«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

Считать от МРОТ Считать от МРОТ

Оплату труда учителей ждет реформа

Огонёк
История женщины, которая всю жизнь притворялась мужчиной и сделала невероятную карьеру в XIX веке История женщины, которая всю жизнь притворялась мужчиной и сделала невероятную карьеру в XIX веке

Отрывок книги Джеймс Миранда Барри», которая в наши дни звучит очень актуально

Forbes
Дети декабря Дети декабря

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

Дилетант
Раздельно нажитое Раздельно нажитое

Как сохранить теплые отношения, рассчитывая только на собственную зарплату

Cosmopolitan
Большая императорская прогулка Большая императорская прогулка

О впечатляющем путешествии Екатерины II по новым южным губерниям

Дилетант
Сделай малость! Сделай малость!

Лучший суп для тех, кто устал от праздников

Огонёк
Минский подтекст Минский подтекст

Визита госсекретаря США в Белоруссии ждали четверть века, и вот он случился

Огонёк
Эффективное омоложение кожи лица: всё, что нужно знать Эффективное омоложение кожи лица: всё, что нужно знать

Как обойтись без «инъекций красоты» и добиться моментального лифтинга?

Cosmopolitan
Мумификация ХХ века Мумификация ХХ века

Подобия ленинского мавзолея в XX веке были во многих коммунистических странах

Дилетант
Лайфхак на $800 млн: как два школьных друга создали «будущего единорога» на борьбе с бумажной волокитой Лайфхак на $800 млн: как два школьных друга создали «будущего единорога» на борьбе с бумажной волокитой

Стартап, который поможет небольшим компаниям забыть об отчетах о расходах

Forbes
Как научиться мыслить критически: практикум для подростков Как научиться мыслить критически: практикум для подростков

Отрывок из книги «Критическое мышление»

Psychologies
Сила слова Сила слова

Некоторым нужно меньше минуты, чтобы прочитать стандартную страницу текста

Вокруг света
ЭКО: непорочное зачатие и победа над бесплодием ЭКО: непорочное зачатие и победа над бесплодием

Открытие, которое сделало счастливыми многих людей и подарило тысячи жизней

СНОБ
Какую снасть выбрать для удачной подледной рыбалки Какую снасть выбрать для удачной подледной рыбалки

Рыбалка — это то увлечение, которое можно назвать спортом и удовольствием

CHIP
Кевин Кван: Безумно богатая китайская девушка Кевин Кван: Безумно богатая китайская девушка

Отрывок из книги «Безумно богатая китайская девушка»

СНОБ
Как общаться с токсичными людьми, когда не общаться с ними нельзя Как общаться с токсичными людьми, когда не общаться с ними нельзя

«Токсичный» человек — тот, кто разрушает вашу веру в себя и в окружающий вас мир

РБК
«Ламантенок» ищет маму «Ламантенок» ищет маму

В России как-то не задалось с авианосцами

Maxim
Битва титанов. Как будут наказывать сомневающихся в Путине Битва титанов. Как будут наказывать сомневающихся в Путине

Вячеслав Володин принял на этой неделе тяжелый бой с Аленой Водонаевой

СНОБ
Директор L’Oréal по этике — о миссии бизнеса и позитивной дискриминации Директор L’Oréal по этике — о миссии бизнеса и позитивной дискриминации

Почему закон не всегда может быть последней инстанцией

РБК
Чистка лица: какой метод эффективнее для твоей кожи Чистка лица: какой метод эффективнее для твоей кожи

Разбираемся, какие бывают виды чистки лица и какая подходит именно вам.

Cosmopolitan
Крепкий орешек Крепкий орешек

Юлия Снигирь о злых комментариях и о том, как не бояться остаться одной

Cosmopolitan
Выбирайте свой путь: как поменять работу и цель жизни Выбирайте свой путь: как поменять работу и цель жизни

Коуч Мария Макарушкина предлагает четкий план для самостоятельных действий

Psychologies
Колонизация Венеры и другие амбициозные космические проекты СССР Колонизация Венеры и другие амбициозные космические проекты СССР

Грандиозные космические прожекты Советского Союза, которые не были реализованы

Maxim
Герои нового времени: главные молодые предприниматели десятилетия Герои нового времени: главные молодые предприниматели десятилетия

Основатели и основательницы самых перспективных стартапов прошедшего десятилетия

Forbes
Жизнь в движении Жизнь в движении

Три театральные премьеры и одна книга в год — обычный ритм работы Аллы Сигаловой

OK!
Четыре шага, которые сближают нас с партнером Четыре шага, которые сближают нас с партнером

Нет гарантии, что отношения никогда не омрачатся ссорами и непониманием

Psychologies
Что делать, если у вас с партнером разные графики сна Что делать, если у вас с партнером разные графики сна

Как быть, если вы «жаворонок», а ваш партнер — «сова», или наоборот?

Psychologies
Как правильно пить джин: самые интересные способы и идеальная закуска Как правильно пить джин: самые интересные способы и идеальная закуска

Как пить джин, чтобы получить максимальное удовольствие от этого напитка?

Playboy
Как приготовить идеальные мидии: замороженные и очищенные или в раковинах Как приготовить идеальные мидии: замороженные и очищенные или в раковинах

Когда хочется морепродуктов, а начальник не отпускает к побережью

Playboy
Как звезда «Сумерек» создала бренд экологичных украшений Как звезда «Сумерек» создала бренд экологичных украшений

Никки Рид производит ювелирные украшения с помощью старых материнских плат

Forbes
Открыть в приложении