Как работает Вселенная: Введение в современную космологию

Еще один вид экзотических объектов – кротовые норы. В последнее время к ним стали также применять термин «червоточина». В них можно влететь в одном месте, а вылететь совершенно в другом. За это качество они активно эксплуатируются писателями-фантастами, желающими как-то обойти ограничение скорости света, практически ставящее крест на межзвездных путешествиях, не говоря уже о межгалактических. С точки зрения внешнего наблюдателя, кротовая нора неотличима от шварцшильдовской черной дыры. Вход в кротовую нору, как правило, имеет вид черной дыры, а выход – белой. Такие объекты могли быть созданы только вместе со Вселенной во время Большого взрыва, а значит, обнаружить их нам, скорее всего, не удастся. В этом смысле они чем-то похожи на рассмотренные выше черные дыры Райсснера – Нордстрёма, но отличаются от них тем, что, пролетая кротовую нору в наиболее часто рассматриваемом ее варианте, тело пересекает не четыре, а только два горизонта событий, двигаясь вдоль времениподобного пути[95]. Это, в частности, означает, что кротовая нора допускает движение только в одном направлении. Однако для всех физически разумных вариантов кротовой норы приливные силы настолько велики, что исключают возможность переноса каких-либо макроскопических объектов.

Вопрос: Если человек, упавший в черную дыру, посветит фонариком наружу вдоль радиуса, сможет ли этот свет увеличить свою радиальную координату?

Ответ: Воспользуемся следующей аналогией: человек, который выпал из летящего самолета во время падения, бросил свои ключи вверх. Могут ли эти ключи взлететь? Это довольно трудно себе представить. Они также будут падать вниз, но медленнее, и ударятся о землю вскоре после их владельца. То же самое будет происходить со светом – он все равно попадет в центральную особенность, но немного позже, чем человек с фонариком. При этом, с точки зрения падающих, свет фонарика и связка ключей будут от них удаляться. Вспомнив, что границы светового конуса представляют собой траекторию света, мы можем понять этот процесс из рис. 6.2.

Вопрос: Как кто-то может упасть в центральную сингулярность, если время останавливается на горизонте событий?

Ответ: На самом деле время не останавливается на горизонте событий. Так кажется внешнему наблюдателю, но свободно падающий наблюдатель не заметит ничего необычного при пересечении горизонта событий, если не считать того, что его разорвет на мелкие кусочки, но это может произойти в разных местах в зависимости от массы черной дыры.

Выводы

В этой книге мы рассказали об основах космологии. Мы объяснили основные факты, теории и проблемы, их историческое развитие и использовали некоторые не очень сложные вычисления, чтобы их описать. Давайте подведем наиболее важные итоги того, о чем здесь написано.

Сейчас мы верим, что эволюция Вселенной описывается ΛCDM-моделью с дополнительной инфляционной стадией. Перечислим основные моменты:

• Вселенная имеет конечный возраст 13,8 млрд лет;

• она родилась при Большом взрыве, точная природа которого неизвестна;

• через мельчайшую долю секунды после Большого взрыва Вселенная вступила в стадию инфляционного раздувания, которая также продолжалась малую долю секунды;

• точная природа инфляции неизвестна;

• инфляция сделала Вселенную очень однородной и пространственно плоской, а также удалила любые экзотические объекты из наблюдаемой части Вселенной;

• наблюдаемая часть Вселенной ограничена космологическим горизонтом, размеры которого равны расстоянию, на которое смог распространиться свет после Большого взрыва (около 40 млрд св. лет);

• самое дальнее из того, что мы можем увидеть, – это реликтовое или космическое микроволновое фоновое излучение, представляющее собой тепловое излучение, испущенное через 380 000 лет после Большого взрыва, которое за прошедшее с тех пор время остыло до температуры примерно 2,7 К;