Вся Вселенная – черная дыра, и мы испаримся вместе с ней? Физик разобрал теорию
Фото: Shutterstock.
Мы живем внутри черной дыры! Вся Вселенная – и есть черная дыра! Такие заголовки потрясли читателей всего мира пару месяцев назад. Потрясли, и забылись. А ведь дело-то важно. Что, если мы в самом деле заперты внутри черной дыры? Что это меняет в нашей жизни? Мы досконально изучили аргументы «за» и «против», и помог нам профессор Физико-математического института Пермского государственного национального исследовательского университета, доктор физико-математических наук, член президиума Российского Гравитационного Общества, член-корреспондент РАЕН Вячеслав Панов.
О ЧЕМ РЕЧЬ
Кратко напомним, что стало основной сенсацией.
Исследования на космическом телескопе «Джеймс Уэбб» показали, что количество галактик, которые вращаются в направлении, противоположном вращению нашей Галактики (Млечного Пути), значительно больше, чем количество галактик, вращающихся в том же направлении, что и Млечный Путь. Грубо говоря, большая часть галактик крутится по часовой стрелке, и лишь немногие – против (конечно, понятие «часовой стрелки» условное – будем считать, что против часовой стрелки вращается наша Галактика).
Более того, эта асимметрия возрастает по мере удаления галактик от нас (астрономы сказали бы – «по мере роста красного смещения», потому что именно по красному смещению в спектрах галактик они судят о расстоянии). До сих пор неясно, по каким причинам это происходит, но есть возможные объяснения.
По мнению руководителя группы, работавшего с данными телескопа Уэбба, Лиора Шамиры, Вселенная, возможно, уже родилась вращающейся. Для непосвященного человека вывод интересный, но не из ряда вон. Родилась и родилась. Заключение в том, что этот посыл согласуется с гипотезой, согласно которой вся Вселенная находится внутри черной дыры.
Космология черных дыр, также известная как «космология Шварцшильда», предполагает, что наша наблюдаемая Вселенная может находиться внутри черной дыры в более крупной родительской Вселенной. По мнению польского физика-теоретика Никодема Поплавского, «самое простое объяснение вращения Вселенной заклю
чается в том, что Вселенная родилась во вращающейся черной дыре. Торсионное поле пространства-времени обеспечивает наилучший естественный механизм, который позволяет избежать сингулярности в черной дыре и вместо этого создает новую замкнутую Вселенную. Предпочтительная ось в нашей Вселенной, унаследованная от оси вращения родительской черной дыры, могла повлиять на динамику вращения галактик, создав наблюдаемую асимметрию по часовой и против часовой стрелки.
Мы нарочно дали длинную цитату, полную модных слов вроде «торсионный» и «сингулярный», чтобы читатель прочувствовал, как все серьезно.
Важно, что новые наблюдения на телескопе «Джеймс Уэбб» говорят о глобальной аннизотропии («неровности») Вселенной, и, возможно, о ее вращении, отмечает Вячеслав Панов. Вращение наблюдаемой Вселенной может интерпретироваться твердо как вращение (так вращается колеса, как единое целое), если считать, что Метагалактика (наблюдаемая нами Вселенная – Кп) является черной дырой с геометрией Керра (один из способов решения уравнений Эйнштейна – Кп), говорит ученый.
— Однако содержательное интерпретировать вращение наблюдаемой Вселенную в рамках общей теории относительности или модифицированных теорий гравитации, рассматривающих различные космологические модели с вращением. При этом космологическое вращение (вращение материи Вселенной) понимается как вращение векторного поля 4-скорости (так математики называют вектор в четырехмерном пространстве-времени – Кп) жидкости, заполняющей Вселенную, то есть это не твердое, а дифференциальное вращение, — говорит Вячеслав Панов, и выглядит это пока загадочно (но мы разберемся).
Научная группа профессора Вячеслава Панова занимается этими проблемами давно и плодотворно. Еще телескопа Уэбба в проекте не было, а советские (позже российские) теории строили модели и гипотезы.
Фото: Shutterstock.
СТРАННЫЕ НОВОСТИ
Возможно, главное, с чем предстоит разобраться. В науке принят постулат, что Вселенная однородна и изотропна. То есть она одна и та же в любой точке и в любом направлении. Однако атомные наблюдения говорят о том, что наша Вселенная однородна, но, видимо, аннизотропна (разная в разных направлениях – Кп), отмечает Вячеслав Панов.
Ранее были известны астрономические наблюдения, которые могли свидетельствовать о пульсациях крупных массивов материи, отстающего от изотропии наблюдаемой Вселенной.
Первый тип наблюдений касался исследований векторов поляризации электромагнитного излучения (поляризация – свойство «света», в том числе радиоволн), пришедшего от далеких квазаров. Оказалось, что вектора поляризации ориентированы не случайным образом, а имеют преимущественное направление, причем это направление явно проявляется для тех векторов, которые соответствуют достаточно удаленным квазаром.
Второй тип наблюдений был связан с так называемыми спиральными галактиками (к таким галактикам относится и наша – Кп). Согласно проведенному анализу, в одной части небесной сферы преобладают левозакрученные галактики, в другой части – правозакрученные. На основе этой асимметрии была найдена выделенная ось в пространстве. Отметим, что эти исследования не были общепризнанными. Наблюдения на космическом телескопе «Джеймс Уэбб» подвели определенный итог исследований асимметрии Вселенной.
Итак, мы имеем два вида аномалий: уже упомянутое нами вращение галактик, и более тонкий эффект, изменение поляризации электромагнитного излучения. Похоже, данные Уэбба ставят точку в вопросе, действительно ли галактики вращаются столь странно: да, действительно.
А что тут, собственно, странного?
— В стандартной космологической модели нет глобального вращения материи. Поэтому преимущественное направление вращения галактик не объяснить в рамках стандартной космологии, — говорит Вячеслав Панов.
Это касается и темной материи, и темной энергии. Согласно общепризнанным моделям темной энергии, — она не вращается. Если темная материя вращается глобально, то это тоже проявление вращения Вселенной, что сказано на определенном направлении вращения значительного количества галактик. Других причин «определенного направления вращения» значительного количества галактик – нет, говорит Вячеслав Панов.
УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ВОЛЧОК
Прежде чем добраться до черных дыр (и засунуть в них всю Вселенную), я не могу не задать вопрос, который, возможно, вертится и у вас:
— Вот мы говорим, вращение Вселенной… отсутствует вращения Вселенной… А относительно чего? Ведь, кроме Вселенной, ничего нет!
— В общей теории относительности относительность есть понятие системы отсчета. В космосе можно ввести локально-инерциальную систему отсчета. Говоря о вращении Вселенной, имеют в виду вращение «близлежаще», — объясняет Вячеслав Панов, — При этом сам наблюдатель движется вместе с материей по относительной системе отсчета, задаваемой системой гироскопов («компас инерции»).
Гироскоп! – восхликнет читатель, заслышав знакомое слово, — Это такой волчок! В самом деле, вы можете закрутить «волчок», и он задаст систему отсчета. Относительно которой хоть вращение Земли, хоть Вселенной. Именно теория относительности и позволяет.
— Представим, что где-то во вращающейся Вселенной находится лаборатория, оснащенная, кроме измерительной аппаратуры, двигателями, которые могут вращать эту лабораторию, — продолжает объяснять Вячеслав Панов, — Изучая движение маячника Фуко и осуществляя такое движение лаборатории, чтобы маячник колебался в одной плоскости, наблюдатели заметят, что окружающие галактики вращаются вокруг лаборатории. В этом смысле и говорят, что вся Метагалактика вращается. Так как Вселенная однородна, то такому же выводу придут наблюдатели в любой производственной лаборатории.
Так МЫ ВНУТРИ ДЫРЫ ИЛИ НЕТ?
Итак, мы у главного пункта нашего путешествия. Давайте еще раз. Некоторые (их все больше) наблюдательные факты говорят, что Вселенная вращается как целое. С точки зрения стандартных моделей этого быть не должно. А с точки зрения нестандартных – может быть. И то, что вся Вселенная заключена в черную дыру, одна из таких моделей. Чего бы черной дыре и не вращаться? Она ведь сохранила импульс вращения, который был у ее «родительского тела».
— Как вы все-таки относитесь к очень смелому предположению о том, что мы все заключены в черную дыру?
— В теории Поплавского построена гипотетическая модель Вселенной, заключенной внутри черной дыры. Замечу, что в его теории «быстрая отдача после сильного толчка могла привести к расширению нашей Вселенной» — событию, которое мы сейчас называем Большим взрывом. Эта модель имеет право на обсуждение. Но для доказательства реальности модели Поплавского нужны серьезные астрономические наблюдения и исследования. Сам я космологией черных дыр не занимаюсь. В моей научной группе построены и исследованы в рамках общей теории относительности ряд моделей нашей Вселенной с расширением и вращением, в которых Большой взрыв сохраняется, — говорит Вячеслав Панов.
Но есть ли какое-то астрономическое наблюдение, то, что физики назвали бы «решающим экспериментом», которое позволило бы сделать вывод, что наша Вселенная вращается? Оказывается, да, и об этом Вячеслав Федорович вместе с коллегой, Юрием Сбытовым, писали еще в работах, опубликованных в 1980-1990-е годы.
— В работах 1998 и 1992 годов исследовались воздействия кривизны пространства-времени на относительный позиционный угол между направленным максимальной вытянутости радиоиндикатора и направлением интегральной плоскости поляризации при распространении излучения от источника к наблюдателю, — говорит Вячеслав Панов, — Более детальный анализ выполнен для космологической модели с глобальным вращением (метрика типа Гёделя). Обнаружен эффект аннизотропии, обусловленный глобальным вращением Вселенной. Этот возможный эффект может привлечь внимание астрофизиков. Новые возможности для проверки нашего эффекта, установленные в работе со Сбытовым, могут дать космический телескоп «Джеймс Уэбб» в сочетании с современным радиотелескопом. Телескоп «Джеймс Уэбб» может определить направление максимальной вытянутости удаленных радиосточников и радиотелескоп может определить направление поляризации радиоифекции от этих источников.
Что же, мы видим, что наблюдательные факты довольно серьезные. Нужны новые, но тревожны и эти. Заявлять, что мы «внутри черной дыры», наверное, рановато, да, скорее всего, это окажется неправдой. Но то, что Вселенная сложнее и интереснее, чем казалось нам еще относительно недавнкус, – факт.
ВОПРОС — РЕБРОМ
Черные дыры испаряются. Значит, мы вместе с ними?
Стивен Хокинг показал, что черные дыры не вечны, и испаряются. Причем информация, «запертую» в черной дыре, при испарении не обретает. Стоп, информация – это мы и есть. Значит, мы испаримся?
— Допустим, наша Вселенная находится внутри черной дыры (это гипотеза), — говорит Вячеслав Панов, — Известен квантовый эффект Хокинга – испарение черной дыры на горизонте черной дыры. При этом черные микродыры испарялись быстро, а большие черные дыры медленно. Замечу также, что информация о предметах, упавших в черную дыру, не пропадает, но расшифровать ее невозможно. Но связывать это испарение с человеком – это фантастика!
Что же, уточнимся тем, что до нашего испарения – триллионы лет, ведь вся Вселенная, если она в самом деле черная дыра, очень большая. А что нам эти триллионы: скорее Солнца не станет и Земля распыляется, чем мы испаримся.
ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ
Загадочные вспышки на дне Байкала: российский нейтрино телескоп проникает в тайны Большого взрыва и черных дыр
Магнитная звезда-зомби вторглась в нашу Галактику: способен ли он уничтожить Землю
