Шрифт:
Физический термин для объекта, поглощающего абсолютно весь падающий свет, — чёрное тело [77] . Ко времени лекции Скиамы в моём университете в Нью-Йорке физики давно знали, что чёрные дыры — это чёрные тела. Лаплас и Митчел догадывались об этом в восемнадцатом веке, а шварцшильдовское решение эйнштейновских уравнений это доказало. Свет, попадающий под горизонт чёрной дыры, полностью поглощается. Горизонты чёрных дыр — чернейшие из чёрных объектов.
77
Полностью этот термин звучит как «абсолютно чёрное тело». Автор использует сокращённый вариант. — Прим. перев.
Но вот чего никто не знал до открытия Хокинга, это того, что чёрные дыры имеют температуру. Прежде, если спросить у физика: «Какая температура у чёрной дыры?» — первой реакцией, вероятно, было бы: «Чёрные дыры не имеют температуры». Вы могли бы возразить: «Ерунда. У всего есть температура». Небольшое размышление тогда привело бы к ответу: «О'кей, чёрные дыры не обладают теплотой, так что у них температура абсолютного нуля — наинизшая возможная». Фактически до Хокинга все физики утверждали, что чёрные дыры — это чёрные тела, но чёрные тела с нулевой абсолютной температурой.
Сегодня некорректно говорить, что чёрные дыры не испускают никакого света. Возьмите закопчённый котелок, разогрейте его до нескольких сотен градусов, и он начнёт светиться красным. Ещё горячее — и свечение станет оранжевым, затем жёлтым и, наконец, ярким голубовато-белым. Любопытно, что, согласно определению физиков, Солнце является чёрным телом. Как странно, скажете вы: трудно вообразить что-то более далёкое от чёрного, чем Солнце. И действительно, поверхность Солнца испускает огромное количество света, но она ничего не отражает. Это делает его для физика чёрным телом.
Охладите горячий котелок, и он станет светиться в невидимом инфракрасном свете. Даже самые холодные объекты испускают немного электромагнитного излучения, если только не находятся при абсолютном нуле.
Но излучение, испускаемое чёрными телами, — это не отражённый свет; оно порождается колебаниями и столкновениями атомов, и, в отличие от отражённого света, его цвет зависит от температуры тела.
То, что объяснил Деннис Скиама, было удивительно (и казалось в то время немного сумасшедшим). Он говорил, что чёрные дыры — это чёрные тела, но они не находятся при абсолютном нуле. Каждая чёрная дыра имеет температуру, зависящую от её массы. И формула этой зависимости была на доске.
Он рассказал и ещё об одной вещи, в некотором смысле самой поразительной. Раз чёрная дыра обладает теплотой и температурой, она должна испускать электромагнитное излучение — фотоны — точно так же, как и горячий чёрный котелок. Это означает, что она теряет энергию. Согласно эйнштейновской формуле E=m•c2, энергия и масса — это в действительности одно и то же. Так что если чёрная дыра теряет энергию, она также теряет и массу.
Вот мы и подошли к кульминационному пункту рассказанной Скиамой истории. Размер чёрной дыры — радиус её горизонта — прямо пропорционален массе. Если масса убывает, значит, размер чёрной дыры уменьшается. Так что, излучая энергию, чёрная дыра съёживается, пока не станет размером не больше элементарной частицы, и тогда она исчезает. Согласно Скиаме, чёрные дыры испаряются, подобно лужам в летний день.
На протяжении всей лекции, по крайней мере той части, что я застал, Скиама ясно давал понять, что не он является автором этих открытий. «Стивен говорит то», «Стивен говорит это»… Но, несмотря на слова Денниса, к концу лекции у Меня сложилось впечатление, что безвестному студенту Стивену Хокингу просто посчастливилось оказаться в нужное время в нужном месте, чтобы попасть в исследовательский проект Денниса. Для известного физика обычное дело — многократно упоминать на лекции яркого студента. Была идея блестящей или безумной, для меня было естественно предполагать, что она исходит от более крупного учёного.
В тот вечер я был глубоко не прав с этим допущением. Мы с Оге и ещё несколько преподавателей физического факультета позвали Денниса на ужин в замечательный итальянский ресторан в квартале «Маленькая Италия». За едой Деннис всё рассказал нам о своём замечательном студенте.
На самом деле Стивен вовсе не был студентом. Когда Деннис говорил о «своём студенте Хокинге», это было примерно в том смысле, в котором гордый отец нобелевского лауреата может говорить «мой мальчик». К 1974 году Стивен был восходящей звездой в мире общей теории относительности. Он и Роджер Пенроуз сделали огромный вклад в эту науку. Лишь в силу моего глубокого Неведения я мог подумать о нём как об обычном студенте у знаменитого научного руководителя.
Под добрую итальянскую еду и отличное вино я слушал потрясающую историю, удивительнее всякого вымысла, о молодом гении, который прославился лишь после того, как у него выявили неизлечимое изнурительное заболевание. Блестящий, но невыразимо эгоцентричный и поверхностный аспирант — Деннис говорил, что его чаще можно было увидеть разгуливающим навеселе со своими пьющими приятелями, чем изучающим физику, — Стивен получил диагноз «боковой амиотрофический склероз», или болезнь Лу Герига. Заболевание быстро прогрессировало, и ко времени нашего ужина Хокинг был уже почти полностью парализован. Но, хотя он не мог писать уравнения и был едва способен общаться, он боролся со своим медицинским роком, одновременно блистая фейерверком замечательных идей. Прогноз был печальным. Болезнь Лу Герига — это брутальный убийца, и, по всем расчётам, Стивен уже пару лет как должен был быть мёртв. Между тем он вовсю отрывался, радостно (выражение Скиамы) революционизируя физику. Тогда рассказ Денниса о том, как Стивен смело противостоит невзгодам, казался преувеличением. Но, зная Стивена почти двадцать пять лет, я бы сказал, что это очень точное описание.