«Огонек» поговорил с профессором Калтеха Алексеем Китаевым о черных дырах

ОгонёкНаука

«В параллельную вселенную можно попасть по узкому мосту»

Беседовала Елена Кудрявцева

Теоретическая физика — это игра ума, признает профессор Китаев. Вот только потом наступает стадия мучительных вычислений

Можно ли с помощью черных дыр перемещаться во времени? Как научиться управлять квантовым хаосом и построить мост между параллельными вселенными? На эти фантастические вопросы уже ищут ответы физики-теоретики. О черных дырах, которые снова в поле интереса ученых из разных областей науки, «Огонек» поговорил с профессором Калифорнийского технологического института Алексеем Китаевым.

— Алексей Юрьевич, в последнее время появилось много работ, связанных с черными дырами. Прежде чем перейти к разговору о причинах такого внимания, начнем с начала: что наука знает об этих загадочных объектах?

— Мы знаем, что черная дыра — это очень массивный, но относительно небольшой объект. У нее настолько сильное гравитационное поле, что изнутри ничто не может вырваться, даже свет. Большинство черных дыр возникает из обычных звезд, которые в конце своей жизни сильно сжимаются, и в какой-то момент наступает коллапс — выглядит это как взрыв.

— То есть масса остается, а объем исчезает?

— Да, при этом происходит очень сложный процесс: внутренняя часть превращается в черную дыру или в нейтронную звезду, а оболочка звезды разлетается с большой скоростью. После этого взрыва остается черная дыра с массой в несколько раз больше массы Солнца. Черные дыры возникают и в центрах галактик. Например, в центре нашей галактики есть черная дыра, которая в три миллиона раз тяжелее Солнца.

— А у черных дыр есть имена? Как эта, например, называется?

— Стрелец A*. По меркам сверхмассивных черных дыр, Стрелец А* — спокойный объект. Но в мае прошлого года он вдруг «ожил»: на пару часов интенсивность излучения в инфракрасном диапазоне выросла в 75 раз — это, кстати, крупнейшее подобное событие за все время наблюдений. Затем активность вернулась на прежний уровень. А в другой галактике есть черная дыра, масса которой в несколько миллиардов раз больше массы Солнца. Именно ее в прошлом году удалось запечатлеть на фото.

— Это первое фото сверхмассивной черной дыры в галактике М87 журнал Science назвал главным научным прорывом года.

— На самом деле это не обычное фото. Опубликованная фотография была синтезирована коллаборацией Event Horizon Telescope из изображений со многих радиотелескопов. На ней видно излучение от горячего газа вокруг черной дыры, а в середине — как будто дырка. Это, по сути, тень черной дыры. Так как сама она поглощает свет, мы ее не видим. Более того, когда свет проходит мимо черной дыры, он искривляется. Поэтому размер этой «дырки» на фотографии больше, чем размер черной дыры на самом деле.

— Когда черные дыры попали в поле интереса ученых?

— Черные дыры — одни из самых загадочных объектов Вселенной. Они интересны тем, что являются источниками очень мощного гравитационного излучения. Например, когда две черные дыры сливаются в одну, возникает всплеск гравитационных волн, который, что замечательно, мы можем обнаружить на Земле.

Вообще, идея о том, что свет не сможет вырваться из очень большой звезды, давняя. Об этом более 200 лет назад упоминал Пьер Лаплас. Но по-настоящему она обрела жизнь после того, как в 1915‑м Эйнштейн получил уравнения для гравитационного поля, а Карл Шварцшильд нашел для них решение.

— Что из него следовало?

— В частности, что предметы, попавшие в черную дыру, не возвращаются обратно. Они пересекают горизонт событий (точнее, так называемый горизонт будущего, из-за которого можно вернуться, только двигаясь назад во времени). В принципе, предметы могут вылетать из другой области пространства-времени внутри черной дыры, из-за «горизонта прошлого». Однако непонятно, откуда они там возьмутся.

— Не так давно гравитационные волны, о которых тогда же писал Эйнштейн, были открыты физически.

— Это произошло почти век спустя после того, как он открыл их теоретически. В первый раз гравитационные волны от слияния двух черных дыр были открыты в 2015-м. По сути, такие волны — это колебания пространства-времени. Но так как пространство само очень жесткое, эти колебания очень слабые.

— Большинство людей представляют себе пространство как пустоту, нечто типа пустого склада. А как представить жесткое пространство?

— Это довольно сложно. Нам, например, тяжело представить, что сумма углов треугольника может отличаться от 180 градусов. Для этого нужно, чтобы пространство деформировалось. Едущий по улице автомобиль или колышущиеся занавески гонят гравитационную волну и искривляют пространство. Только очень слабо. Ни один детектор не сможет это зафиксировать, потому что, повторюсь, на самом деле пространство очень жесткое.

Замести следы

— Так как пощупать черные дыры в центре галактик невозможно и даже наблюдать за ними можно с большой долей условности, то основной инструмент их изучения— теория. И сегодня эта область, судя по числу публикаций, стала важной частью мировой науки. Почему именно сейчас?

— Потому что черные дыры порождают много необычных явлений, которые вполне можно изучить теоретически. В каком-то смысле создание подобных теорий — игра ума, но при этом такая игра существенно продвигает наше представление о глобальных законах мироздания, в частности, дает надежду решить одну из основных открытых проблем фундаментальной физики: как совместить квантовую механику и гравитацию (речь о создании так называемой теории всего, о чем мечтают ученые.— «О»).

— Можете назвать лидеров современной теоретической физики, о которых всем стоит знать?

— Несомненный лидер сегодня — Эдвард Виттен. Он известен работами в теории струн, теории поля и ряде областей математики, в частности, теории узлов (признан физическим сообществом как один из самых талантливых живущих физиков, преемник Эйнштейна.— «О»). Другой безусловный лидер — Хуан Малдасена, профессор физики из Института передовых исследований в Принстоне.

— В чем смысл вашей нынешней работы?

— Настоящие черные дыры существуют в космосе. Моя же работа теоретическая, и она в каком-то смысле про игрушечную черную дыру. То есть мы строим математическую модель и рассматриваем теоретические вопросы, игнорируя некоторые свойства настоящего мира. Один из интересных вопросов, волнующих ученых в той области науки, которой я занимаюсь, звучит так: что будет с информацией, которая исчезла в черной дыре? Дело в том, что, согласно классической теории, если информация (говоря упрощенно, речь о любом, в том числе материальном, объекте.— «О») попадет в черную дыру, то она бесследно исчезнет. Однако это противоречит принципам квантовой механики. Физики пытаются разобраться с этим парадоксом около 40 лет.

— Так куда же девается информация?

— Давайте сначала представим, что будет с информацией, если мы просто сожжем флешку. Сможем ли мы ее после этого каким-то образом извлечь? Теоретически сможем, так как микроскопические законы физики обратимы и информация останется закодирована в остатках от флешки и в излучении, которое получилось при сгорании. То есть практически восстановить ее нельзя, а теоретически можно — проследив за каждым атомом и заставив его двигаться в обратную сторону. В будущем, возможно, мы сможем это сделать (не для флешки, а для объекта поменьше) с помощью квантового компьютера: если все операции будут точными, мы сможем прокрутить весь процесс назад внутри компьютера и восстановить информацию.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Глобальный Рейх Глобальный Рейх

Что, если бы страны «оси» победили во Второй мировой войне

Naked Science
Добро не тонет: как и почему эволюция помогает добрым и наказывает злых Добро не тонет: как и почему эволюция помогает добрым и наказывает злых

Оказывается, плохие типы проигрывают не только в диснеевских мультфильмах

Maxim
Дети декабря Дети декабря

Декабристы — безумцы, герои, предатели или лучшие сыны нации?

Дилетант
7 главных признаков, которые отличают хорошего начальника от плохого 7 главных признаков, которые отличают хорошего начальника от плохого

Приготовься оценить свое руководство

Playboy
«Вулканы — это благородные злодеи» «Вулканы — это благородные злодеи»

Член-корреспондент РАН Иван Кулаков — о вероятности скорого суперизвержения

Огонёк
Лучшая переводная фантастика 2019 года: что почитать Лучшая переводная фантастика 2019 года: что почитать

Подборка самых свежих и неординарных романов в жанре научной фантастики

Популярная механика
Каста здесь Каста здесь

Некоторые соображения об устройстве российского общества

Esquire
Доктор Хаос: почему нужно смотреть «Авеню 5» с Хью Лори Доктор Хаос: почему нужно смотреть «Авеню 5» с Хью Лори

«Авеню 5» — первая за долгое время работа Армандо Ианнуччи

Esquire
От Пресли до Цоя: кто из музыкантов выступает после смерти От Пресли до Цоя: кто из музыкантов выступает после смерти

Рассказываем о том, как некоторые артисты продолжают карьеру после смерти

РБК
Новый Audi Q3. Как VW Tiguan, только лучше Новый Audi Q3. Как VW Tiguan, только лучше

Брифинг перед тест-драйвом нового Audi Q3 в Неаполе получился многообещающим

4x4 Club
Бытовой технике рекомендуют долго жить Бытовой технике рекомендуют долго жить

Европейский союз предлагает концепцию «Ремонт против утилизации»

Эксперт
Человеческий материал. Какие выводы мы должны извлечь из гибели украинского «Боинга» Человеческий материал. Какие выводы мы должны извлечь из гибели украинского «Боинга»

Есть ли у нас возможность хоть как-то помешать творцам большой истории

СНОБ
Ну что ж ты страшная такая Ну что ж ты страшная такая

В инстаграме как на войне

Tatler
Любовь не знает границ Любовь не знает границ

Судьба подбрасывает Любе новые испытания, но следом всегда приходит помощь

Лиза
100 лет гению: 5 неочевидных фильмов Феллини, которые стоит посмотреть в его юбилей 100 лет гению: 5 неочевидных фильмов Феллини, которые стоит посмотреть в его юбилей

Классику итальянского кино Федерико Феллини 20 января исполнилось бы 100 лет

Forbes
Каршеринг, такси, электробусы. Автомобилистов высадят из машин Каршеринг, такси, электробусы. Автомобилистов высадят из машин

Как московские власти планируют снизить количество личных автомобилей на дорогах

РБК
Кажется, второй сезон «Чудотворцев» еще лучше первого Кажется, второй сезон «Чудотворцев» еще лучше первого

Первые эпизоды «Темных времен» это правда восторг

GQ
Как эмигрант из СССР подсадил Америку на онлайн-покер и почему попал под суд Как эмигрант из СССР подсадил Америку на онлайн-покер и почему попал под суд

Исай Шейнберг в среде игроков в «онлайн-покер» пользуется репутацией легенды

Forbes
Бегство от себя Бегство от себя

Что стоит за уходом в иллюзорный мир и как из него выбраться в реальный?

Лиза
Как мы читаем: литературные критики — о собственных методиках и ритуалах Как мы читаем: литературные критики — о собственных методиках и ритуалах

Чем чтение «для себя» отличается от профессионального?

РБК
Как вести арт-собрание Как вести арт-собрание

Что делать, чтобы коллекция искусства оправдала вложенные средства и усилия?

Robb Report
Гастрит, язва, нарушение работы желудка: что нужно знать после праздников Гастрит, язва, нарушение работы желудка: что нужно знать после праздников

Что такое нарушение работы пищеварения, гастрит и язва?

Популярная механика
Задержки развития речи и приступы гнева: ученые установили связь двух проблем Задержки развития речи и приступы гнева: ученые установили связь двух проблем

У детей с задержками в развитии речи в два раза выше риск возникновения истерик

Psychologies
Биби Истон: 44 главы о 4 мужчинах. Отрывок из книги Биби Истон: 44 главы о 4 мужчинах. Отрывок из книги

Биби ведёт дневник, в котором записывает выдуманные истории

СНОБ
Что общего между гвоздём и Парижем? Что общего между гвоздём и Парижем?

Откуда появились выражение «гвоздя не хватило»?

Наука и жизнь
«Сейчас приходится платить за остатки» «Сейчас приходится платить за остатки»

Филипп Литвиненко — что в обслуживании важно для крупных и средних компаний

Эксперт
10 удивительных природных феноменов 10 удивительных природных феноменов

Мы восхищаемся природой, даже когда не понимаем её до конца

Популярная механика
«Никто никогда мне ничего не дарил»: миллиардер Алишер Усманов дал интервью FT «Никто никогда мне ничего не дарил»: миллиардер Алишер Усманов дал интервью FT

Российский миллиардер Алишер Усманов впервые за десять с лишним лет дал интервью

Forbes
Как выбрать лучший эллиптический тренажер для дома: полезные советы по выбору Как выбрать лучший эллиптический тренажер для дома: полезные советы по выбору

Расскажем обо всех нюансах эллиптических тренажеров и предложим лучшие модели

CHIP
«Я зарабатываю сама»: Елизавета Пескова о доходах от своего инстаграма, учебе во Франции и разоблачениях Навального «Я зарабатываю сама»: Елизавета Пескова о доходах от своего инстаграма, учебе во Франции и разоблачениях Навального

Интервью с дочерью пресс-секретаря президента Елизаветой Песковой

Forbes
Открыть в приложении