Удивительная простота черных дыр

Говорят, что название черных дыр произошло от Черной дыры в Калькутте, печально известной тюрьмы, из которой невозможно сбежать. Это подходящее название, поскольку черные дыры являются настоящей космологической тюрьмой.

Черные дыры определяются их горизонтом событий, который представляет собой воображаемую линию, проведенную через пространство и время.

Там нет ни предупреждающих колоколов, ни звуковых сигналов, ни знаков, ни указателей, ни доказательств его существования. Но он есть. И перейти его означает просто следующее: ты никогда не сможешь вернуться.

Если вы сжимаете материю в достаточно небольшой объем, вы создаете горизонт событий. Вы можете войти в эту область пространства, но не можете выйти. Вы просто отрезаны от всей вселенной, и вас больше никогда не увидят и не заговорят с вами.

Эта невозможность возвращения применима ко всем объектам во Вселенной, вплоть до самого света. И хотя эти горизонты событий существуют как математическая диковинка, у них есть физическое проявление: они кажутся совершенно, беспредельно, тотально пустыми.

Черные дыры существуют как отдельные области во Вселенной, их внутренние дела навсегда скрыты от глаз, тени горизонта событий навсегда предстают перед нашим любопытным взглядом. Это одна из многих причин, по которым черные дыры, пожалуй, являются самыми неприятными объектами, населяющими космос.

Разочарование происходит от того, что у них, кажется, две несопоставимые натуры: с одной стороны, они причудливо простые существа. Но, с другой стороны, они полностью игнорируют нашу способность объяснить их с помощью нашего нынешнего понимания физики.

Черные дыры были открыты в рамках общей теории относительности Эйнштейна, и та же самая математика говорит нам, что черные дыры, к радости каждого астрофизика, вынужденного узнать о них, удивительно просты.

Если бы было нужно разработать математическую модель, описывающую отдельно взятого человека, то для этой модели потребовался бы невероятный список необработанных чисел. Модель должна была бы принять во внимание все физические пропорции человеческого тела, каждую потенциальную особенность кожи, волос , все возможности настроения, темперамента и интеллекта.

Охватить человека в целом было бы сложной задачей, требующей почти бесконечного количества уравнений, каждое из которых содержит множество настраиваемых параметров, чтобы полностью отразить тот факт, что конкретный человек отличаетесь от всех остальных.

Удивительно, но черные дыры намного проще людей. У нас есть уравнения, созданные Эйнштейном, Шварцшильдом и остальными, которые объясняют природу пространства-времени. Эти уравнения говорят нам о горизонтах событий. Они рассказывают нам, что происходит с незадачливыми странниками, подошедшими слишком близко. Они рассказывают нам о гравитации, которую мы испытываем рядом с ними.

И чтобы отличить одну черную дыру от другой, эти уравнения имеют в качестве свободных параметров только три числа. Это все, что нужно, чтобы полностью описать все, что вам нужно знать о черной дыре.

Масса, электрический заряд и спин (собственный момент импульса). Вот и все. Если вы встретите черную дыру в космическом пространстве и измерите эти три свойства, у вас есть все, что вам нужно. Ваша работа окончена. Общая теория относительности расскажет вам остальное.

Это означает, что черные дыры не просто скрывают свет, они скрывают знания, они скрывают информацию. Они забывают или, по крайней мере, навсегда запирают тайны того, что их создало и что впоследствии ушло за горизонт событий.

Вы можете создать две черные дыры: одну, втиснув межзвездные пылевые облака в достаточно маленький объем, а другую, втиснув в достаточно маленький объем всех своих злейших врагов. Эти две черные дыры не могут состоять из более разного материала и более разной информации – информационное содержание газового облака, запись положений, скоростей, взаимодействий и потенциалов каждой субатомной частицы, сильно отличается от того же описания людей. Но если эти две черные дыры будут иметь одинаковую массу, электрический заряд и скорость вращения, то они будут идентичны.

Это так называемая «теорема об отсутствии волос», термин, придуманный наполовину как шутка (и подвергшийся критике со стороны Ричарда Фейнмана), который, тем не менее, выдержал испытание временем.

Черные дыры не несут никакой дополнительной информации о себе, как и лысина не имеет дополнительной информации поверх себя. Вы можете построить черную дыру, как хотите, из любого материала, который пожелаете, занимая в этом процессе столько времени, сколько захотите, и черная дыра поглотит всю эту информацию, все эти записи о том, что было и что могло быть, и обернет все это горизонтом событий, оставив нас снаружи с тремя простыми и немыми числами, описывающими ее.