Безумовно, виникали побоювання, що ці мікроскопічні чорні діри якимось чином можуть виявитися стабільними «акреторами» — об’єктами, здатними збирати речовину, втягувати її в себе й рости, — і почнуть поглинати навколишню матерію, а потім врешті-решт і Землю. Але якби стабільні чорні мікродіри існували, то вже були б створені космічними променями надзвичайно високих енергій (а вони існують), які врізаються в нейтронні зорі та білі карлики, де вони і поселилися б. Але білі карлики й нейтронні зорі, судячи з усього, залишаються незмінними сотні мільйонів, якщо не мільярдів років, тому навряд чи вони мають крихітні чорні діри, які пожирають їх ізсередини. Інакше кажучи, стабільні мікроскопічні чорні діри, схоже, не несуть жодної загрози.
З іншого боку, без теорії додаткових вимірів навіть саме існування чорних дір, маса яких менше ніж 2 · 10−5 грамів (її називають планківською масою), неможливе. Тобто в нас ще немає фізики, яку можна було б застосувати до чорних дір такої малої маси. Нам знадобиться теорія квантової гравітації, якої не існує. Тому запитання про те, яким буде радіус Шварцшильда для чорної діри масою 2 · 10−20 грамів, також позбавлене сенсу.
Як показав Стівен Гокінґ, чорні діри можуть випаровуватися: що менша їхня маса — то швидше. Чорна діра, маса якої в 30 разів більша за масу Сонця, випарується приблизно за 1071 років. Надмасивна чорна діра, у мільярд разів важча за Сонце, проіснує 1093 років. Можливо, тепер вам цікаво, за скільки часу випарується мікроскопічна чорна діра масою 2 · 10−20 грамів? Це чудове запитання, але відповіді не знає ніхто: теорію Гокінґа не можна застосувати до чорних дір, маса яких менша за планківську. Але щоб угамувати вашу цікавість, скажу, що чорна діра масою 2 · 10−20 грамів прожила б лише 10−39 секунд. Схоже, вони випаровуються швидше, ніж утворюються. Одне слово, вони навіть не встигають утворитися.
Нам явно не варто перейматися через мікроскопічні чорні діри масою 2 · 10−20 грамів, що можуть утворитися у ВАК.
Я розумію, що це не завадило людям позиватися до суду, домагаючись відмови від запуску колайдера. Проте мене непокоїть величезна прірва між ученими й рештою людства, а також те, як паршиво в нас виходить пояснювати, чим ми займаємось. Навіть незважаючи на те, що деякі найкращі фізики у світі дослідили це питання й пояснили, чому колайдер не становить жодної загрози, журналісти й політики вигадують сценарії розвитку подій та розкочегарюють страхи в суспільстві на порожньому місці. На якомусь рівні наукова фантастика видається сильнішою за науку.
Мабуть, немає нічого дивнішого за чорну діру. Нейтронна зоря принаймні заявляє про себе своєю поверхнею. Вона ніби каже: «Я тут і можу показати вам свою поверхню». У чорної діри немає поверхні, і вона взагалі нічого не випромінює (крім досі не виявленого випромінювання Гокінґа).
Чому деякі чорні діри, оточені сплющеним кільцем речовини, відомим як акреційний диск (див. наступний розділ), випускають надзвичайно високоенергетичні потоки частинок перпендикулярно до площини акреційного диска, хоча не зсередини горизонту подій20 — досі одна з найвеличніших нерозгаданих таємниць. Подивіться на цей знімок: wired.com/wiredscience/2009/01/spectacular-new.
Дізнатися щось про нутро чорної діри, всередині горизонту подій, ми можемо тільки математичними методами. Оскільки ніщо не може вийти назовні, ми не отримуємо жодної інформації про «інтер’єр» чорної діри — деякі фізики з гумором називають це «космічною цензурою». Чорна діра ховається у власній печері. Тільки-но ви перекинетеся через горизонт подій, як ніколи не зможете вибратися звідти — навіть не надішлете сигнал. Якщо це буде надмасивна чорна діра, ви цього навіть не помітите. Там немає рівчака, стіни чи виступу, через які потрібно переступити. Коли ви перетнете горизонт, навколо вас не відбудеться жодних різких змін. Попри всю релятивістську фізику, якби ви поглянули на годинник, не побачили б, що він зупинився або став іти швидше чи повільніше.
Для віддаленого спостерігача все виглядатиме зовсім по-іншому. Він бачить не вас. Його очі сприймають ваше зображення, яке доносить світло, що відбивається від вашого тіла й виривається із гравітаційного колодязя чорної діри. З наближенням до горизонту подій колодязь дедалі глибшає. Світлу доводиться витрачати більше енергії, щоб виринути з колодязя, і воно зазнає дедалі більшого гравітаційного червоного зміщення. Усе електромагнітне випромінювання зміщується в бік довших хвиль (нижчих частот). Ваше зображення ставатиме дедалі червонішим, а потім ви зникнете, тому що випромінювання від вас зміститься до довших хвиль, в інфрачервону частину спектра, а згодом — до чимраз довших радіохвиль, і щойно ви перетнете горизонт подій, довжина хвиль стане нескінченністю. Тому для віддаленого спостерігача ви фактично зникнете ще до того, як перетнете межу.
Також віддалений спостерігач виявить дещо дуже непередбачуване: світло, що надходить із простору навколо чорної діри, рухається повільніше. Так от, це зовсім не суперечить теорії відносності: для спостерігача біля чорної діри світло досі рухатиметься з тією самою швидкістю c (приблизно 300 000 кілометрів за секунду). Але для віддаленого спостерігача швидкість світла буде менша за c. Ваше зображення, створене світлом, яке ви відбиваєте, доходитиме до спостерігача повільніше, ніж якби ви були не поблизу чорної діри. Це призведе до дуже цікавого ефекту: спостерігач бачить, що коли ви наближаєтеся до горизонту подій, то уповільнюєтеся! Світло від вас надходитиме до нього з дедалі більшими інтервалами, тому здаватиметься, наче ви рухаєтеся в уповільненому темпі. Для спостерігача на Землі ваша швидкість, ваші рухи, ваш годинник, і навіть пульс уповільнюватимуться з вашим наближенням до горизонту подій і повністю зупиняться в той момент, коли ви його досягаєте. Якби світло від вас біля горизонту подій не ставало невидимим через гравітаційне червоне зміщення, для спостерігача ваше зображення «застигло» б навіки на поверхні горизонту подій.
Для простоти я знехтував ефектом Доплера, який буде величезним, тому що ваша швидкість постійно зростатиме. По суті, ви перетинатимете горизонт подій зі швидкістю світла. (Для спостерігача на Землі ефект Доплера буде схожий на ефект гравітаційного червоного зміщення).
Перетнувши горизонт подій, ви вже не зможете спілкуватися із зовнішнім світом, але зможете спостерігати за ним. Унаслідок гравітаційного зміщення світло ззовні матиме вищу частоту й меншу довжину хвилі, тому ви бачитимете Всесвіт у фіолетовому зміщенні. (Із цієї ж причини те саме сталось би, якби ви змогли стояти на поверхні нейтронної зорі). Але оскільки ви падаєте з величезною швидкістю, зовнішній світ віддалятиметься від вас, і світло від нього матиме червоний зсув (через ефект Доплера). Отже, який буде результат? Що переможе — фіолетове зміщення чи червоний зсув? Чи не переможе жодне?
Я запитав про це в Ендрю Гемілтона з Університету Колорадо (JILA), одного з найкращих у світі знавців чорних дір, і, як я й очікував, відповідь не така проста. Для тіла у стані вільного падіння червоне й фіолетове зміщення більш-менш нейтралізують одне одного, але зовнішній світ згори і знизу матиме червоне зміщення, а в горизонтальному напрямку — фіолетове. (Можливо, вам сподобаються його фільми із циклу «Подорож у чорну діру Шварцшильда» (Journey into a Schwarzschild black hole), що розповідають, як це — бути тілом, що падає в чорну діру: jila.colorado.edu/~ajsh/insidebh/schw.html).
Утім вам не буде де стати, тому що там немає поверхні. Уся речовина, з якої створено чорну діру, стиснулася до розмірів точки, до сингулярності. А як щодо припливних сил? Чи не розірвало б вас на шматочки через те, що на вашу голову й пальці ніг діятиме різна гравітаційна сила? (Такий само ефект спостерігається на Землі: на бік, повернутий до Місяця, впливає більша сила тяжіння, ніж на протилежний бік; цим пояснюються припливи й відпливи).
Саме так, вас пошматувало б. Чорна діра Шварцшильда, втричі важча за Сонце, розірвала б вас за 0,15 секунди до того, як ви перетнете горизонт подій. Це явище має дуже колоритну назву — спагетіфікація; воно передбачає розтягування тіла до немислимих меж. Щойно ви перетнете горизонт подій, різні частини вашого тіла досягнуть точки сингулярності приблизно за 0,00001 секунди, і вас зіжмакає в точку нескінченної густини. А якщо чорна діра в 4 мільйони разів важча за Сонце, на зразок тієї, що розташована в центрі нашої Галактики, ви перетнете горизонт подій без жодних проблем, принаймні спочатку, але рано чи пізно вас порве на спагеті. (Повірте, станеться це радше «рано», тому що у вас до цього залишатиметься лише приблизно 13 секунд, а потім, за 0,15 секунди, ви досягнете сингулярності).
