Астрофизик Александр Шацкий о кротовых норах, “реальных” черных дырах и топологии Вселенной
Понятие мультивселенной обычно отождествляется с нетривиальной топологией окружающего нас пространства. Причем, в отличие от понятия “мультиверс” в квантовой физике, имеют в виду достаточно большие масштабы пространства, на которых квантовыми эффектами можно полностью пренебречь.
Что такое нетривиальная топология? Объясню это на простых примерах. Представим себе 2 предмета, вылепленные из пластилина: обычную чашку с ручкой и блюдце под эту чашку. Без разрывов пластилина и без склейки поверхностей, а только пластичной деформацией пластилина блюдце можно преобразовать в шар, но никак невозможно преобразовать в чашку или в бублик. Для чашки наоборот: из-за её ручки чашку никак невозможно преобразовать в блюдце или в шар, но можно преобразовать в бублик. Эти общие свойства блюдца и шара соответствуют их общей топологии - топологии сферы, а общие свойства чашки и бублика - топологии тора.
Так вот топологию сферы (блюдце и шар) принято считать тривиальной, а более сложную топологию тора (чашка и бублик) принято считать нетривиальной, хотя существуют и прочие, еще более сложные типы нетривиальной топологии - не только топология тора. Окружающая нас Вселенная состоит как минимум из трех пространственных (длина, ширина, высота) и одного временного измерения, и понятия топологии очевидным образом переносятся на наш мир. Так, если две разные вселенные, обладающие топологией сферы, соединяются между собой только одной кротовой норой (гантель), то результирующая вселенная также будет обладать тривиальной топологией сферы. А вот если две разные части одной вселенной соединяются между собой кротовой норой (гиря), то такая вселенная будет обладать уже нетривиальной топологией тора. Если две разные вселенные, обладающие топологией сферы, соединяются между собой двумя или более кротовыми норами, то результирующая вселенная также будет обладать нетривиальной топологией. Система вселенных, соединенных между собой несколькими кротовыми норами, также будет обладать нетривиальной топологией, если существует хотя бы одна замкнутая мировая линия, которую никакой плавной деформацией невозможно стянуть к одной точке.
Исходя из вышесказанного, кажется, что без кротовых нор существование мультивселенной невозможно. Но оказывается, что это не так: для существования мультивселенной оказывается вполне достаточно существования реальных черных дыр. Я предполагаю, что до сих пор у читателя создавалось впечатление, что черные дыры являются объектами, из которых ничто и никогда не может выходить наружу, в том числе даже свет. Это не совсем верное утверждение. Дело в том, что внутри всех черных дыр находится сингулярность - это область, в которой плотность энергии и материи достигает бесконечных значений. Практически во всех черных дырах сингулярность отталкивает материю (и свет), когда та подлетит к ней слишком близко, уже под горизонтом черной дыры.
Исключение из этого явления могли бы составить только так называемые шварцшильдовские черные дыры, то есть те, которые совсем не вращаются и у которых отсутствует электрический заряд. Шварцшильдовская черная дыра обладает тривиальной топологией. Но для образования такой шварцшильдовской черной дыры, для её образующей материи нужны такие начальные условия, мера которых есть нуль на множестве всех возможных начальных условий! Другими словами, при образовании любой черной дыры у нее обязательно будет вращение (пусть даже очень маленькое) и обязательно будет электрический заряд (пусть даже элементарный), то есть черная дыра будет не шварцшильдовской. Я называю такие черные дыры реальными.
Что же будет с частицей, которую отталкивает сингулярность внутри реальной черной дыры? Вылететь обратно частица уже не сможет: это противоречило бы законам физики и причинности в черной дыре, так как частица уже попала под горизонт событий. Это приводит к тому, что после попадания под горизонт реальной черной дыры любая материя, частицы, свет выбрасываются сингулярностью в другую вселенную. Так происходит потому, что, в отличие от шварцшильдовских черных дыр, топология внутри реальных черных дыр оказывается нетривиальной. Сейчас я не буду обсуждать явления, которые сопровождают материю при таком выбросе в другую вселенную, - это достаточно сложные процессы.
Не правда ли это удивительно? Даже небольшое вращение черной дыры приводит к кардинальному изменению свойств её топологии! В той вселенной, куда потом вылетает материя, существует белая дыра - из нее-то все и вылетает. Но на этом все чудеса не кончаются… Дело в том, что в том же самом месте пространства, где есть эта белая дыра, в другой вселенной, обязательно есть еще и черная дыра. Материя, попавшая в ту черную дыру в другой вселенной, испытывает аналогичный процесс и вылетает уже в следующую вселенную и так далее. Причем движение из одной вселенной в другую всегда возможно лишь в одном направлении - от прошлого к будущему (в пространстве-времени). Это направление связано с причинно-следственной связью между событиями в любом пространстве-времени. В силу здравого смысла и логики ученые предполагают, что причинно-следственная связь никогда не должна нарушаться.
Это и есть мультивселенная, которая существует благодаря существованию реальных черных дыр, и для её существования необязательно существование кротовых нор.
У читателя может возникнуть логичный вопрос: а обязательно ли будет белая дыра в нашей Вселенной там, где уже есть черная дыра, и откуда могла бы вылетать к нам материя из предыдущей вселенной? Для специалистов в вопросах топологии черных дыр это непростой вопрос, и ответ на него: “Не всегда”. Но, в принципе, такая ситуация вполне может быть - когда черная дыра в нашей Вселенной одновременно является и белой дырой из другой, предыдущей вселенной. Ответить на вопрос “Какая ситуация является более вероятной?” (является ли черная дыра в нашей Вселенной одновременно и белой дырой из предыдущей вселенной или не является), мы, к сожалению, пока не можем.
Комментариев нет:
Отправить комментарий