От физики необходимого к физике возможного

От физики необходимог о к физике возможного Аруцев Александр Артемьевич, Ермолаев Борис Валерьевич, Кутателадзе Ир аклий Отарович, Слуцкий Михаил Семенович Время - неотъемлемая составляющая нашего бытия. Веками пленяло оно вообр ажение художников, философов, поэтов. Включение времени в галилеевскую м еханику ознаменовало рождение новой науки. Центральное место нашего по собия - проблема стрелы времени (это понятие ввел в 1928 году Артур Эддингтон ). Ведь в том виде, в каком время входит в основные законы физики, оно само не вносит никакого различия между прошлым и будущим! Многие нынешние физик и воспринимают отрицание стрелы времени как постулат: до тех пор и покуд а речь идет о фундаментальном уровне описания, ее не существует. Тем не менее во всех явлениях макроскопической физики, химии, геологии, б иологии или гуманитарных наук будущее и прошлое неравноправны - в них пр исутствует стрела времени. Каким же образом, где она возникает, если в исх одных физических законах ее нет? Откуда появляется асимметрия между про шлым и будущим? Или, может быть, воспринимаемая нами направленность врем ени - это не более чем иллюзия? Так мы приходим к главному парадоксу времен и. Парадокс времени не был осмыслен вплоть до второй половины XIX века. В те го ды законы динамики уже давно воспринимались как выражающие идеал объек тивного знания. А поскольку из этих законов следовала эквивалентность п рошлого и будущего, любые попытки ввести стрелу времени в фундамент физи ки наталкивались на упорное сопротивление - их рассматривали как покуше ние на этот идеал и предпочитали возлагать ответственность за различие между прошлым и будущим на наблюдателя, привносящего в описание явлений разные приближения, неточности. Однако сейчас разделять эту точку зрения уже невозможно. В последние дес ятилетия родилась новая наука - физика неравновесных процессов, связанн ая с понятиями самоорганизации и диссипативных структур. Если прежде ст рела времени проникала в физику через такие простые процессы, как диффуз ия и вязкость, которые еще можно понять, исходя из обратимой во времени ди намики, то ныне ситуация иная. Теперь мы знаем, что необратимость приводи т к множеству новых явлений - образованию вихрей, колебательным химическ им реакциям или лазерному излучению. Во всем этом необратимость играет к онструктивную, организующую роль. Невозможно представить жизнь в мире, л ишенном взаимосвязей, которые создаются принципиально необратимыми пр оцессами. Следовательно, утверждать, будто стрела времени - "всего лишь фе номенология" и обусловлена способом нашего описания природы, с научной т очки зрения абсурдно. Парадокс времени ставит перед нами проблему содержания и роли законов п рироды. Отождествление науки с поиском этих законов, по-видимому, есть ха рактерная черта западного мышления. Прототипом универсального закона природы может служить один из законов Ньютона, который кратко формулиру ют так: ускорение пропорционально силе. Этот закон имеет две важные особ енности. Он детерминистичен: коль скоро начальные условия известны, мы м ожем предсказывать движение. И он обратим во времени: между предсказание м будущего и восстановлением прошлого нет никакого различия; иными слов ами, движения от текущего к будущему состоянию и обратно - от текущего к на чальному - равноправны. Закон Ньютона лежит в основе классической механики - науки о движении ма терии, о траектории. С начала XX века границы физики значительно расширили сь, теперь у нас есть квантовая механика и теория относительности, но осн овные отличительные особенности закона Ньютона - детерминизм и обратим ость во времени - сохранились. Понятие "закон природы" заслуживает более подробного анализа. Мы настоль ко привыкли к нему, что оно воспринимается как трюизм, как нечто само собо й разумеющееся. Однако в других картинах мира привычная нам концепция за кона природы отсутствует. По Аристотелю, живые существа не подчиняются н икаким законам; деятельность этих существ обусловлена автономными вну тренними причинами, каждое из них стремится к достижению своей собствен ной истины. А в Китае господствовали взгляды об изначальной гармонии кос моса, некоем статическом равновесии, связывающем воедино природу, общес тво и небеса. Идея о том, что в мире могут действовать законы, вызрела в нед рах европейской цивилизации. Значительное влияние на формирование пре дставлений о законах природы оказала Библия с ее Всеведущим и Всемогущи м божеством. Однако на протяжении всей истории западной мысли неоднократно поднима лся один и тот же вопрос: что есть возникновение нового в мире, управляемо м детерминистическими законами? Впервые этим вопросом задались задолго до рождения современной науки. П латон связывал разум и истину с "миром идей" - высшим бытием, не подверженн ым изменениям, текучести реального мира с его постоянным "становлением". Становление - неиссякаемый поток воспринимаемых нами явлений - философ о тносил к сфере чистого мнения. Однако Платон сознавал ущербность такой п озиции, поскольку она принижала и жизнь, и мысль. В "Софисте" он приходит к з аключению, что необходимы и бытие, и становление. С той же трудностью столкнулись и атомисты. Чтобы допустить возникновен ие нового, Лукрецию пришлось ввести "клинамен" - некий фактор, возмущающий свободное падение атомов в пустоте. Обращение к клинамену часто подвергалось критике за введение в атомист ическое описание чужеродного элемента. Но и через два тысячелетия мы вст речаем аналогичную попытку в работе Эйнштейна, посвященной спонтанном у испусканию света возбужденным атомом. Параллелизм особенно неожидан ный, если мы вспомним, что Лукреций и Эйнштейн разделены, по-видимому, вели чайшей революцией в наших отношениях с природой - рождением новой науки. И клинамен, и спонтанное испускание света относятся к событиям, иными сл овами, к реализациям определенных возможностей, заданных своими вероят ностями. События и вероятности фигурируют в теориях эволюции, будь то да рвинизм или история человечества (мы увидим, что события также связаны с термодинамической стрелой времени в области сильно неравновесных проц ессов). Можно ли пойти дальше, чем Лукреций и Эйнштейн, "добавившие" событи я к детерминистическим законам? Можно ли "видоизменить" само понятие физ ического закона так, чтобы включить в наше описание природы необратимос ть? Принятие такой программы повлекло за собой основательный пересмотр законов природы, который стал возможен благодаря замечательным успеха м, связанным с идеями неустойчивости и хаоса. Начнем с рассмотрения классической динамики. Представляется, что все си стемы, описываемые законами Ньютона, в чем-то одинаковы. Конечно, каждому известно, что рассчитать траекторию системы трех тел, например Солнца, З емли и Юпитера, труднее, чем траекторию падающего камня, но эти трудности считали непринципиальными, связанными только с большим объемом вычисл ений. Однако в последние десятилетия выяснилось, что подобное мнение нев ерно - не все динамические системы одинаковы. Оказалось, что такие систем ы подразделяются на устойчивые и неустойчивые. Так, маятник устойчив: сл абые возмущения мало сказываются на его движении; но для большинства дин амических систем малые начальные отклонения постепенно возрастают. Кр айний случай неустойчивых систем - так называемые хаотические системы, д ля которых описание в терминах траекторий становится недостаточным, по скольку первоначально сколь угодно близкие траектории со временем экс поненциально расходятся. Итак, хаос появляется в макроскопических необратимых процессах, где он, так сказать, "негативен" - делает невозможными определенные предсказания вследствие быстрого расхождения соседних траекторий. Этот эффект равн означен чувствительности решения уравнения к начальным условиям, чере з которую обычно определяют хаос. Однако важный новый момент состоит в т ом, что хаос обретает теперь и "позитивные" аспекты. Так как отдельные трае ктории становятся чрезмерной идеализацией, Пригожин вынужден обратить ся к вероятностному описанию в терминах ансамбля возможных траекторий. Такое описание само по себе не ново: оно служило отправным пунктом разви того Гиббсом и Эйнштейном подхода к статистической физике. Здесь нужно подчеркнуть одно очень существенное обстоятельство: из вер оятностного описания, вводимого для хаотических систем, вытекает необр атимость, потому что оно применимо уже не к отдельной траектории, а к пучк у, расходящемуся "вееру" возможностей. Это утверждение есть результат ст рогого анализа методами современной математики. Значит, в таком вероятн остном представлении прошлое и будущее начинают играть различные роли. Иначе говоря, хаос вводит стрелу времени в фундаментальное динамическо е описание. Хаос позволяет разрешить парадокс времени, но он делает и нечто большее - привносит вероятность в классическую динамику, то есть в область детерм инистической науки. В данном контексте вероятность выступает уже не как следствие нашего незнания, а как неизбежное выражение хаоса. В свою очер едь это позволяет по-новому определить хаос. Мы сказали, что хаос приводи т к необратимому вероятностному описанию, теперь же мы перевернем это ут верждение: все системы, допускающие необратимое вероятностное описани е, будем считать хаотическими. Таким образом, системы, о которых идет речь , допускают описание не в терминах отдельных траекторий (или отдельных в олновых функций в квантовой механике), а только в понятиях пучков (или анс амблей) траекторий. Сфера проявлений хаоса чрезвычайно расширилась и включила в себя фактически все системы, описываемые современными теор иями взаимодействующих полей. Столь широкое обобщение понятий хаоса тр ебует новой - третьей - формулировки законов физики: первая была основана на исследовании индивидуальных траекторий или волновых функций; втора я - на теории ансамблей Гиббса и Эйнштейн а (с динамической точки зрения вторая форм улировка не вносит новизны, поскольку, будучи примененной к отдельным тр аекториям или волновым функциям, сводится к первой). Теперь мы приходим к третьей формулировке, имеющей совершенно иной статус: она применима тол ько к ансамблям и справедлива только для динамических систем. Она привод ит к выводам, которые не могут быть получены ни на основе ньютоновской, ни ортодоксальной квантовой механики. Именно это новое представление, вво дящее необратимость в фундамент описания природы, позволяет объединит ь свойства микро и макромира. Мотивацией концепции И.Р. Пригожина служил парадо кс времени, но он существует не сам по себе. С ним тесно связаны два других парадокса, которые, как мы увидим, имеют самое непосредственное отношени е к отрицанию стрелы времени: квантовый парадокс и космологический пара докс. В квантовом мире движение описывают волновыми функциями. Главное отлич ие волновой механики от ньютоновской состоит в том, что классические тра ектории, получаемые из уравнения движения, непосредственно соответств уют наблюдаемым, тогда как квантово-механические волновые функции, буду чи решениями уравнения Шредингера (играющего, в принципе, ту же роль, что у равнение Ньютона), задают только амплитуду вероятности, с которыми реали зуются различные возможные траектории. И чтобы получить сами вероятнос ти каждого исхода, нужно произвести дополнительную операцию - редукцию ( коллапс) волнового пакета. Эта операция связана с процедурой измерения, она лежит вне основного уравнения теории. Отсюда вытекает двойственность квантовой механики - наличие двух разно родных элементов (волновой функции и ее редукции) приводит к концептуаль ным трудностям, споры вокруг которых продолжаются вот уже шестьдесят ле т - с момента возникновения этой теории. Хотя ее с полным основанием назыв али наиболее успешной из всех существующих физических теорий, пока так и не удалось выяснить физический смысл редукции волновой функции. Многие ученые полагают, что ответственность за нее несет наблюдатель и произво димые им измерения. Между парадоксом времени и квантовым парадоксом есть тесная аналогия. О ба они отводят нам довольно странную роль: получается, что человек ответ ствен как за стрелу времени, так и за переход от квантовой потенциальной возможности к уже свершившемуся, то есть за все особенности, связанные с переходом от становления к событиям в нашем физическом рассмотрении. Поскольку квантовые хаотические системы описывают не в терминах волно вых функций, а сразу в терминах вероятностей, отпадает необходимость в к оллапсе волновой функции. Временная эволюция хаотических систем преоб разует описание через волновые функции в описание ансамбля траекторий. Посредником, связывающим нас с природными явлениями, выступает уже не ак т наблюдения, а квантовый хаос. Идеи, охватывающие общим подходом хаос, стрелу времени и квантовый парад окс, приводят нас к более "целостному" пониманию природы, которое включае т в себя и становление, и события (на всех уровнях описания). Традиционные законы природы соответствовали замкнутой детерминированной Вселенно й, прошлое и будущее которой, по сути, неразличимы. Это рассматривалось ка к триумф человеческого разума, преодолевающего ограниченность видимой изменчивости природы. Но такой взгляд был чужд другим наукам, которые пр едполагали стрелу времени. Теперь мы понимаем, что детерминированные, си мметричные во времени законы справедливы только для устойчивых класси ческих и квантовых систем, то есть для весьма ограниченного их класса. Ме сто этих законов заняли ныне вероятностные представления, которые соот ветствуют открытой Вселенной, где в каждый последующий момент времени в озникает новое, где в игру вступают неизвестные прежде факторы. Упомянут и третий парадокс - космологический. Современная космология пр иписывает нашей Вселенной некий возраст: она родилась с Большим Взрывом около 15 миллиардов лет назад. Ясно, что это Событие. Но событие не входящее в привычную систему законов природы: траектории там нигде не начинаются и ни на чем не заканчиваются. Именно поэтому гипотеза Большого Взрыва с е е проблемой сингулярности (исходного состояния) породила в физике глубо чайший кризис. В поисках выхода из него Стивен Хокинг и другие ученые пре дположили, что космологическое время есть иллюзия. Если чисто математич ески ввести в теорию мнимое время, то различие между пространственными к оординатами и временем, которое осталось в общей теории относительност и, полностью стирается. Сингулярность тоже исчезает, поскольку тогда и п ространство, и время уже не имеют границ, а значит, время не имеет начала - о но становится чистой "акциденцией", то есть не сущностным, а побочным свой ством мира. Так формально решается проблема Большого Взрыва, а заодно сн имается всякое различие между бытием и становлением. По выражению Хокин га, Вселенная "просто есть, и все!". С точки зрения И.Р. Пригожина, события - результат неустойчивости, хаоса. Э то утверждение остается в силе на всех уровнях, включая космологический . В детерминистических рамках все предопределено с момента Большого Взр ыва. В рамках этой концепции законы природы относятся к потенциальным во зможностям. 1. Современная космология и космогония С глубокой древности и до начала нынешнего столетия космос считали неиз менным. Звездный мир олицетворял собой абсолютный покой, вечность и бесп редельную протяженность. Открытие в 1929 году взрывообразного разбегания галактик, то есть быстрого расширения видимой части Вселенной, показало , что Вселенная нестационарна. Экстраполируя процесс расширения в прошл ое, сделали вывод, что 15-20 миллиардов лет назад Вселенная была заключена в б есконечно малый объем пространства при бесконечно большой плотности и температуре вещества-излучения (это исходное состояние называют "сингу лярностью"), а вся нынешняя Вселенная конечна - обладает ограниченным объ емом и временем существования. Отсчет времени жизни такой эволюционирующей Вселенной ведут от момент а, при котором, как полагают, внезапно нарушилось состояние сингулярност и и произошел "Большой Взрыв". По мнению большинства исследователей, совр еменная теория "Большого Взрыва" (ТБВ) в целом довольно успешно описывает эволюцию Вселенной, начиная примерно с 10-44 секунды после начала расширени я. Единственной брешью в прекрасном сооружении ТБВ они считают проблему Начала - физического описания сингулярности. Однако и тут преобладает оп тимизм: ожидают, что с созданием "Теории Всего Сущего", объединяющей все фу ндаментальные физические силы в единое универсальное взаимодействие, эта проблема будет автоматически решена. Тем самым построение модели ми роздания в наиболее общих и существенных чертах благополучно завершит ся. Этот энтузиазм весьма напоминает настроения, царившие в физике на рубеж е XIX-XX столетий, когда казалось, что строительство здания точных наук в осно вном приближается к концу и оставшиеся непроясненными несколько "темны х пятен" (в частности, проблема излучения "черного тела", из которой родила сь квантовая механика) общей картины не портят. По-видимому надежды, разд еляемые нынешними сторонниками ТБВ, столь же иллюзорны. 15-20 миллиарда лет - так определяет сейчас наука возраст Вселенной. Когда че ловек не знал этой цифры, он не мог задаваться вопросом, которым он задает ся сегодня: что было до этой даты? До этой даты, утверждает современная кос могония, вся масса Вселенной была сжата, была втиснута в некую точку, исхо дную каплю космоса. Когда Вселенная пребывала в исходном точечном состоянии, рядом, вне ее н е существовало материи, не было пространства, не могло быть времени. Поэт ому невозможно сказать, сколько продолжалось это - мгновение или бессчет ные миллиарды лет. Невозможно сказать не только потому, что нам это неизв естно, а потому что не было ни лет, ни мгновений - времени не было. Его не сущ ествовало вне точки, в которую была сжата вся масса Вселенной, потому что вне ее не было ни материи, ни пространства. Времени не было, однако, и в само й точке, где оно должно было практически остановиться. Не обязательно, чтобы исходная точка - то "космическое яйцо", из которого р одилась Вселенная, была заполнена сверхплотной материей, мыслима такая космологическая схема, в которой Вселенная не только логически, но и физ ически возникает из ничто, причем при строгом соблюдении всех законов со хранения. Ничто (вакуум) выступает в качестве основной субстанции, перво основы бытия. В свете новых космогонических представлений само понимание вакуума бы ло пересмотрено наукой. Вакуум есть особое состояние вечно движущейся, р азвивающейся материи. На исходных стадиях Вселенной интенсивное грави тационное поле может порождать частицы из вакуума. И снова необъяснимую аналогию этим представлениям современного знания находим мы у древних. О переходе вещества в иное состояние, даже об "исчез новении материи" в момент гибели Вселенной упоминал философ и богослов О риген (II-III в.н.э.). Когда Вселенная возникает опять, "материя, - писал он, - вновь п олучает бытие, образуя тела ... ". Нам неизвестно, почему, в силу каких причин это исходное, точечное состоя ние было нарушено и произошло то, что обозначается сегодня словами "Боль шой Взрыв". Согласно сценарию исследователей, вся наблюдаемая сейчас Все ленная размером в 10 миллиардов световых лет возникла в результате расши рения, которое продолжалось всего 10-30 с. Разлетаясь, расширяясь во все стор оны, материя отодвигала безбытие, творя пространство и начав отсчет врем ени. Так видит становление Вселенной современная космогония. Если концепция о "Большом Взрыве" верна, то он долже н был бы оставить в космосе своего рода "след", "эхо". Такой "след" был обнаруж ен. Пространство Вселенной оказалось пронизано радиоволнами миллиметр ового диапазона, разбегающимися равномерно по всем направлениям. Это "реликтовое излу чение Вселенной" и есть приходящий из прошлого след сверхплотного, сверх раскаленного ее состояния, когда не было еще ни звезд, ни туманностей, а ма терия представляла собой дозвездную, догалактическую плазму. Теоретически концепция "расширяющейся Вселенной " была выдвинута известным ученым А.А.Фридманом в 1922-1924 годах. Десятилетия сп устя она получила практическое подтверждение в работах американского астронома Э.Хаббла, изучавшего движение галактик. Хаббл обнаружил, что г алактики стремительно разбегаются, следуя некоему импульсу, заданному в момент "Большого Взрыва". Если разбегание это не прекратится, будет прод олжаться неограниченно, то расстояние между космическими объектами бу дет возрастать, стремясь к бесконечности. По расчетам Фридмана, именно т ак должна была бы проходить дальнейшая эволюция Вселенной. Однако при од ном условии - если средняя плотность массы Вселенной окажется меньше нек оторой критической величины (эта величина составляет примерно три атом а на кубический метр). Какое-то время назад данные, полученные американск ими астрономами со спутника, исследовавшего рентгеновское излучение д алеких галактик, позволили рассчитать среднюю плотность массы Вселенн ой. Она оказалась очень близка к той критической массе, при которой расши рение Вселенной не может быть бесконечно. Обратиться к изучению Вселенной посредством исследования рентгеновск их излучений пришлось потому, что значительная часть ее вещества не восп ринимается оптически. По крайней мере 50% массы нашей Галактики мы "не види м", писал журнал английских ученых "New Scientist". Об этом не воспринимаемом нами ве ществе свидетельствуют, в частности, гравитационные силы, которые опред еляют движение нашей и других галактик, движение звездных систем. Вещест во это может существовать в виде "черных дыр", масса которых составляет со тни миллионов масс нашего Солнца, в виде нейтрино или других каких-то неи звестных нам форм. Не воспринимаемые, как и "черные дыры", короны галактик могут быть, считают некоторые, в 5-10 раз больше массы самих галактик. Предположение, что масса Вселенной значительно больше, чем принято счит ать, нашло новое весьма веское подтверждение в работах физиков. Ими были получены первые данные о том, что один из трех видов нейтрино обладает ма ссой покоя. Если остальные нейтрино имеют те же характеристики, то масса нейтрино во Вселенной в 100 раз больше, чем масса обычного вещества, находя щегося в звездах и галактиках. Это открытие позволяет с большей уверенностью говорить, что расширение Вселенной будет продолжаться лишь до некоторого момента, после которог о процесс обратится вспять - галактики начнут сближаться, стягиваясь сно ва в некую точку. Вслед за материей будет сжиматься в точку пространство. Произойдет то, что астрономы обозначают сегодня словами "Схлопывание Вс еленной". Заметим ли мы или, скажем, обитатели других миров, существующих в космосе, сжатие Вселенной, начало страшного ее возврата в первоначальный, первоз данный хаос? Нет и никогда. Слишком несоизмеримы периоды жизни разумных существ и даже их цивилизаций с эпохами жизни Вселенной. Мы не можем заме тить поворота времени, который должен будет произойти, когда Вселенная, достигнув максимума своего разбега, начнет сжиматься. Поворот течения времени, в масштабах Вселенной, аналогичен подобному же событию, происходящему на сжимающейся, "коллапсирующей" звезде. Условные часы, находящиеся на поверхности такой звезды, сначала должны будут зам едлить свой ход, затем, когда сжатие достигнет критического гравитацион ного "горизонта событий", они остановятся. Когда же звезда "провалится" из нашего пространства-времени, условные стрелки на условных часах двинут ся в противоположную сторону - время пойдет обратно. Но всего этого сам ги потетический наблюдатель, находящийся на такой звезде, не заметит. Замед ление, остановку и изменение направления времени мог бы воспринять толь ко некто наблюдающий происходящее как бы со стороны, находящийся вне "сх лопывающейся" системы. Если наша Вселенная единственная и нет ничего вне ее - ни материи, ни времени, ни пространства, - то не может быть и некоего взг ляда со стороны, который мог бы заметить, когда время изменит ход и потече т вспять. Некоторые ученые считают, что событие это в нашей Вселенной уже произошл о, галактики падают друг на друга, и Вселенная вступила в эпоху своей гибе ли. Существуют математические расчеты и соображения, подтверждающие эт у мысль. Сторонники этой точки зрения вспоминают в этой связи одно из "тем ных мест" Платона. В диалоге "Политик" Платон говорит о времени, которое не когда внезапно "потекло вспять", о странных космических явлениях, сопров ождавших это событие. Многие века это сообщение не поддавалось расшифро вке, пока в современной космогонии не появились данные, позволяющие попы таться понять его с позиций сегодняшнего знания. Что произойдет после того, как Вселенная вернется в некую исходную точку ? После этого начнется новый цикл, произойдет очередной "Большой Взрыв", пр аматерия ринется во все стороны, раздвигая и творя пространство, снова в озникнут галактики, звездные скопления, жизнь. Такова, в частности, космо логическая модель американского астронома Дж.Уиллера, модель попереме нно расширяющейся и "схлопывающейся" Вселенной. Известный математик и логик Курт Гёдель математически обосновал то пол ожение, что при определенных условиях наша Вселенная действительно дол жна возвращаться к своей исходной точке с тем, чтобы потом опять соверши ть тот же цикл, завершая его новым возвращением к исходному своему состо янию. Этим расчетам соответствует и модель английского астронома П.Дэви са, модель "пульсирующей Вселенной". Но что важно - Вселенная Дэвиса включа ет в себя замкнутые линии времени, иначе говоря, время в ней движется по кр угу. Число возникновений и гибели, которые переживает Вселенная, бесконе чно. И снова - свидетельства прошлого. За тысячи лет до того, как современное ло гически выдержанное, рациональное знание пришло к этой картине мира, под обное представление устойчиво присутствовало в сознании древнего чело века. Вселенная, писал шумерский философ и жрец Бероуз (III в.н.э.), периодичес ки уничтожается и потом воссоздается снова. Из древнего Шумера эта конце пция пришла в эллинский мир, Рим, Византию. А как представляет себе гибель Вселенной современная космогония? Извес тный американский физик С.Вайнберг описывает это так. После начала сжати я в течение тысяч и миллионов лет не произойдет ничего, что могло бы вызва ть тревогу наших отдаленных потомков. Однако, когда Вселенная сожмется д о 1/100 теперешнего размера, ночное небо будет источать на Землю столько же т епла, сколько сегодня дневное. Затем через 70 миллионов лет Вселенная сокр атится еще в десять раз и тогда "наши наследники и преемники (если они буду т) увидят небо невыносимо ярким". Еще через 700 лет космическая температура достигнет десяти миллионов градусов, звезды и планеты начнут превращат ься в "космический суп" из излучения, электронов и ядер. После сжатия в точку, после того, что мы именуем гибелью Вселенной (но что, может, вовсе и не есть ее гибель), начинается новый цикл. Вспомним об упомя нутом уже реликтовом излучении, эхе "Большого Взрыва", породившего нашу В селенную. Излучение это, оказывается, приходит не только из прошлого, но и "из будущего"! Это отблеск "мирового пожара", исходящего от следующего цик ла, в котором рождается новая Вселенная. Температура реликтового излуче ния, наблюдаемого сегодня, на 3? выше абсолютного нуля. Это и есть температ ура "электромагнитной зари", знаменующей рождение новой Вселенной. Реликтовое излучение - только ли оно пронизывает наш мир, приходя как бы с двух сторон - из прошлого и грядущего? Только ли это? Материя, составляющая мир, Вселенную и нас, возможно, несет в себе некую информацию. Исследовате ли с долей условности, но говорят уже о "внутреннем опыте", своего рода "пам яти" молекул, атомов, элементарных частиц. Атомы углерода, побывавшего в ж ивых существах "биогенные". Коль скоро в момент схождения Вселенной в точку материя не исчезает, то н е исчезает, неуничтожима и информация, которую она несет. Наш мир заполне н ею, как он заполнен, материей, составляющей его. Вселенная, что придет на смену нашей, будет ли она её повторением? Вполне возможно, отвечают некоторые космологи. Вовсе не обязательно, возражают другие. Нет никаких физических обоснова ний, считает, например, доктор Р.Дик из Принстонского университета, чтобы всякий раз в момент образования Вселенной физические закономерности б ыли те же, что и в момент начала нашего цикла. Если же эти закономерности б удут отличаться даже самым незначительным образом, то звезды не смогут в последствии создать тяжелые элементы, включая углерод, из которого пост роена жизнь. Цикл за циклом Вселенная может возникать и уничтожаться, не зародив ни искорки жизни. Такова одна из точек зрения. Ее можно было бы наз вать точкой зрения "прерывистости бытия". Оно прерывисто, даже если в ново й Вселенной и возникает жизнь: никакие нити не связывают ее с прошлым цик лом. По другой точке зрения, наоборот, "Вселенная помнит всю свою предысторию, сколь бы далеко (даже бесконечно далеко) в прошлое она ни уходила". 2. Кризис современной космологии Представляется, что в понятии космологической сингулярности скрыты, по меньшей мере, три проблемы, решение которых потребует изменения научной картины мира в целом (Г.В.Гивишвили). Во-первых, при обсуждении свойств сингулярности у пор делают, главным образом, на то, что материя была в сверхплотном и сверх горячем состоянии. При этом часто упускают из виду полное отсутствие про странства-времени, что фактически равнозначно принципиальному отрицан ию всего сущего, абсолютному (безотносительно чего бы то ни было) ничто. Но ведь все физические теор ии объединяет одно, не знающее исключений правило: они предназначены для описания различного рода взаимодействий между частицами и излучением в сопутствующем им пространстве-времени. ТБВ обязывает нас рассматрива ть возникновение материи-пространства-времени из абсолютного ничто, пр ичем этот процесс единичен, уникален, а значит, никакое его описание не мо жет считаться строго доказательным: теория в принципе непроверяема, пос кольку результат ее предсказания невоспроизводим. Во-вторых, густым туманом окутано происхождение к осмологической сингулярности. Кажется очевидным, что, коль скоро соврем енное состояние Вселенной преходяще, то и прошлое ее должно быть преходя щим, то есть, если фазе расширения предшествовало состояние сингулярнос ти, то оно, в свою очередь, предварялось фазой образования этой сингулярн ости. В-третьих, ТБВ не дает ответа на вопрос о причине Большого Взрыва. Она опис ывает события, происходящие в процессе уже расширяющейся Вселенной, но п роблема нарушения сингулярности ("первотолчка") повисает в воздухе, она п опросту не рассматривается. Трудность здесь в том, что ни одно из известн ых фундаментальных взаимодействий не в состоянии преодолеть силы грав итационного сжатия, возникающие при бесконечно большой плотности веще ства-излучения. Важно, что в теории сингулярность возникает не из-за неадекватности мате матических уравнений или некорректности задания граничных условий. Он а представляет собой неотъемлемое свойство любой физической модели ко нечной нестационарной Вселенной. А между тем, вопреки выводам теории, мы существуем. Как увязать очевидность бытия Вселенной с отрицанием возможности этог о бытия, следующим из теории? По-видимому, нельзя переносить представлен ия о видимой части Вселенной на всю Вселенную. Иначе говоря, нужно призна ть, что наша конечная, нестационарная вселенная (тогда уже маленькой бук вы) представляет собой лишь один из элементов Большой бесконечной Вселе нной (с заглавной буквы). Еще в начале века С.Шарлье предложил модель иерархической Большой Вселе нной, в которой малые вселенные распределены как изюминки в пудинге. Тру дности современной космологии дают основание вернуться к ней, разумеет ся, с позиций нового знания. Суть в том, чтобы рассматривать нестационарн ые отдельные малые вселенные как преходящие элементы вечной и неизменн ой Большой Вселенной. Но при бесконечно большом объеме Вселенной движен ие ее как единой системы невозможно. Поэтому бесконечность ее бытия дост игается через несвязанные между собой движения локальных масс в состав ляющих ее вселенных, и вся наша видимая вселенная - лишь одна из них. Нестационарность вселенных обрекает их на "смертность". Понятие "жизнь" п о отношению к ним означает динамическое развитие по определенной прогр амме как целого, а "смерть" - их распад. (Отношения между Большой и малыми все ленными в известном смысле подобны взаимоотношениям сообществ организ мов и отдельных особей: бессмертие первых реализуется через смертность вторых.) Модель Большого Взрыва в первом приближении достаточна для описания эв олюции "типичной" вселенной в фазе ее расширения. Но для изучения процесс ов на масштабах, намного превышающих размеры и время жизни одной такой в селенной, видимо, нужна новая теория. Она должна была бы учитывать тот фак т, что отдельная вселенная проявляется как локальная флуктуация кривиз ны пространства, "евклидовой лишь в среднем". 3. Время и пространство В начале XX века выяснилось, что на время "можно влиять"! Очень быстрое движе ние, например, замедляет бег времени. Затем выяснилось, что поток времени зависит и от поля тяготения. Обнаружилась также тесная связь времени со свойствами пространства. Так возникла и бурно развивается сейчас наука, которую можно назвать физикой времени и пространства. Современный этап развития физики характеризуется новым мощным прорыво м в нашем понимании строения материи. Если в первые десятилетия XX века был о понятно устройство атома и выяснены основные особенности взаимодейс твия атомных частиц, то теперь физика изучает кварки - субъядерные части цы и проникает глубже в микромир. Все эти исследования теснейшим образом связаны с пониманием природы времени. Важное значение для науки и будущей технологии имеют такие свойства вре мени, как его замедление вблизи нейтронных звезд, остановка в черных дыр ах и "выплескивание" в белых, возможность "превращения" времени в простран ство и наоборот. Каждый знает, что пространство Вселенной трехмерно. Это значит, что у нег о есть длина, ширина и высота. То же и у всех тел. Или еще: положение точки мо жет быть задано тремя числами - координатами. Если в пространстве провод ить прямые линии или плоскости или чертить сложные кривые, то их свойств а будут описываться законами геометрии. Эти законы были известны давным- давно, суммированы еще в III веке до нашей эры Евклидом. Именно евклидова ге ометрия изучается в школе как стройный ряд аксиом и теорем, описывающих все свойства фигур, линий, поверхностей. Если мы захотим изучать не только местонахождение, но и процессы, происх одящие в трехмерном пространстве, то должны включить еще время. Событие, совершающееся в какой-либо точке, характеризуется положением точки, то е сть заданием трех ее координат и еще четвертым числом - моментом времени, когда это событие произошло. Момент времени для события есть его четверт ая координата. Вот в этом смысле и говорят, что наш мир четырехмерен. Эти факты, конечно, известны давно. Но почему же раньше, до создания теории относительности, такая формулировка о четырехмерии не рассматривалас ь как серьезная и несущая новые знания? Все дело в том, что уж очень разным и выглядели свойства пространства и времени. Когда мы говорим только о п ространстве, то представляем себе застывшую картину, на которой тела или геометрические фигуры как бы зафиксированы в определенный момент. Врем я же неудержимо бежит (и всегда от прошлого к будущему), и тела для этого пр едставления могут "менять места". В отличие от пространства, в котором три измерения, время одномерно. И хот я еще древние сравнивали время с прямой линией, это казалось всего лишь н аглядным образом, не имеющим глубокого смысла. Картина резко изменилась после открытия теории относительности. В 1908 году немецкий математик Г.Минковский, развивая идеи этой теории, заяв ил: "Отныне пространство само по себе и время само по себе должны обратить ся в фикции и лишь некоторый вид соединения обоих должен еще сохранить с амостоятельность". Что имел в виду Г.Минковский, высказываясь столь реши тельно и категорично? Он хотел подчеркнуть два обстоятельства. Первое - это относительность пр омежутков времени и пространственных длин, их зависимость от выбора сис темы отсчета. Второе, оно и является главным в его высказывании, это то, чт о пространство и время тесно связаны между собой. Они, по существу, проявл яются как разные стороны некоторой единой сущности - четырехмерного про странства-времени. Вот этого тесного единения, неразрывности и не знала доэйнштейновская физика. В чем оно проявляется? Прежде всего, пространственные расстояния можно определять, измеряя вр емя, необходимое свету или вообще любым электромагнитным волнам для про хождения измеряемого расстояния. Это известный метод радиолокации. Оче нь важно при этом, что скорость любых электромагнитных волн совсем не за висит ни от движения их источника, ни от движения тела, отражавшего эти во лны, и всегда равна c (c - скорость света в вакууме, приблизительно равная 300000 к м/сек). Поэтому расстояние получается просто умножением постоянной скор ости c на время прохождения электромагнитного сигнала. До теории Эйнштей на не знали, что скорость света постоянна, и думали, что так просто поступа ть при измерении расстояний нельзя. Конечно, можно поступить и наоборот, то есть измерять время световым сиг налом, пробегающим известное расстояние. Если, например, заставить свето вой сигнал бегать, отражаясь между двумя зеркалами, разнесенными на три метра друг от друга, то каждый пробег будет длиться одну стомиллионную д олю секунды. Сколько раз пробежал этот своеобразный световой маятник ме ду зеркалами, столько стомиллионных долей секунды прошло. Важное проявление единства пространства и времени состоит в том, что с р остом скорости тела течение времени на нем замедляется в точном соответ ствии с уменьшением его продольных (по направлению движения) размеров. Б лагодаря такому точному соответствию из двух величии - расстояния в прос транстве между какими-либо двумя событиями и промежутка времени, их разд еляющего, простым расчетом можно получить величину, которая постоянна д ля всех наблюдателей, как бы они не двигались, и никак не зависит от скорос ти любых "лабораторий". Эта величина играет роль расстояния в четырехмер ном пространстве-времени. Пространство-время и есть то "объединение" про странства и времени, о котором говорил Г.Минковский. Вообразить такое формальное присоединение времени к пространству, пож алуй, нетрудно. Гораздо сложнее наглядно представить себе четырехмерны й мир. Удивляться трудности не приходится. Когда мы в школе рисуем плоски е геометрические фигуры на листе бумаги, то обычно не испытываем никаких затруднений в изображении этих фигур; они двумерны (имеют только длину и ширину). Гораздо труднее воображать трехмерные фигуры в пространстве - пирамиды, конусы, секущие их плоскости и т.д. Что касается воображения четырехмерн ых фигур, то иногда это очень трудно даже для специалистов, всю жизнь рабо тающих с теорией относительности. Так, известный английский физик-теоретик, крупней ший специалист в теории относительности Стивен Хокинг говорит: "Невозмо жно вообразить четырехмерное пространство. Я сам с трудом представляю ф игуры в трехмерном пространстве!". Поэтом у человеку, испытывающему трудность с пре дставлением четырехмерия, огорчаться не надо. Но специалисты с успехом и спользуют понятие пространства-времени. Так в пространстве-времени мож но линией изображать движение какого-либо тела. Если по горизонтальной о си (оси абсцисс) изобразить расстояние в пространстве по одному направле нию, а по вертикальной (оси ординат) - отложить время. Для каждого момента в ремени отмечаем положение тела. Если оно покоится в нашей "лаборатории", т о есть его расположение не меняется, то это на нашем графике изобразится вертикальной линией. Если тело движется с постоянной скоростью - мы полу чим наклонную прямую. При произвольных движениях получается кривая лин ия. Такая линия получила название мировой линии. В общем случае надо вооб разить, что тело может двигаться не только по одному направлению, но и по д ругим двум в пространстве тоже. Его мировая линия будет изображать эволю цию тела в четырехмерном пространстве-времени. Осуществлена попытка показать, что пространство и время выступают как бы совершенно равноправно. Их значения просто отло жены по разным осям. Но все же между пространством и временем есть сущест венная разница: в пространстве можно находится неподвижным, во времени - нельзя. Мировая линия покоящегося тела изображается вертикально. Тело к ак бы увлекается потоком времени вверх, даже если оно не движется в прост ранстве. И так обстоит дело со всеми телами; их мировые линии не могут оста новиться, оборваться в какой-то момент времени, ведь время не останавлив ается. Пока тело существует, непрерывно продолжается и его мировая линия . Как мы видим, ничего мистического в представлениях физиков о четырехмер ном пространстве-времени нет. А.Эйнштейн как-то заметил: "Мистический тре пет охватывает нематематика, когда он слышит о "четырехмерном", - чувство, подобное чувству, внушаемому театральным приведением. И тем не менее нет ничего банальнее фразы, что мир, обитаемый нами, есть четырехмерная прос транственно-временная непрерывность". Конечно, к новому понятию надо привыкнуть. Однако независимо от способно сти к наглядным представлениям физики-теоретики используют понятие о ч етырехмерном мире как рабочий инструмент для своих расчетов, оперируя м ировыми линиями тел, вычисляя их длину, точки пересечения и так далее. Они развивают в этом четырехмерном мире четырехмерную геометрию, подобную геометрии Евклида. В честь Г.Минковского четырехмерный мир называют про странством-временем Минковского. После создания в 1905 году теории относительности А.Эйнштейн в течение деся ти лет упорно работал над проблемой - как соединить свою теорию с ньютоно вским законом всемирного тяготения. Закон тяготения в том виде, как его сформулировал И.Ньютон, несовместим с теорией относительности. В самом деле, согласно утверждению Ньютона сил а, с которой одно тело притягивает другое, обратно пропорциональна квадр ату расстояния между ними. Поэтому, если притягивающее тело сдвинется, р асстояние между телами изменится и это мгновенно скажется на силе притя жения, влияющей на притягиваемое тело. Таким образом, по Ньютону, тяготен ие мгновенно передастся сквозь пространство. Но теория относительност и утверждает, что этого быть не может. Скорость передачи любой силы, любог о влияния не может превышать скорость света, и тяготение не может переда ваться мгновенно! В 1915 году Эйнштейн завершил создание новой теории, объединяющей теории от носительности и тяготения. Он назвал ее общей теорией относительности. П осле этого ту теорию, которую Эйнштейн создал в 1905 году и которая не рассма тривала тяготение, стали называть специальной теорией относительности . Теория тяготения Эйнштейна утверждает, что тяготеющие тела искривляют вокруг себя четырехмерное пространство-время. Трудно наглядно вообраз ить себе простое пространство-время, а тем более сложно это сделать, когд а оно еще и искривленное. Но для математика или физика-теоретика и нет нуж ды в наглядных представлениях. Для них искривление означает изменение г еометрических свойств фигур или тел. Так, если на плоскости отношение дл ины окружности к ее диаметру равно 2?, то на искривленной поверхности или в "кривом" пространстве это не так. Геометрические соотношения там отлича ются от соотношений в геометрии Евклида. И специалисту достаточно знать законы "кривой" геометрии, чтобы оперировать в таком необычном пространс тве. Тот факт, что четырехмерное пространство может быть искривленным, теоре тически было открыто в начале прошлого века русским математиком Н.Лобач евским и в то же время венгерским математиком Я.Больяй. В середине прошло го века немецкий геометр Б.Риман стал рассматривать "искривленные" прост ранства не только с тремя измерениями, но и четырехмерные и вообще с любы м числом измерений. С той поры геометрию искривленного пространства ста ли называть неевклидовой. Первооткрыватели неевклидовой геометрии не знали, в каких конкретно условиях может проявиться их геометрия, хотя от дельные догадки об этом высказывали. Созданный ими и их последователями математический аппарат был использован при формулировке общей теории относительности. Итак, согласно основной идее А.Эйнштейна тяготеющие массы искривляют во круг себя пространство-время. Пространство воздействует на материю, "ука зывая" ей, как двигаться. Материя, в свою очередь, оказывает обратное дейст вие на пространство, "указывая" ему, как искривляться. В этом объяснении все необычно - и неподдающееся наглядному представлен ию искривленное четырехмерное пространство-время, и необычность объяс нения силы тяготения геометрическими причинами. Физика здесь впервые н апрямую связывается с геометрией. Знакомясь с успехами физики, чем ближе мы подходим к нашей эпохе, тем необычнее становятся ее открытия, а поняти я все менее поддаются наглядным представлениям. И ничего не поделаешь! П рирода сложна, и раз уж мы проникаем все глубже в ее тайны, то приходится м ириться с тем, что это требует все больших усилий, в том числе и от нашего в оображения. Наверное, слово "мириться" не очень здесь годится, скорее надо подчеркнуть, что становится все интереснее, хотя и труднее. После создания своей теории Эйнштейн указал на эффект, касающийся време ни. Теория Эйнштейна предсказывает: в сильном поле тяготения время течет медленнее, чем вне его. Это означает, например, что любые часы у поверхнос ти Солнца идут медленнее, чем на поверхности Земли, ибо тяготение Солнца больше, чем тяготение Земли. По аналогичной причине часы на некоторой вы соте над поверхностью Земли идут чуть быстрее, чем на самой поверхности. В 1968 году американский физик И.Шапиро измерил замедление времени у поверх ности Солнца очень оригинальным методом. Он проводил радиолокацию Мерк урия, когда тот, двигаясь вокруг Солнца, находился от него с противополож ной стороны по отношению к Земле. Радиолокационный луч проходил вблизи п оверхности Солнца, и из-за замедления времени ему требовалось чуть больш е на прохождение туда и обратно, чем на покрытие такого же расстояния, ког да Меркурий находился вдали от Солнца. Эта задержка (около десятитысячно й доли секунды) действительно была зафиксирована и измерена. Итак, не может быть никакого сомнения в замедлении течения времени в гра витационном поле. В большинстве исследованных случаев изменение ничто жно мало, но астрономы и физики знают ситуации, когда разница в беге време ни колоссальна. 4. "Дыры" в пространстве и времени Черные дыры - это порождение гигантских сил тяготения. Они возникают, ког да в ходе сильного сжатия большей массы материи возрастающее гравитаци онное поле ее становится настолько сильным, что не выпускает даже свет, и з черной дыры не может вообще ничто выходить. В нее можно только упасть по д действием огромных сил тяготения, но выхода оттуда нет. С какой силой притягивает центральная масса какое-либо тело, находящеес я на ее поверхности? Если радиус массы велик, то ответ совпадал с классиче ским законом Ньютона. Но когда принималось, что та же масса сжата до все ме ньшего и меньшего радиуса, постепенно проявлялись отклонения от закона Ньютона - сила притяжения получалась пусть незначительно, но несколько б ольшей. При совершенно фантастических же сжатиях отклонения были замет нее. Но самое интересное, что для каждой массы существует свой определен ный радиус, при сжатии до которого сила тяготения стремилась к бесконечн ости! Такой радиус в теории был назван гравитационным радиусом. Гравитац ионный радиус тем больше, чем больше масса тела. Но даже для астрономичес ких масс он очень мал: для массы Земли это всего один сантиметр. В 1939 году американские физики Р.Оппенгеймер и Х.Снайдер дали точное матем атическое описание того, что будет происходить с массой, сжимающейся под действием собственного тяготения до все меньших размеров. Если сфериче ская масса, уменьшаясь, сожмется до размеров, равных или меньших, чем грав итационный радиус, то потом никакое внутреннее давление вещества, никак ие внешние силы не смогут остановить дальнейшее сжатие. Действительно, в едь если бы при размерах, равных гравитационному радиусу, сжатие останов илось бы, то силы тяготения на поверхности массы были бы бесконечно вели ки и ничто с ними не могло бы бороться, они тут же заставят массу сжиматься дальше. Но при стремительном сжатии - падении вещества к центру - силы тяг отения не чувствуются. Всем известно, что при свободном падении наступае т состояние невесомости и любое тело, не встречая опоры, теряет вес. То же происходит и со сжимающейся массой: на ее поверхности сила тяготения - ве с - не ощущается. После достижения размеров гравитационного радиуса оста новить сжатие массы нельзя. Она неудержимо стремится к центру. Такой про цесс физики называют гравитационным коллапсом, а результатом является возникновение черной дыры. Именно внутри сферы с радиусом, равным гравит ационному, тяготение с толь вел ико, что не выпускает даже свет. Эту область Дж.Уиллер назвал в 1968 году черн ой дырой. Название оказалось крайне удачным и было момента льно подхвачено всеми специалистами. Границу черной дыры называют гори зонтом событий. Название это понятно, ибо из-под этой границы не выходят к внешнему наблюдателю никакие сигналы, которые могли бы сообщить сведен ия о происходящих внутри событиях. О том, что происходит внутри черной ды ры, внешний наблюдатель никогда ничего не узнает. Итак, вблизи черной дыры необычно велики силы тяготения, но это еще не все . В сильном поле тяготения меняются геометрические свойства пространст ва и замедляется течение времени. Около горизонта событий кривизна пространства становится очень сильно й. Чтобы представить себе характер этого искривления, поступим следующи м образом. Заменим в наших рассуждениях трехмерное пространство двумер ной плоскостью (третье измерение уберем) - нам будет легче изобразить ее и скривление. Пустое пространство изображается плоскостью. Если мы тепер ь поместим в это пространство тяготеющий шар, то вокруг него пространств о слегка искривится - прогнется. Представим себе, что шар сжимается и его п оле тяготения увеличивается. Перпендикулярно пространству отложена ко ордината времени, как его измеряет наблюдатель на поверхности шара. С ро стом тяготения увеличивается искривление пространства. Наконец, возни кает черная дыра, когда поверхность шара сожмется до размеров, меньше го ризонта событий, и "прогиб" пространства сделает стенки в прогибе вертик альными. Ясно, что вблизи черной дыры на столь искривленной поверхности геометрия будет совсем не похожа на евклидову геометрию на плоскости. С точки зрения геометрии пространства черная дыра действительно напомин ает дыру в пространстве. Обратимся теперь к темпу течения времени. Чем ближе к горизонту событий, тем медленнее течет время с точки зрения внешнего наблюдателя. На границ е черной дыры его бег и вовсе замирает. Такую ситуацию можно сравнить с те чением воды у берега реки, где ток воды замирает. Это образное сравнение п ринадлежит немецкому профессору Д.Либшеру. Но совсем иная картина представляется наблюдателю, который в космическ ом корабле отправляется в черную дыру. Огромное поле тяготения на ее гра нице разгоняет падающий корабль до скорости, равной скорости света. И те м не менее далекому наблюдателю кажется, что падение корабля затормажив ается и полностью замирает на границе черной дыры. Ведь здесь, с его точки зрения, замирает само время. С приближением скорости падения к скорости света время на корабле также замедляет свой бег, как и на любом быстро летящем теле. И вот это замедлени е побуждает замирание падения корабля. Растягивающаяся до бесконечнос ти картина приближения корабля к границе черной дыры из-за все большего и большего растягивания секунд на падающем корабле измеряется конечны м числом этих все удлиняющихся (с точки зрения внешнего наблюдателя) сек унд. По часам падающего наблюдателя или по его пульсу до пересечения гра ницы черной дыры протекло вполне конечное число секунд. Бесконечно долг ое падение корабля по часам далекого наблюдателя уместилось в очень кор откое время падающего наблюдателя. Бесконечное для одного стало конечн ым для другого. Вот уж поистине фантастическое изменение представлений о течении врем ени. То, что мы говорили о наблюдателе на космическом корабле, относится и к воображаемому наблюдателю на поверхности сжимающего шара, когда обра дуется черная дыра. Наблюдатель, упавший в черную дыру, никогда не сможет оттуда выбраться, к ак бы ни были мощны двигатели его корабля. Он не сможет послать оттуда и ни каких сигналов, никаких сообщений. Ведь даже свет - самый быстрый вестник в природе - оттуда не выходит. Для внешнего наблюдателя само падение кора бля растягивается по его часам до бесконечности. Значит, то, что будет про исходить с падающим наблюдателем и его кораблем внутри черной дыры, прот екает уже вне времени внешнего наблюдателя (после его бесконечности по в ремени). В этом смысле черные дыры представляют собой "дыры во времени Все ленной". Конечно, сразу оговоримся, что это вовсе не означает, что внутри черной ды ры время не течет. Там время течет, но это другое время, текущее иначе, чем в ремя внешнего наблюдателя. Что же произойдет с наблюдателем, если он отважится отправиться в черную дыру на космическом корабле? Силы тяготения будут увлекать его в область, где эти силы все сильнее и си льнее. Если в начале падения в корабле наблюдатель находился в невесомос ти и ничего неприятного не испытывал, то в ходе падения ситуация изменит ся. Чтобы понять, что произойдет, вспомним про приливные силы тяготения. И х действие связано с тем, что точки тела, находящиеся ближе к центру тягот ения, притягиваются сильнее чем расположенные дальше. В результате прит ягиваемое тело растягивается. В начале падения наблюдателя в черную дыру приливное растяжение может б ыть ничтожным. Но оно неизбежно нарастает в ходе падения. Как показывает теория, любое падающее в черную дыру тело попадает в область, где приливн ые силы становятся бесконечными. Это так называемая сингулярность внут ри черной дыры. Здесь любое тело или частица будут разорваны приливными силами и перестанут существовать. Пройти сквозь сингулярность и не разр ушиться не может ничто. Но если такой исход совершенно неизбежен для любых тел внутри черной дыр ы, то это означает, что в сингулярности перестает существовать и время. Св ойства времени зависят от протекающих процессов. Теория утверждает, что в сингулярности свойства времени изменяются настолько сильно, что его н епрерывный поток обрывается, оно распадается на кванты. Здесь надо еще р аз вспомнить, что теория относительности показала необходимость рассм атривать время и пространство совместно, как единое многообразие. Поэто му правильнее говорить о распаде в сингулярности на кванты единого прос транства-времени. Современная наука раскрыла связь времени с физическими процессами, поз вонило "прощупать" первые звенья цепи времени в прошлом и проследить за е е свойствами в далеком будущем.