Гипотеза белых дыр. Об устройстве Вселенной, гравитации и теории относительности - Карло Ровелли

Карло Ровелли

Гипотеза белых дыр

Об устройстве Вселенной, гравитации и теории относительности

Посвящается Франческе – моей спутнице в науке и мечтах

Самое прекрасное, что мы можем испытать, – это ощущение тайны. Она источник всякого подлинного искусства и науки. Тот, кто никогда не испытал этого чувства, кто не умеет остановиться и задуматься, охваченный робким восторгом, тот подобен мертвецу, и глаза его закрыты.

Альберт Эйнштейн

© А.К. Дамбис, перевод на русский язык, 2025

© Оформление. ООО «Издательство «Эксмо», 2025

Часть первая

1

Лиха беда начало. С первыми словами открывается космос. Словно первый взгляд девчонки, в которую я готов влюбиться: едва заметная улыбка разворачивает перед глазами целую жизнь. Я колебался, прежде чем приступить к написанию этой книги, словно собирался пройтись по лесу позади собственного дома в Канаде, еще не представляя, куда, собственно, пойду.

Вот уже несколько лет я занимаюсь изучением белых дыр – неуловимых младших собратьев черных дыр. Эта книга – о них. Сначала я постараюсь рассказать, как образуются черные дыры. Их на небе найдено уже несколько сотен. О том, что происходит на границе этих странных звезд – на горизонте, где время замедляется вплоть до полной остановки, а пространство как будто рвется на части. А после мы двинемся дальше, в те сокровенные глубины космоса, где теряет смысл понятие пространства, а время как будто поворачивает вспять. Где рождаются белые дыры.

Это рассказ о незавершенном приключении. Как всегда бывает в начале пути, я не очень-то представляю, куда заведет меня дорога. Не спросишь же сразу после первой улыбки, где будем жить вместе… Обдумываю план полета: прибываем на границу горизонта. Входим. Спускаемся до самого дна. Проходим сквозь него, как Алиса сквозь зеркало, – и выходим в белую дыру. Теперь зададимся вопросом: что будет, если время повернет вспять? Выйдем наконец, чтобы вновь узреть светила – всё те же наши звезды – спустя мгновение и несколько миллионов лет. Или – время прочтения нескольких страниц этой книги.

Следите за мной?

•

Марсель. Хэл стоит у доски в моем кабинете. Я сижу за столом, откинувшись на спинку большого кресла и, не отрываясь, гляжу на Хэла. Через окно льется ослепительный свет Средиземноморья. Так начинается мое приключение с белыми дырами.

Хэл – американец, по-моему, с небольшой примесью крови чероки. Возможно, именно она придает такую прелесть его блестящим идеям. Сейчас он преподает в колледже, но когда-то и сам был студентом. Деликатный, пунктуальный, со спокойными манерами очень взрослого парня, он пытается объяснить мне что-то, что до меня не доходит. Идею о том, что, возможно, происходит в черной дыре в самый момент завершения ее долгой жизни.

Вспоминаю его слова: уравнения Эйнштейна не меняются, если перевернуть время, – для получения «отскока» следует обратить время и «склеить» решения. Я запутался.

Потом я вдруг понимаю, что же он имеет в виду. Обалдеть! (Я итальянец, я не могу молчать, как чероки!) Иду к доске и черчу. У меня колотится сердце.

Подумав, Хэл соглашается: «Да, примерно так». Я: «Это черная дыра, которая внутри превращается в белую через квантовый туннельный эффект, а снаружи при этом может оставаться прежней». Он, еще немного поразмыслив: «Да. Не знаю… Как думаешь, это сработает?»

Получилось. Во всяком случае, в теории. С того разговора в ярком свете марсельского дня прошло девять лет. Я продолжал развивать гипотезу о возможности превращения черных дыр в белые, вовлекая все новых студентов и коллег. Эта идея и сейчас кажется мне очень красивой.

Хэл

Не знаю, верна ли она. Не знаю даже, существуют ли на самом деле белые дыры в реальном мире. Про черные дыры мы знаем многое – мы их наблюдаем, а вот белые дыры до сих пор никто не видел.

Когда я был аспирантом в Турине, теоретическую физику нам преподавал Марио Тонин. Он утверждал, что Бог каждую неделю читает знаменитый журнал Physical Review D, и если какая-нибудь из опубликованных там идей ему нравится, то – чик! – он реализует ее на практике, перенастраивая, если нужно, универсальные законы.

Если это так, то, Боже, сделай, чтобы черные дыры в конце концов превращались в белые!

•

Перечитываю предыдущие строки – рассказ о моем первом знакомстве с белыми дырами. Хочу объяснить все по порядку: что представляют собой объекты, о которых мы говорили с Хэлом, что мы о них знаем и чего не знаем, какую проблему мы пытались решить, в чем состоит идея Хэла, какие из нее вытекают следствия, что значит «перевернуть время» (это несложно) и что значит «у времени есть направление» (это немного посложнее)…

Следуйте за мной, и вместе мы дойдем до границы горизонта черной дыры, войдем в него, спустимся на самое дно, где пространство и время «исчезают», и, миновав его, выскочим в белую дыру, в которой время перевернуто, а оттуда – в будущее.

Итак, вперед, к белым дырам!

2

Вообще-то нет, давайте пока отправимся к черным дырам. Чтобы понять, что такое белые дыры, надо сначала получить ясное представление о черных. Так что же такое черная дыра?

Первым в этой области ошибается Альберт Эйнштейн. В 1915 году, после десяти лет безумных и отчаянных усилий, он публикует фундаментальные уравнения своей важнейшей теории – общей теории относительности, которую в наше время преподают во всех университетах мира.

А всего через несколько недель получает письмо от младшего коллеги – Карла Шварцшильда [1], который тогда служил лейтенантом в германской армии и умер через несколько месяцев от болезни, развившейся у него на восточном фронте. Письмо это заканчивается следующими прекрасными словами: «Как видите, война не слишком меня потрепала. Несмотря на тяжелые обстрелы, я смог выкроить немного времени и совершить прогулку по миру ваших идей». Прогулка по миру ваших идей!

Прогулка Шварцшильда по миру идей Эйнштейна происходила в перерывах между боями, среди трупов немецких и русских парней, зверски убитых из-за человеческого идиотизма, правившего бал (совсем как сейчас: умереть за передел границ – что может быть глупее?). Именно она принесла точное решение только что опубликованных Эйнштейном уравнений.

Эти уравнения (единственная формула в моей книжке «Семь этюдов по физике») дались