем наблюдать то, что происходит в их

окрестностях, а пространство вокруг черной дыры обладает достаточно

специфическими свойствами, чтобы мы могли с уверенностью утверждать,

что наблюдаем именно окрестности черной дыры . Некоторые черные дыры

образуются в результате коллапса очень массивных звезд, а такие звезды часто

имеют звезд-компаньонов, вращающихся вокруг главной звезды . Потоки газа,

испускаемые звездой-компаньоном, могут падать на черную дыру, образуя

вокруг нее аккреционный диск, который, в свою очередь, нагревается до

гигантских температур и испускает мощное рентгеновское излучение . Спут-

никовые обсерватории обнаружили множество источников рентгеновского

излучения, демонстрирующих все характерные особенности объектов по-

добного рода, в частности сильные потоки высокоинтенсивного излучения,

исходящие из небольшого участка космического пространства . У астрофи-

зиков нет другого удовлетворительного объяснения этих наблюдений, кроме

предположения о наличии там черных дыр .

Имеются также убедительные доказательства существования сверхмассив-

ных черных дыр в центрах галактик — их массы в миллионы раз превышают

 

Глава 12 . Черные дыры: конец времени

 

349

 

массу Солнца (хотя эти массы все равно составляют лишь небольшую часть

полных масс галактик, которые обычно превышают массу Солнца в сотни

миллиардов раз) . На ранних стадиях образования галактики эти гигантские

черные дыры поглощают все вещество вокруг себя, затягивая его мощнейшими

вихрями, которые мы наблюдаем как квазары . По мере прихода галактики к со-

стоянию равновесия эти процессы замедляются, и квазары «выключаются» .

Ученые почти уверены, в частности, что в центре нашего собственного Млеч-

ного Пути скрывается черная дыра массой около четырех миллионов солнечных

масс . Даже при отсутствии интенсивного излучения квазаров наблюдения за

звездами, находящимися в центре галактики, показывают, что эти звезды вра-

щаются строго по эллиптическим орбитам вокруг некоего невидимого объ-

екта . Можно заключить, что эти звезды находятся в гравитационном поле на-

столько плотного и массивного объекта, что он не может быть ничем, кроме

черной дыры, если, конечно, считать общую теорию относительности при-

менимой .3