Если во Вселенной существуют черные дыры – одни из самых загадочных объектов, известных человеку – то могут ли существовать их зеркальные отражения, так называемые «белые дыры»? Начнем с того, что черная дыра – это область в пространстве-времени, гравитационное притяжение которой настолько велико, что ее не могут покинуть все объекты, даже фотоны света. Граница области черной дыры называется горизонтом событий. Но может ли быть так, что существуют еще одни «космические» дыры? В конце-концов, космос довольно странное место, поэтому исключать этого мы не можем. Как вы уже могли догадаться, белые дыры это антипод черных. Впервые концепция белых дыр появилась в 1970-х годах ХХ века и астрофизики время от времени возвращаются к этой гипотезе. Итак, если черная дыра безвозвратно поглощает все объекты вокруг себя, то белая дыра, точнее ее горизонт событий – напротив – является своего рода непроницаемым щитом. Говоря простыми словами из черной дыры убежать невозможно, а в белую нельзя проникнуть. Заинтригованы?
Согласитесь, нам как-то особенно нравится думать о двойственности вещей. О чем-то наподобие выключателя – раз можно включить свет, то и выключить тоже. Эта же мысль касается параллельной Вселенной. Существует теория, согласно которой после Большого взрыва вместе с нашей Вселенной возникла вторая, зеркальная. Единственная разница между ними это ход времени – в зеркальной Вселенной оно идет назад. Подробнее о том, почему физики считают существование альтернативной вселенной возможным, читайте в нашем материале. Вот и белые дыры также соответствуют концепции необходимого баланса для окончательного существования черных дыр: в конце-концов куда пропадает все вещество, поглощенное черной дырой?
К сожалению, вопрос о том, существуют ли на самом деле белые дыры, остается открытым. Поэтому ученые рассматривают все возможные варианты. Некоторые теории и вовсе предполагают, что существование белых дыр поможет решить давние проблемы физики – от темной материи до природы самой Вселенной.
Итак, как и другие космические объекты, белые дыры ведут свое происхождение от общей теории относительности (ОТО) Альберта Эйнштейна. Так, решением некоторых сложных уравнений являются черные дыры, а других уравнений белые дыры. По крайней мере, с математической точки зрения эти два явления могут существовать с одинаковой вероятностью. А как мы с вами прекрасно знаем, существование черных дыр доказано. К тому же, черные дыры и белые дыры так же тесно связаны, как и предполагают названия. Астрофизики NASA называют последние «обратными по времени черными дырами». Грубо говоря если перевернуть пленку с изображением черной дыры, то получите белую – и наоборот. Все это очень здорово, но что на самом деле означает?
Некоторые интерпретации довольно буквальны: белые дыры могут быть просто противоположным концом черных дыр, которые соединены теоретическими туннелями пространства-времени, называемыми червоточинами. Таким образом, материя и энергия, которые попадают в черную дыру, в конечном итоге излучаются из белой дыры, в нашей или другой Вселенной.
Но не стоит сразу лететь в черную дыру, надеясь на бесплатный отдых в далекой галактике: сокрушительная сила гравитации гарантирует, что только искалеченная и сломанная версия вас и вашего багажа сможет выбраться из белой дыры на другой стороне.
Черные дыры умирают
Другая интерпретация того, как белые дыры могут выглядеть в реальной жизни, появилась в 2014 году, когда исследователи предположили, что белые дыры возникают из умерших черных дыр. Черные дыры, предположительно, испускают излучение и медленно испаряются, становясь все меньше и меньше, пока совсем не исчезнут. Однако это вряд ли возможно согласно некоторым современным концепциям: пространство-время не может быть разделено, но мы можем обнаружить его отдельные фрагменты. Если это правда, то черная дыра может сжиматься только до тех пор, пока не достигнет своего естественного предела. После чего, в результате квантового скачка, сжимающаяся черная дыра превратиться в расширяющуюся белую дыру. Согласна, звучит как фантастика, но математика, по-видимому, это подтверждает.
Квантовый скачок — это скачкообразный переход молекулы, атома или атомного ядра (квантовой системы) из одного состояния в другое, с одного энергетического уровня на другой.
Эта идея могла бы решить целый ряд проблем современной физики. Во-первых, информационный парадокс черной дыры был бы почти разрешен. Парадокс заключается в том, что информация, которую засасывает в черные дыры, полностью исчезает вместе со смертью черной дыры, поскольку она испаряется в ничто. Но предполагается, что информация неприкосновенна и не может быть полностью уничтожена. Квантовые скачки решают эту проблему аккуратно: вся информация, которая хранится внутри черной дыры, будет просто выброшена, когда она станет белой дырой.
Большой взрыв
Последняя теория в нашем списке, пожалуй, самая безумная: некоторые исследователи предлагают рассматривать Большой взрыв как конечную белую дыру. По крайней мере такого мнения придерживается астрофизик NASA Иезекиль Трейстер. По его мнению, все не так безумно как кажется. Математика во многом похожа, когда речь идет об излучении белой дыры и причине Большого Взрыва. Дело в том, что оба эти события в корне непостижимы. Трудно даже думать о том, что было до Большого Взрыва и почему он произошел. Однако уравнения Эйнштейна описывают их возможное существование, но не описывают как они появляются.
Этих параллелей достаточно, чтобы многие исследователи предположили, что Большой Взрыв и белые дыры – это одно и то же. Если белая дыра не может быть создана, то единственный способ получить ее – если Вселенная с ней «родиться». Может быть, это единственная белая дыра, которую допускает наша Вселенная. Но для того, чтобы любая или все эти теории оказались верны, в первую очередь существование белых дыр необходимо доказать. Тем не менее многие исследователи считают, что нет никаких оснований думать, что они существуют. Как и многие другие абсурдные объекты, возможность существования белых дыр не означает их существования. Но это не значит, что размышлять о них не нужно.