Шрифт:
c=3•108
G=6,7•10– 11
H=7•10– 34
k=1,4•10– 23
Рассмотрим случай звезды с массой в пять раз больше солнечной, которая в конечном счёте коллапсирует в чёрную дыру. Её масса в килограммах будет:
M=1031
Если подставить все эти числа в формулу Хокинга, получится, что температура чёрной дыры составляет 10– 8 градусов Кельвина. Это очень низкая температура — всего десять миллиардных градуса над абсолютным нулём! В природе нет ничего столь холодного. Межзвёздное и даже межгалактическое пространство намного теплее.
Ещё более холодные чёрные дыры находятся в центрах галактик. Будучи в миллиард раз массивнее звёздных чёрных дыр, они в миллиард раз больше и в миллиард раз холоднее. Но можно представить себе и гораздо меньшие чёрные дыры. Допустим, какой-то катаклизм сжал Землю. Её масса примерно в миллион раз меньше массы звезды. Получившаяся чёрная дыра будет иметь колоссальную температуру — около 0,01 градуса над абсолютным нулём: намного теплее звёздной чёрной дыры, но всё равно ужасно холодно — холоднее жидкого гелия и намного холоднее замёрзшего кислорода. Чёрная дыра с массой Луны разогреется уже до 1 градуса Кельвина.
Но рассмотрим теперь, что происходит, когда чёрная дыра испускает хокинговское излучение и испаряется. По мере уменьшения массы чёрная дыра сжимается, а её температура растёт. Со временем чёрная дыра становится горячей. К тому моменту, когда её масса становится с большой валун, температура вырастет до миллиарда миллиардов градусов. А при достижении планковской массы температура поднимется до 1032 градусов. Единственное место и время, когда во Вселенной могла быть подобная температура, — это самое начало Большого взрыва.
Расчёты Хокинга, показывающие, как испаряются чёрные дыры, — это настоящее чудо изобретательности. Я думаю, что к тому времени, когда их следствия будут вполне поняты, физики станут рассматривать их как начало великой научной революции. Ещё слишком рано точно предсказывать, чем обернётся эта революция, но она затронет очень глубокие вопросы: природу пространства-времени, роль элементарных частиц и загадки происхождения Вселенной. Учёные задаются вопросом: принадлежит ли Хокинг к числу величайших физиков всех времён и каково его место в этой иерархии. Тем, кто сомневается в величии Хокинга, я просто предлагаю прочитать его статью 1975 года «Рождение частиц чёрными дырами».
Но как бы Стивен Хокинг ни был велик, по крайней мере однажды он сбился с пути, и именно с этого началась Битва при чёрной дыре.
Часть II
Неожиданная атака
10
Как Стивен потерял свои биты и не знал, где их найти
В моём изложении событий есть что-то неправдоподобное — следовательно, я допустил ошибку.
83
Из рассказа «Случай в интернате», цит. по: Артур Конан Дойл. Записки о Шерлоке Холмсе. — М.: ACT; Хранитель, 2007.
В газетах порой пишут, что иракская война тянулась дольше Второй мировой. Журналисты, конечно, имели в виду, что война в Ираке была продолжительнее периода активного участия Америки во Второй мировой войне, которая началась осенью 1939 года и закончилась лишь в 1945-м. Американцы склонны забывать, что ко времени атаки на Перл-Харбор шёл уже третий год войны.
Возможно, я допускаю ту же эгоцентричную ошибку, говоря, что Битва при чёрной дыре завязалась в 1983 году, в мансарде у Вернера Эрхарада. Атака Стивена на самом деле началась в 1976 году, однако не бывает сражения без противника. Его нападение было в основном проигнорировано, хотя это и была прямая атака на один из самых надёжных принципов физики — закон, утверждающий, что информация никогда не исчезает, или, в краткой форме, закон сохранения информации. Ввиду его исключительной важности для всего дальнейшего изложения давайте рассмотрим закон сохранения информации ещё раз.
Информация навсегда
Что означает уничтожение в применении к информации? В классической физике ответ прост: информация уничтожается, если в будущем теряются следы прошлого. Как ни удивительно, это может происходить даже в случае детерминистических законов. Чтобы показать это, давайте вернёмся к трёхсторонней монете, с которой мы играли в главе 4. Три стороны монеты обозначались Р, О и Б (решка, орёл и боковая сторона). В той главе два детерминистических закона я описал следующими диаграммами:
Оба закона обладают свойством детерминистичности, так что, каково бы ни было состояние монеты, можно с полной уверенностью указать её следующее и предыдущее состояния. Сравним это с законом который описывается следующей диаграммой:
или формулой
Р=О О=Р Б=О
В словесной формулировке: если в один момент монета лежит решкой, то в следующее мгновение она ляжет орлом. Если она лежит орлом, то ляжет решкой. Если же она лежит на боку, то в следующий момент ляжет орлом. Данное правило совершенно детерминистично: с чего бы вы ни начали, будущее предопределено этим законом. Допустим, к примеру, начальное состояние было Б. Дальнейшая История полностью предопределена: БОРОРОРОР О… Если мы начнём с Р, то история будет: РОРОРОРОРОР О… Если же в начале будет О, то мы получим историю: ОРОРОРОРОР О…