По следам бесконечности
Шрифт:
Если масса звезды превосходит полторы солнечные массы, то сжатие продолжается и дальше. Звезда теряет устойчивость. Взрываются остатки ядерного горючего, сохранившиеся в поверхностных слоях, — со звезды срывается ее внешняя оболочка. Происходит явление, получившее название вспышки Сверхновой.
Если же масса сжимающейся звезды превосходит солнечную примерно в 2–3 и более раз, то согласно теории тяготения даже при огромной плотности спрессованного вещества, достигающей плотности атомного ядра, упругость прижатых друг к другу частиц не может остановить катастрофического сжатия. Вот тогда-то и возникает гравитационный коллапс.
Но все это — лишь
— В процессе сжатия, — говорит Новиков, поясняя спроектированную на купол зала схему, — напряженность ноля тяготения на поверхности, коллапсирующего тела растет, и наступает момент, когда вторая космическая скорость, то есть скорость освобождения от притяжения сжавшейся звезды, оказывается равна скорости света.
И тогда возникает поразительная ситуация. Ни одна частица, ни один луч света не может преодолеть огромного притяжения и вырваться изнутри подобного образования наружу. Пространство сколлапсированного объекта как бы «захлопывается», и для внешнего наблюдателя он перестает существовать.
Это и есть «черная дыра».
Так как при коллапсе масса звезды не меняется, сохраняется ее статическое гравитационное поле. И хотя сколлапсировавшая звезда как бы исчезает из нашего мира, в действительности она продолжает взаимодействовать с окружающими объектами своим полем тяготения.
Как подчеркивают Я. Зельдович и И. Новиков, общая кривизна пространства в больших масштабах и замкнутость или бесконечность Метагалактики зависят от плотности всех видов материи, в том числе и «застывших звезд».
Астрономические расчеты показывают, что в нашей Галактике примерно 30 процентов звезд обладают массами достаточно большими, чтобы их существование закончилось гравитационным коллапсом. Исходя из этого можно приблизительно оценить число «черных дыр», уже имеющихся в нашей Галактике. Возможно, их не меньше миллиарда.
Но если во Вселенной могут происходить те удивительные явления, о которых только что говорилось, то возникает один любопытный вопрос.
Если Вселенная конечна и замкнута, нельзя ли, двигаясь по лучу света, совершить кругосветное, или, точнее, «круговселенное», путешествие, подобное путешествию вокруг Земли, то есть путешествие с возвращением в исходную точку? Разумеется, вопрос ставится чисто абстрактно, ибо при этом приходится отвлекаться от времени, необходимого для осуществления подобного замысла и технических возможностей.
Если бы материя была распределена в пространстве равномерно, так сказать, «равномерно» размазана по всему пространству, то путешествие, о котором идет речь, в принципе, вероятно, оказалось бы возможным. И, направив какой-нибудь супертелескоп в противоположную точку небесной сферы, мы, возможно, могли бы увидеть самих себя.
Но в неоднородной Вселенной наша «прямая» линия будет испытывать многочисленные местные искривления и вряд ли вернется к месту старта. Дело обстоит еще сложнее. На нашем пути могут встретиться многочисленные черные дыры с их могучим притяжением и другими пространственно-временными сюрпризами, которые способны сделать дальнейшее путешествие просто невозможным.
Таким образом, если бы мы даже и располагали необходимым временем и соответствующими техническими средствами, «круговселенное» путешествие оказалось бы куда более сложным делом, чем путешествие вокруг Земли. И не только круговселенное, по даже просто полет в намеченную точку мирового пространства.
Нельзя ли,
Поскольку пространство Вселенной также искривлено, естественно возникает вопрос: нельзя ли воспользоваться подобным же способом и для путешествий по Вселенной? Кстати, им широко пользуются современные писатели-фантасты на страницах своих произведений.
Но все дело в том, что для путешествия «напрямик» из одной точки экватора в противоположную нам пришлось «проколоть» Землю, иными словами, выйти из двумерного пространства земной поверхности в трехмерное.
Чтобы «проколоть» искривленное мировое пространство, нам надо было бы выйти в следующее — четвертое измерение. Но, увы, пространство, в котором мы живем, хотя и искривлено, но трехмерно. И потому ускоренный метод космических путешествий, о котором идет речь, хотя и заманчив, но, к сожалению, навсегда, видимо, остается уделом лишь научной фантастики, возможно, было бы точнее сказать — ненаучной фантастики.
От парадоксов к парадоксам
Как мы уже могли убедиться, путь к решению особо сложных естественнонаучных проблем нередко идет через преодоление всякого рода парадоксов.
«Порвалась связь времен» — в величайшей тревоге восклицает шекспировский Гамлет. Но если бы датский принц был диалектиком, он понимал бы, что именно тогда, когда рвется «связь времен», — цепь привычных причин и следствий, — создаются наиболее благоприятные условия для прогресса, для скачка в неизвестное.
Парадокс в науке, то есть явление, противоречащее привычным теориям и представлениям, — почти всегда сигнал о неведомых возможностях, указание на хорошо замаскированную природой потайную дверцу, за которой открываются совершенно новые пути в неизвестное.
«Расправившись» с парадоксами классической физики, теория относительности принесла с собой новые, не менее удивительные.
Если во Вселенной действительно существуют «черные дыры» и замкнутые области пространства, то в этих областях могут происходить совершенно поразительные вещи.
Об одной из таких возможностей рассказывают в своей книге «Релятивистская астрофизика» Я. Зельдович и И. Новиков.
Оказывается, коллапсирующее тело, которое для внешнего наблюдателя вошло внутрь сферы Шварцшильда [13] , уже не может вновь расшириться так, чтобы выйти из-под этой сферы к тому же наблюдателю, который видел ее сжатие.
Для этого наблюдателя все, что следует за тем моментом, когда тело прошло через критический радиус, является абсолютно недоступным.
13
Сферой Шварцшильда для данного тела называется такая сфера, оказавшись внутри которой это тело начинает катастрофически сжиматься.