Текст книги "Диалоги (март 2003 г.)"

Н.О. Экстраполяция стала таким тестом, как бы первым шагом в изучении рассудочных способностей животных, потому что это то, что удобно поддаётся экспериментальной проверке. То есть удобно создавать ситуации в экспериментальных условиях, когда это можно легко проверить. Мы ведь, в принципе, можем работать, и объективно работать, без впадения в антропоморфизм и с более сложными ситуациями, когда рассудочная деятельность используется и с более сложными решениями. Есть просто объективный метод работы с этим, потому что, в принципе, всё, что мы понимаем про психологию зверя, про его способность к рассудочной деятельности, мы всё это понимаем через внешние признаки, то есть мы не видим, что происходит в голове, что происходит в душе, что происходит внутри. То, что мы видим, это поведение, это морфология поведения, это непосредственная реакция. Собственно говоря, мы исследуем эти феномены через чтение морфологии поведения.

А.Г. По результатам пытаетесь определить процесс.

Н.О. Морфология поведения это то, что мы видим.

А.Г. Простите, можно я задам вопрос? Когда вы начали говорить о том, что очень важным этапом развития, особенно в игровой практике, становится отбор в возрасте около 7 месяцев, вы имели в виду, наверное, скорее всего дальнейший табель о рангах в социальной группе?

Я.Б. И это тоже, безусловно.

А.Г. Это зависит от интеллектуальных способностей индивидуума? И как они различаются в группе, где весь выводок растёт в одинаковых условиях? То есть, есть ли врождённые способности?

Я.Б. Есть две вещи, имеющие очень большое значение. Это, в первую очередь, уровень агрессивности, а то, что касается уровня рассудочной деятельности, то он развивается чуть позже, потому что предпосылки к формированию иерархии, к ранжированию, уже в четырехмесячном возрасте существуют. И в принципе, они в дальнейшем развиваются также, но потом всё может изменится за счёт изменения уровня рассудочной деятельности.

А.Г. Удачливости в охоте.

Я.Б. Да. Очень интересная оптимальная система социальной структуры у волка. Вот доминант, он должен быть физически самым сильным, умным и так далее, но есть индивиды более низкого ранга, которые какие-то другие задачи могут намного успешнее решать, чем кто-либо другой в группе.

Н.О. Вот тут, пожалуй, я бы тебе возразил. Доминант совсем не обязательно будет самым умным зверем в группе, потому что для того, чтобы занять доминирующее положение в социуме, кроме хороших способностей умственных, то есть способности соображать, нужны ещё и другие качества. Изучая социум, мы не случайно вводим понятие доминирования, понятие иерархических рангов, но это совсем не единственная система описания, которой мы пользуемся для анализа событий в социуме. Есть ещё ролевая структура, есть понятие социальных ролей. Мы с нашим общим другом – по сути дела он первый предложил говорить о социальной позиции – это понятие развиваем, потому что социальная роль – это как бы набор функций, то есть если это систематизировать, то социальный ранг – это действительное место в табели о рангах. Социальная роль – это набор функций, которые животные выполняют в социуме. А социальная позиция – это то место, которое животные занимают в группе в системе персональных отношений. И эти вещи могут совершенно не совпадать.

А.Г. То есть звание и должность могут быть разными.

Н.О. И даже роль доминанта и роль лидера могут не совпадать. У меня была, кстати, с волками очень интересная ситуация. Я год наблюдал за волками в неволе, и мне, я считаю, просто крупно повезло, потому что эта ситуация произошла у меня на глазах. Там произошло смещение доминанта, такой переворот. Причём, произошло это таким образом, что был один волк-самец доминант, который сильно отличался от двух других, то есть от второго и третьего. Второй и третий, судя по всему, были братья. История этих животных точно не была документирована. И второй волк периодически накатывал на этого первого, то есть, он начинал рычать и демонстрировать какие-то агрессивные реакции, но, тем не менее, он оставался подчинённым. То есть вот этот номер один совмещал в себе функции лидера и доминанта. Там была такая ситуация, когда это хорошо проявлялось, потому что он доминировал формально, то есть он подавлял других, но при этом во время кормёжки, поскольку это были невольные волки, ему надо было выводить всю стаю к месту кормёжки, то есть туда, где его сваливали. Остальные все боялись этого: они боялись человека и боялись этого корма. И в тот момент, когда корм давали, все волки собирались вокруг этого доминанта и начинали совершать групповое приветствие, демонстрацию. Они вместе с ним шли туда, а он их выводил. А переворот произошёл таким образом. Первый волк по каким-то причинам, я сейчас уже не могу так налёту вспомнить, начал третировать номер три, начал его давить. В тот момент, когда третий огрызнулся, второй напал на первого и они, вдвоём с третьим, его опрокинули. Это происходило на моих глазах и это было хорошо читаемо. Первый сразу же сломался, начал подчиняться, и с этого момента главным в группе стал номер два. Но при этом номер два не мог выводить волков к корму в этой ситуации. И это просто хрестоматийная ситуация, потому что в тот момент, когда возникало это напряжение и надо было идти к корму, стая начинала приветствовать второго, относясь к нему как к доминанту по формальному признаку, а потом оказывалось, что он их не ведёт туда, потому что он сам боялся. Он бежал к этому рыжему, который был первым доминантом, и начинал приветствовать его и просить, чтобы он их туда привёл. И он их туда приводил.

А.Г. У меня, поскольку время подходит к концу, всё-таки вопрос, который я должен задать. Вы приложили огромное количество усилий для того, чтобы волчат, рождённых в неволе, провести через все периоды онтогенеза, адаптировать их к условиям внешней среды, а потом успешно выпустить на волю. Но вот с теми волчатами, которым по ряду признаков, которые вы уже описали, не удалось вернуться обратно. Какие изменения происходили с ними по сравнению с дикими волками? То есть чем отличается дикий волк в первом поколении, рождённый в неволе, у которого не развит инстинкт хищничества, который не представляет себе, как строить социальные структуры, который не научен охоте, от обычной домашней собаки?

Я.Б. Это очень интересный вопрос. Вы знаете, если сравнивать домашнюю собаку, то первое, что приходит в голову, это возможность дрессировки самой собаки. Я пытался это в своё время сделать. И оказалось, что у волка ассоциация команды и результата формируется намного быстрее, чем у собаки. На третью команду волк точно знает, что от него требуют, но он активный хищник, он не сядет, он подойдёт и отнимет. Я иначе поставил этот эксперимент. Я посадил волка в клетку, так что он не может отнять у меня это лакомство, вознаграждение. Он идеально садится, ложится, и так далее; большего я и не пытался сделать. Но он очень чётко усекает, во-первых, разницу в ситуации – он в клетке и не может у меня отнять, значит надо сесть для того, чтобы получить.

А.Г. А как только его выпускали из клетки, он переставал.

Я.Б. Он переставал, конечно.

А.Г. Он умнее, чем нужно, да?

Я.Б. Во всяком случае, у волков такие вещи схватываются намного быстрее. Я не хочу обижать собак. А вот то, что касается рассудочной деятельности, волк чуть лучше, но приблизительно они в одной категории.

А.Г. А по уровню агрессивности к окружающей среде?

Я.Б. По уровню агрессивности? Ну, любую собаку, даже самую добрую породу можно вырастить, свести с ума и сделать её агрессивной.

Н.О. Тут, по-моему, можно очень просто ответить. Собака – это, собственно, сломанный человеком волк. Это тема, которую невозможно коротко обсудить. Это просто отдельная тема, потому что здесь сразу возникает вопрос, почему, в силу каких обстоятельств, волк, преобразованный в собаку, оказался видом, который так глубоко вошёл в нашу жизнь, в жизнь человека. Нет ни одного вида домашних животных, у которого социализация с человеком была бы такой глубокой, как у человека с собакой. А собака – это, собственно, одомашненный волк. И тут возникают два таких серьёзных вопроса, две серьёзных темы. Во-первых, как происходило это одомашнивание и в силу каких обстоятельств? А во-вторых, что такое вообще межвидовая социализация, какие механизмы тут работают?

Я.Б. По поводу одомашнивания, судя по всему, как только начали создаваться первые мусорные ямы первобытного человека, волки, в том числе, довольно активно должны были их использовать. Вы знаете, сама идея того, что человек взял волка, вырастил и одомашнил, на мой взгляд, абсурдна. Потому что, после первой же охоты человек должен был убить волка, чтобы забрать свою добычу. Это всё довольно медленно, судя по всему, происходило. На этих мусорных ямах происходил нецеленаправленный отбор волка по признаку меньшей агрессивности.

Н.О. А как насчёт того, чтобы брать щенков и их выращивать?

Я.Б. Щенков? Ну, этот выращенный щенок, которого ты обучаешь охоте, который должен приносить мясо…

А.Г. Он не отдаст.

Я.Б. Потом ты у него не отнимешь. У меня был конфликт на этой почве.

Н.О. Вот тут я, пожалуй, с тобой поспорил бы опять, потому что я думаю, что это очень сильно зависит ещё от индивидуальных особенностей характера. Дело в том, что, действительно, у волков социум устроен так, что там идёт очень жёсткое доминирование. На самом деле, отношения в стае очень сильно формализованы. Считается, что чем более социальны отношения, тем с большей толерантностью хищник должен относиться к другим. А у менее социальных, более территориальных видов, наоборот, отношения должны быть жёстче. На самом деле это не так, и ты прекрасно знаешь, что в волчьей стае идёт постоянное подавление верхними нижних.

Поиски чёрных дыр

25.03.03

(хр. 00:49:24)

Участники:

Черепащук Анатолий Михайлович – член-корреспондент РАН, доктор физико-математических наук, профессор, директор Государственного астрономического института им. П.К. Штернберга МГУ

Гальцов Дмитрий Владимирович – доктор физико-математических наук, профессор МГУ им. М.В. Ломоносова

Александр Гордон: С чего мы начнём разговор о чёрных дырах? Я полагаю, начать стоит с того, что прежде, чем это стало фактом наблюдаемом, это был теоретический факт, то есть это было предсказано. Вот если можно поподробнее, что это за предсказание такое?

Дмитрий Гальцов: Самое поразительное, что предсказание было сделано очень давно. Считается, что первой работой, в которой действительно был предсказан объект, похожий на чёрные дыры, была работа Митчелла 1784 года. Собственно, что там было сделано?

Митчелл обратил внимание на то, что если существует достаточно массивный и компактный объект небольшого радиуса, то его гравитационное поле будет столь большим, что для любого тела для того, чтобы оторваться, преодолев силу притяжения, для этого нужно приобрести, нужно иметь скорость, называемой второй космической скоростью. И с уменьшением радиуса при постоянной массе эта скорость увеличивается, и в какой-то момент она может достигнуть скорости света. Ну, а если радиус ещё меньше, то тогда уже свет не сможет оторваться, и таким образом, такое тело было бы невидимым. Вот это, собственно, он описал. Ещё поразительно то, что в той же работе было указано и как такие объекты можно в принципе наблюдать, если они невидимы.

Идея была простая, что если есть второй объект, который в паре с этим находится и будет вокруг него вращаться и наблюдаться, то таким образом можно будет увидеть такую ненаблюдаемую звезду. Слово «чёрная дыра» тогда ещё не существовала.

А.Г. А как он их называл?

Д.Г. Просто «невидимая звезда».

Анатолий Черепащук: «Тёмная звезда».

Д.Г. Да, «тёмная звезда». Конечно, с современной точки зрения, в этом рассуждении есть даже не одна, а две ошибки. Первая ошибка это то, что он использовал в вычислениях представление о световых квантах как частицах с массой и в формуле для энергии использовал mv квадрат пополам. Теперь мы знаем, что фотоны имеют скорость света всегда, а масса их равна нулю. То есть вместо массы в формулу для энергии взаимодействия этой частицы с тяжёлым телом входит энергия, делённая на скорость света в квадрате, поэтому энергия фотона – это постоянная Планка, умноженная на его частоту. Если сделать такую замену, то мы обнаруживаем, что на самом деле не скорость здесь меняется по мере движения фотона, удаления фотона от звезды, а меняется его частота, происходит красное смещение. Поэтому из таких же соображений можно получить, что фотон, который покидает поверхность звезды, при удалении на большое расстояние будет иметь меньшую частоту, таким образом, он краснеет. Так вот, если считать, что он полностью покраснел до нуля, что называется, и его энергия, таким образом, на бесконечности равна нулю, то мы получим ту же формулу для гравитационного радиуса, которую получил Митчелл. Эту формула для критического значения радиуса сферического тела, при котором фотон не может оторваться, получается точно такая же.

Вторая ошибка состоит в том, что им применялась Ньютоновская теория гравитации. На самом деле, в столь сильных гравитационных полях, как мы знаем из общей теории относительности, нужно уже применять более сложные формулы. Такая более сложная формула была получена Швардшильдом, и тоже при весьма героических обстоятельствах. Буквально спустя два месяца после появления общей теории относительности в 1915 году Швардшильд получает первое решение этой теории для гравитационного поля сферической массы вне этой массы, то есть в пустоте, которая получила название «решение Швардшильда». Это было во время Первой мировой войны; он был на фронте, и через несколько месяцев его не стало. Вот такая история этой работы.

Дополнительно к тому, что в формуле Швардшильда предсказывается гравитационный радиус, немножко изменяется интерпретация, потому что в общей теории относительности не просто фотон испытывает красное смещение при движении в гравитационном поле (поскольку меняется его энергия), но изменяется ход часов. Изменяется по очень похожей формуле, поскольку частота это величина обратная промежутку времени. И если обратиться к общей теории относительности, то тогда получается другое соотношение, выражающее замедление хода часов при приближении к гравитационному радиусу, то есть время для удалённого наблюдателя и время для наблюдателя, находящего в сильном гравитационном поле, течёт существенно по-разному. Причём для наблюдателя, который находится вблизи горизонта событий, проходит небольшой промежуток времени, в то время, как удалённый наблюдатель фиксирует большое время. И в пределе это замедление времени становится также бесконечным. Таким образом, не только поверхность звезды, которая приближается к гравитационному радиусу, невидима, но и время самого этого процесса приближения к гравитационному радиусу. Если наблюдатель, находящийся на ракете, приближается к гравитационному радиусу, то его движение по часам удалённого наблюдателя будет очень большим, в то время как для него это происходит за короткое время. Это, собственно, известный эффект, называемый «парадоксом близнецов» в общей теории относительности. Значит, во-первых, в движущейся системе время течёт медленнее, и в сильном гравитационном поле время течёт медленнее, поэтому возникает такое бесконечное замедление времени.

А.Г. Простите, раз возникает бесконечное замедление времени, значит, для того наблюдателя, который находится вблизи радиуса и движется к звезде, идёт бесконечное ускорение времени?

А.Ч. Для внешней Вселенной.

Д.Г. Да, конечно.

А.Ч. Но и большое фиолетовое смещение. Он видит внешнюю Вселенную в фиолетовых лучах, потому что лучи света при приближении к гравитационному радиусу синеют, увеличивают свою энергию.

А.Г. И он видит коллапсирующую Вселенную, если эта теория верна?

Д.Г. Вот как и что он будет видеть, это вопрос довольно тонкий. Потому что на самом деле, если он пересёк поверхность этого гравитационного радиуса, называемого горизонтом событий в общей теории относительности, то, действительно, для него прошло конечное время, причём очень маленькое. Если он движется со скоростью света и приближается к дыре солнечной массы – это три километра, то это какие-то доли секунды. Но за это время для удалённого наблюдателя вся эволюция уже пройдёт, поскольку время стремится к бесконечности. Теперь, для того, чтобы сравнить и вернуться в исходное положение, для этого нужно было бы выйти обратно, а это невозможно. Поэтому использовать эту ситуацию здесь довольно трудно.

А.Ч. Нужно двигаться со скоростью больше скорости света, чтобы выйти из-под гравитационного поля.

Д.Г. Нужно нарушить какие-то физические законы для того, чтобы воспользоваться этим бесконечным замедлением времени.

А.Г. То есть ни при каких обстоятельствах мы не можем послать на чёрную дыру наблюдателя с тем, чтобы получить хоть какую-то информацию от того, что он там видел.

А.Ч. Да, и потом вернуть его…

Д.Г. После того как было открыто это решение и свойства горизонта событий были уже осознаны, потребовалось определённое время, чтобы понять, что это может быть реально наблюдаемый объект в астрофизике, и здесь было много мнений и за и против. В частности, Эйнштейн всегда высказывался так, что, вероятно, всё же такая ситуация реально не может происходить, либо массы будет недостаточно для этого, либо в процессе эволюции такие объекты образовываться не смогут.

И вот любопытно, что в 39-м году Оппенгеймер и Снайдер (Оппенгеймер – это человек, который считается отцом атомной бомбы) рассчитали коллапс сферического облака пыли, и картина была довольно ясной. Действительно, за конечное время происходит сжатие этого облака пыли в сингулярность. В какой-то момент пересекается гравитационный радиус. По часам удалённого наблюдателя, действительно, это время равно бесконечности, по собственному времени это время конечно. То есть вся эта картина динамически действительно была описана. И в том же году Эйнштейн публикует статью (это происходит в 39-м году; он был в это время уже в Принстоне), в которой он высказывает соображение, почему это на самом деле не может осуществляться в природе.

Дальше любопытная история: в 42-м году известный физик-гравитационист Бергман публикует книгу, и в этой книге, которая до сих пор очень хорошая книга, поскольку до сих пор используется в качестве учебника, он вообще не упоминает о работе Оппенгеймера-Снайдера, зато он пропагандирует соображения Эйнштейна.

И надо сказать, что, действительно, где-то до конца 50-х годов никакого продвижения в теории гравитационного коллапса практически не было. Где-то уже в конце 50-х годов появились новые работы, в которых, прежде всего, было указано, что есть, кроме решения Швардшильда, ещё возможность описания внутренности чёрной дыры в других системах координат, других системах отсчёта, и таких систем было найдено много. Потом в 63-м году было открыто решение, описывающее вращающуюся чёрную дыру, решение Керра; и вот это решение, довольно сложное математически, сейчас считается стандартным решением в теории чёрных дыр.

Ну, и начиная с 68-го года, когда уже появился термин «чёрная дыра», предложенный Уилером, и до 75-го года, как обычно считается, была уже детально разработана теория чёрных дыр в её современном понимании.

Одним, скажем, из утверждений, было утверждение Вилля, что чёрная дыра не имеет волос. Это означает, что когда произошёл гравитационный коллапс, всё ушло под гравитационный радиус. Мы можем видеть только некоторые параметры этого объекта, то есть мы можем видеть его массу, его угловой момент, электрический заряд. И это всё, что от него осталось, независимо от того, что было вначале какой бы сложной ни была звезда, какими бы там параметрами ни обладала, то есть многообразие звёзд гораздо больше, чем многообразие чёрных дыр.

Кстати, впоследствии оказалось, что это вовсе не всегда так, что это зависит от того, какая же материя участвует в этом процессе. Скажем, материя более сложная, чем электромагнитное поле или пыль, например, поля Янга-Милса, которые участвуют в сильных взаимодействиях, уже приводят к совершенно другим закономерностям. Там есть и волосы, и чёрные дыры, но не такие, как здесь. Но стандартная модель, была основана на некоторых утверждениях; их можно просто перечислить: это общие теоремы сингулярности, доказанные Пенроузом, а затем в работах Хокинга и Пенроуза. Была высказана гипотеза о таких сингулярностях, которые, вообще, действительно возникают практически всегда, в любых решениях общей теории относительности, если вещество, которое там предполагается заложенным, удовлетворяет обычным предположениям о положительности энергии и некоторым другим. Тогда, действительно, в таких решениях, независимо от сферической симметрии или какой-то другой симметрии, общей закономерностью являются возникновение сингулярностей. И очень во многих случаях можно доказать ещё и то, что получило название принципа космической цензуры: сингулярность должна быть скрыта под горизонтом событий. Это и есть типичный образ чёрной дыры. А новое было то, что «чёрная дыра» это не какое-то частное решение, вроде решения Швардшильда или решения Керра, обладающее специальной симметрией, а что это общее явление, общее предсказание релятивистской теории гравитации.

Ну, затем были сформулированы более тонкие утверждения, что, скажем, горизонт должен обладать обязательно сферической топологией, что он не может быть, скажем, тором или каким-нибудь кренделем – что, кстати, потом оказалось тоже не совсем верным. Это верно только в том случае, если нет космологической постоянной. При отрицательной космологической постоянной возможны более сложные чёрные дыры, скажем, с топологией сферы с ручками, кренделей всевозможных и так далее.

Или же что поверхность горизонта событий может только возрастать…

А.Ч. При слиянии чёрных дыр.

Д.Г. Да. В любых процессах поверхность горизонта событий возрастает. И это было как бы прообразом термодинамической аналогии, потому что довольно скоро было осознано, что картина чёрной дыры совместна с принципами термодинамики, то есть с тем, что энтропия должна возрастать лишь только в том случае, если, действительно, чёрной дыре нужно приписать энтропию пропорциональную поверхности, площади поверхности горизонта событий. Иначе, если газ падает в чёрную дыру, то поглощается не просто материя, но поглощается и мера хаотичности, то есть энтропия.

И как раз завершением, что ли, этого периода было открытие геометрического характера энтропии чёрной дыры и вообще новая интерпретация понятия энтропия, которую обычно всегда связывали со статистическим усреднением в физике, а здесь это уже некоторая геометрия, которая даёт понятие. А причина такова, что, действительно, энтропия – это потеря информации за счёт усреднения или за счёт горизонта событий.

Ну, вскоре после этого было предсказано уже испарение чёрных дыр. Это уже квантовый этап, о котором мы, может быть, если успеем, поговорим попозже. Но вот такова стандартная модель, которая сложилась где-то к 75-ому году.

А.Г. Это ещё до наблюдательных данных, когда не было обнаружено ни одного объекта, который бы мог бы подходить под эти параметры?

Д.Г. Да. Вот тогда уже очень активно начали астрофизики здесь разворачиваться, и очень быстро появились первые сведения о Лебеде.

А.Ч. Сейчас можно просто резюмировать. К настоящему времени мы имеем свыше ста объектов, свойства которых чрезвычайно похожи на свойства чёрных дыр. Причём все необходимые условия, которые накладываются на наблюдательные проявления чёрных дыр общей теорией относительности, выполняются.

А.Г. Тогда почему вы говорите, что мы имеем объекты, похожие на чёрные дыры, а не чёрные дыры?

А.Ч. Потому что выполняются только необходимые условия. Достаточных критериев отбора чёрных дыр пока нет, потому что, в отличие от нейтронных звёзд, где есть вращение, магнитное поле, феномен пульсара, я об этом чуть позже скажу, у чёрных дыр нет специфических эффектов, которые можно наблюдать, специфичных для самих чёрных дыр. Мы судим о том, что это чёрные дыры по отсутствию пульсара, по отсутствию вспышек, и так далее. А отсутствие какого-либо признака не является достаточным критерием наличия этого объекта. Присутствие признака это доказательство, а отсутствие – это только необходимое условие. Но поскольку объектов уже свыше ста, то можно сказать, что с очень большой вероятностью чёрные дыры открыты, они почти открыты. Тем не менее будущее за специальными экспериментами, в том числе и космическими, которые докажут существование чёрных дыр, потому что они позволят наблюдать эффекты специфичные для чёрных дыр, наблюдать с высоким угловым разрешением порядка десять в минус седьмой угловой секунды дуги, так называемый рентгеновский интерферометр космический. В 2010 году он будет запущен.

Итак, значит, как образовать чёрную дыру? Возьмём Землю и будем сжимать её сферическим прессом. Вот когда мы в четыре раза уменьшим радиус Земли, то вторая космическая скорость уже будет не 11 километров в секунду, а 22 километра в секунду у Земли. Если мы ещё будем дальше сжимать Землю и сожмём её до 9 или 8 миллиметров, то вторая космическая скорость будет равно 300 тысяч километров в секунду. Так мы получим чёрную дыру, тогда уже пресс не понадобиться, Земля будет сама сжиматься под горизонт событий, и образуется чёрная дыра с массой, равной массе Земли и гравитационным радиусом 9 миллиметров. Но реально в природе такого пресса, конечно, нет, и роль этого пресса играет гравитация, именно поэтому чёрные дыры образуются при коллапсе ядер массивных звёзд, у которых гравитация достаточно сильна, чтобы сжать вещество в чёрную дыру до необходимой плотности, до размера гравитационного радиуса.

И эволюция звёзд происходит таким образом, что звёзды с массой меньше полутора масс Солнца… Я имею в виду не всю звезду, а центральную часть звезды, которая проэволюционировала, которая уже имеет химическую неоднородность, потому что внешняя оболочка звезды (до 50 процентов массы) может быть потеряна под давлением излучения в виде звёздного ветра. В двойной система из-за приливных эффектов оболочка может быть потеряна. А вот ядро звезды, которая проэволюционировала, которая имеет анамальный химсостав уже, образует нам остаток от звезды, и если масса этого ядра меньше, чем одна и четыре десятых массы Солнца, то образуется белый карлик. Белый карлик – это звезда радиусом порядка радиуса Земли в 10 тысяч километров, с массой порядка массы Солнца и плотностью порядка тонна в кубическом сантиметре, то есть напёрсток вещества белого карлика весит тонну. Таких белых карликов очень много, примерно десять миллиардов штук в нашей галактике, которая сто миллиардов звёзд содержит вот десять миллиардов из них белые карлики. Если же масса ядра звезды в конце эволюции больше, чем одна и четыре десятых массы Солнца, но меньше трех массы Солнца, то уже в результате сжатия этого ядра образуется нейтронная звезда. Нейтронная звезда это такой объект, который удерживается от сжатия давлением так называемого вырожденного нейтронного вещества. Нейтроны обладают полуцелым спином, и согласно принципу Паули, в одном энергетическом состоянии может находиться один нейтрон. Из-за этого статистика распределения нейтронов по энергиям описывается уже уравнением Ферми-Дирака. Это вырожденное вещество, давление зависит только от плотности, не зависит от температуры, и нейтронная звезда удерживается от сжатия давлением вырожденного нейтронного вещества.

Д.Г. Такие огромные объекты, как белые карлики и чёрные дыры, на самом деле являются квантовыми по своим свойствам. Это огромные такие квантовые макроскопические объекты.

А.Ч. Белых карликов десять миллиардов в нашей галактике, и все они, по сути, квантовый эффект, то есть это доказательство квантовой механики. Нейтронных звёзд примерно десять миллионов в нашей галактике, ну, сто миллионов будем считать, десять в восьмой, и тоже каждая из нейтронных звёзд – это есть торжество квантовой механики. И вот если масса центрального ядра звезды больше, чем три массы Солнца, то гравитационное поле будет таким сильным, как в примере с прессом для Земли, что гравитационное поле может сжать вещество звезды до таких плотностей, до таких маленьких размеров, что образуется чёрная дыра. Чёрные дыры должны иметь массу больше трех масс Солнца, если они происходят естественным образом в результате окончания эволюции звезды. Но нижний предел массы чёрной дыры может достигать даже примерно одной и восемь десятых массы Солнца; это зависит от так называемого уравнения состояния вещества нейтронной звезды, то есть связи между давлением и плотностью. Но максимальная масса нейтронной звезды, соответствующая предельно жёсткому уравнению состояния, это три массы Солнца.

Поэтому задача наблюдателей очень простая: надо найти объекты, масса которых больше трех масс Солнца и радиусы которых равны гравитационному радиусу. Для чёрной дыры с массой десять масс Солнца, а это типичная масса звёздной чёрной дыры, гравитационный радиус это 30 километров. Если массу мы можем измерить по движению второй звезды в двойной системе или по движению газовых облаков и звёзд вблизи сверхмассивной чёрной дыры в ядре галактике, то измерить радиус в 30 километров, измерить на расстоянии, скажем, тысячи световых лет практически очень трудно, но тем не менее сейчас астрономы даже такие задачи собираются решать. Например, можно будет измерить радиус ядер чёрных дыр в ядрах галактик с помощью космических интерферометров.

Итак, задача – померить массу объекта, показать, что его размер близок к гравитационному или, ещё лучше, равен гравитационному, и, наконец, надо показать, что у объекта нет наблюдаемой твёрдой поверхности, а имеется вот этот горизонт событий. Горизонт событий – это не какая-то поверхность. Горизонт событий может быть устранён выбором системы отсчёта. Если мы сядем на космический корабль и будет свободно падать, то мы попадём в сингулярность и не почувствуем никакого горизонта событий. То есть это такая поверхность, которая зависит от системы отсчёта, с которой мы на неё смотрим, это не твёрдая поверхность вот это надо тоже доказать. Ну, и, кроме того, чёрные дыры, которые сформировались в наше время, не стопроцентные чёрные дыры. Сжатие вещества согласно общей теории относительности – коллапс происходит бесконечно долго для внешнего наблюдателя и из-за замедления хода времени. Но уже в первые миллисекунды времени звезда приближается очень близко к своему гравитационному радиусу, а дальше она приближается экспоненциально к своему гравитационному радиусу, и ей нужно прождать всё бесконечно большое время нашей Вселенной, чтобы она окончательно сформировала свой горизонт событий.