За последние несколько лет черные дыры убедительно доминировали в научных и популярных дискуссиях о космологии и природе Вселенной. Для многих людей эти странные объекты, которые настолько плотно упаковывают материю в небольшое пространство, что ничто не может избежать силы их гравитации, являются самыми захватывающими вещами в космосе.
Хотя некоторые физики начали предсказывать существование черных дыр сто лет назад, благодаря теории относительности Эйнштейна, потребовались многие десятилетия астрономических наблюдений, чтобы превзойти математику и предоставить убедительные доказательства того, что Вселенная на самом деле содержит огромное количество черных дыр. Еще 20 лет назад многие ученые сомневались в ее реальности; Сегодня почти каждый убежден не только в их существовании, но и в том, что они играют существенную роль в формировании звезд и галактик и даже в общем распространении материи в космосе.
Сейчас научные спекуляции сосредоточены на объектах, которые представляют собой гипотетическую противоположность черным дырам: белых дырах, в которые материя не может войти, но в конечном итоге уйдет. Главой скальперов является Карло Ровелли, итальянский физик-теоретик, который также является мастером научной фантастики.
Ровелли Белые дыры Он исследует предмет в своем фирменном стиле, сочетающем в себе поэзию, художественную литературу, философию и сложную физику, что ставит его в авангарде новой инновационной волны авторов, доносящих науку до широкого читателя. Мы руководствуемся Данте Божественная комедия А также теория относительности и квантовая механика. Этот небольшой том, должно быть, самая необычная книга, опубликованная крупным ученым в этом году.
«Гипотеза о том, что черные дыры могут становиться белыми… кажется мне очень красивой. Я не знаю, верна ли она», — пишет он обезоруживающе. — «Никто никогда не видел белую дыру. До настоящего времени.»
Прежде чем углубиться в белые дыры, Ровелли исследует черные дыры, которые впервые были изображены в 2019 году. Они образуются, когда материал, из которого состоят массивные звезды или центр галактики, падает сам на себя, пока гравитация не одолеет другие фундаментальные силы, которые поддерживают его стабильность. Компоненты материи находятся далеко друг от друга. После этого даже свет не мог уйти.
Ровелли заимствует язык Данте, чтобы описать геометрию пространства внутри черной дыры, «там, в слепом мире». Точнее, уравнения Эйнштейна показывают, что черная дыра — это не шар или сфера, а скорее воронка, которая со временем становится длиннее и уже. Ниже находится так называемая сингулярность, «последняя глубина и самое темное логово. Самое дальнее от рая, что окружает все», как Данте описывает глубочайший круг Ада.
Затем следует спекулятивный скачок Ровелли за пределы Эйнштейна. Он ссылается на нелогичную странность квантовой физики, предполагая, что, когда материя сжимается сверх допустимого предела давления, происходит отскок. Черное превращается в белое, как Данте видит Беатриче, внезапно залитую солнечным светом, и «мы летим на другую сторону пространства и времени».
Мы узнаем, что белая дыра — это черная дыра, обращенная во времени. Ничто не может вырваться из черной дыры, пока она внезапно не станет белой в результате квантовых флуктуаций. После этого ничто не может попасть внутрь, и для гипотетического наблюдателя внутри дыры время течет вспять.
Как долго белые дыры просуществуют, прежде чем выбросят свое содержимое во взрыве материи и энергии? Это пока неизвестно. Неясно, появится ли это вещество снова в нашем мире или в другом мире. Ровелли пишет, что вполне возможно, что Большой взрыв, породивший Вселенную, был похожим космическим отскоком («Большой отскок») от предыдущей вселенной.
По мнению Ровелли, в космическом пространстве могут плавать миллиарды белых дыр. Как и черные дыры, их существование сильно повлияет на структуру и будущее развитие Вселенной. Их совокупной массы может быть достаточно, чтобы внести значительный вклад в загадочную и до сих пор ненаблюдаемую «темную материю», которая, как известно, пронизывает Вселенную благодаря гравитационным эффектам.
Белые дыры Это понравится не всем, как признает сам Ровелли. Он удаляет как можно больше физического жаргона на том основании, что неученым такие детали могут показаться громоздкими, в то время как эксперты «хотят свежего взгляда» без технического языка. Это расстраивает «среднего типа читателей», таких как студенты-физики, «потому что грустно видеть детали, которые вы пропустили и тщательно изучали, и обнаружить, что вещи представлены иначе, чем в Священных Писаниях».
Для меня – человека, которого Ровелли, вероятно, считает свои познания в физике средними – порой было трудно читать книгу. Иногда меня раздражала его неспособность ответить на очевидные вопросы, например, что нужно астрономам, чтобы обнаружить и затем подтвердить существование белой дыры.
Но общий аргумент в пользу Белые дыры Прозрачный. Как и предыдущие книги Ровелли, ее структура и язык (отчасти благодаря его давнему переводчику Саймону Карнеллу) обладают очарованием, перед которым я нашел неотразимое. Ни одно из них не соответствует тому, как Ровелли описывает творческое и образное мышление, лежащее в основе теоретической физики.
Белые дыры: за горизонтом Написано Карло Ровелли, переведено Саймоном Карнеллом. Аллен Лейн £ 14,99, 160 страниц
Клайв Куксон — старший научный обозреватель Financial Times.
Присоединяйтесь к нашей группе электронных книг на Facebook по адресу: Кафе FT Books