Астрофизик Jeff Zweerink говорит о коллапсирующих звездах, квантовой гравитации, почему физика ещё не закончена и что это говорит нам о нашем Создателе
|
В последние дни наблюдается всплеск исследований чёрных дыр. Трое учёных из Норвегии, Бразилии и Канады говорят, что они нашли “дымящийся пистолет для квантовой структуры горизонтов чёрных дыр” в эхо-сигналах гравитационных волн. Рентгеновская обсерватория НАСА "Чандра" сообщает о доказательствах того, что чёрные дыры пожирают тысячи звезд. И ещё двое учёных из Соединённого Королевства и Соединённых Штатов предположили, что “квантовые волосы” могут разрешить парадокс чёрной дыры, впервые описанный физиком-теоретиком Стивеном Хокингом.
По словам астрофизика Джеффа Звиринка, новое исследование поднимает новые вопросы, показывая нам, что “чем больше мы узнаем, тем больше мы понимаем, как много ещё предстоит узнать”. Журналист Christianity Today спросил его, почему физика ещё не закончена и чему это может научить христиан, которые, подобно псалмопевцу, “взираю я на небеса Твои - дело Твоих перстов, на луну и звёзды, которые Ты поставил” (Пс. 8:4).
Что чёрные дыры говорят нам о Боге?
Теория Вселенной, которая у нас есть, — теория, согласно которой чёрные дыры должны были существовать ещё до того, как кто-либо узнал о них, - основана на идее, что наша Вселенная должна быть понятной. Она должна быть последовательной. В отдаленных уголках Вселенной должно быть то же самое, что и здесь.
Это указывает на Творца. Это говорит нам кое-что о Творце.
Посмотрите, как мы пришли к чёрным дырам в первую очередь. Альберт Эйнштейн ещё в 1915 году признал, что по мере того, как вы перемещаетесь по Вселенной, от больших объектов к маленьким, от очень быстрых объектов к очень медленным, законы физики, казалось, менялись. Поведение электромагнетизма отличалось от поведения гравитации, и Эйнштейн посмотрел на это и сказал, что это не имеет смысла. Законы физики должны быть одинаковыми, независимо от того, как вы на них смотрите.
Именно эта философская идея привела его к разработке общей теории относительности. И если общая теория относительности верна, то должны существовать такие вещи, которые называются чёрными дырами.
Проницательность или гениальность общей теории относительности заключается в том, что пространство и время вместо того, чтобы быть абстракциями или своего рода пустыми пространствами, теперь понимаются как эти динамические величины. Когда энергия движется в пространстве и времени, она фактически искривляет пространство и время, и они могут искривиться настолько, что разорвутся. Если вы получаете достаточно массивную звезду, гравитационное притяжение настолько сильно, что она коллапсирует сама на себя, и это чёрная дыра. Поэтому люди начали думать о чёрных дырах теоретически и в конце концов нашли доказательства. Мы даже обнаружили, что в центре нашей галактики есть эта массивная черная дыра.
Связь здесь заключается в том, что когда мы смотрим на творение, мы ожидаем увидеть упорядоченное, последовательное творение. Для Эйнштейна это философская идея, которая в конечном счёте вытекает из представления о существовании единого порядка. И это то, чего вы могли бы ожидать, если бы существовал Бог, который его создал.
Моё основное понимание заключается в том, что чёрная дыра - это очень плотная звезда, коллапсирующая звезда, гравитационное притяжение которой настолько велико, что даже свет, вместо того чтобы просто проходить мимо, фиксируется на орбите. Как это происходит?
Возьмём что-нибудь вроде земли. Земля круглая из-за силы тяжести. Гравитация хочет притянуть всё к центру, поэтому она притягивает все атомы, до которых может дотянуться, внутрь, но все атомы заряжены отрицательно, поэтому, когда атомы сближаются достаточно близко друг к другу, электроны на этих атомах отталкиваются друг от друга. Гравитация притягивает их, но электромагнитная сила выталкивает.
Теперь представьте, что мы добавили больше массы. Её становится немного больше. Но добавляйте всё больше и больше массы; в конце концов гравитационное притяжение станет достаточно сильным, чтобы преодолеть эту электромагнитную силу и сблизить эти атомы. Это белый карлик.
Теперь, если вы продолжите добавлять массу, она получит большее гравитационное притяжение. И в конце концов вы преодолеете принцип исключения Паули, который гласит, что два электрона не могут существовать в одном и том же месте; вы собираетесь столкнуть все электроны в протоны, чтобы образовались нейтроны. Она будет коллапсировать дальше, пока вы не столкнете нейтроны вместе, и это будет нейтронная звезда.
Если вы продолжите добавлять материю, в итоге произойдёт то, что она схлопнется настолько, что вся масса сосредоточится в точке, и у вас будет чёрная дыра.
По сути, продолжайте добавлять массу до тех пор, пока не останется ничего, что могло бы удержать её от коллапса — пока не останется объёма — и вся масса сосредоточится в этой точке, а гравитационное притяжение будет настолько сильным, что даже свет не сможет вырваться. Это рецепт создания чёрной дыры.
Иногда, когда люди говорят о чёрных дырах, возникает своего рода благоговение. Это выходит даже за рамки благоговения. Как Вы думаете, почему это так?
Лично для меня это то, что чёрные дыры настолько выходят за рамки того, что я мог понять, настолько далеко за пределы того, что я мог даже постичь, испытывая. Мы в какой-то степени сталкиваемся с тем, каково это - испытать нечто бесконечно большее, чем мы сами.
Когда я стою здесь, на поверхности Земли, гравитационное притяжение на моих ногах немного больше, чем гравитационное притяжение на моей голове, но это не имеет большого значения. Но если бы я падал ногами вперёд в чёрную дыру, гравитационное притяжение на моих ногах стало бы настолько большим, чем на моей голове, что оно фактически разорвало бы каждый атом на части, и атомы по спирали устремились бы в чёрную дыру.
Если христианство верно, то одна из истинных вещей заключается в том, что мы, люди, созданы для поклонения. И когда вы видите такие вещи, как чёрные дыры, которые намного больше и мощнее нас, это очень естественная реакция, побуждающая к поклонению.
Многие люди очарованы чёрными дырами, потому что это такие странные объекты во Вселенной. Но они также создают проблемы для учёных. Почему учёные так озадачены чёрными дырами?
Общая теория относительности - невероятно успешная теория. Она прошла все экспериментальные испытания, которые мы проводили. Квантовая механика - это то же самое. Они невероятно хорошо описывают вселенную. Но когда дело доходит до чёрных дыр, они дают нам разные ответы. Так что нам нужно копать глубже.
Квантовая механика утверждает, что информация не может быть уничтожена. Но общая теория гласит, что чёрная дыра может обладать только тремя свойствами: массой, зарядом и вращением. Это просто природа того, как работают чёрные дыры, это единственные три свойства.
Допустим, у вас есть звезда, сделанная из тыквенного пирога, и у вас есть звезда, состоящая из водорода. Если каждая из них коллапсирует и образует чёрную дыру, и они оба уменьшаются до массы, вращения и заряда, тогда они будут выглядеть одинаково. Означает ли это, что вы потеряли всю информацию, которая могла бы подсказать вам, что одна изначально была сделана из водорода, а другая - из тыквенного пирога?
Стивен Хокинг определил это как большую проблему в 1970-х годах. То, как мы смотрим на чёрные дыры, означает, что вся эта информация уничтожается, а фундаментальное правило квантовой механики гласит, что вы не можете уничтожить информацию. Эта информация должна где-то быть.
Именно здесь мы получаем идею излучения Хокинга как потенциального решения этой проблемы.
Недавно было сделано новое открытие — я не уверен, называть ли это открытием или аргументом — об излучении Хокинга. Можете ли Вы рассказать нам об этом?
Есть несколько решений, которые были предложены, но это новое решение. Это ещё одна идея о том, как может работать излучение Хокинга. В этом исследовании учёные говорят, что механизм, называемый “квантовыми волосами”, может объяснить, как информация внутри чёрной дыры связана с излучением в квантовом состоянии за пределами горизонта гравитационного поля.
По сути, если гравитация выделяет биты информации — если информация может быть закодирована в гравитации, тогда она может излучаться — и не теряться в чёрной дыре. Теоретически, в принципе, кажется, что информация существует для извлечения. Из-за того, как квантована гравитация, она выдает информацию о чёрной дыре.
Если это так, то это ведёт к новому уровню сложности. Это позволило бы нам примирить это несоответствие в том, что мы знаем сейчас, и мы смогли бы объяснить это, но тогда это имеет последствия для того, как всё работает, и это откроет целый ряд новых вопросов.
Исторически сложилось так, что физики иногда говорили так, как будто они почти всего достигли. Как будто мы вот-вот получим полную картину физической структуры Вселенной, и нам больше нечего будет знать. И христиане, которые продвигают теории “Бога пробелов”, пытаются ускорить этот процесс. Но не похоже, что мы очень скоро закончим с физикой.
Каждый раз, когда мы решаем один из этих важных вопросов и публикуем ответ, мы сталкиваемся с совершенно новым набором вопросов, о существовании которых мы и не подозревали! Сравните наше понимание Вселенной сейчас с тем, когда Исаак Ньютон говорил о своей теории гравитации. Мы знаем гораздо больше о том, что происходит, чем тогда. Но есть ещё так много вопросов, на которые у нас нет ответов.
Это почти похоже на то, что чем больше мы учимся, тем больше понимаем, как многому еще предстоит научиться. Вы можете начать видеть, что мы никогда не исчерпаем это. Мы сможем изучать творение вечно. Возникнут новые вопросы, которые мы даже не думали задавать.
И это, опять же, указывает на Творца. Вот где я вижу связь с теологией. Потому что то же самое верно и в отношении изучения Божьего откровения, Писаний и Бога. У нас есть большая часть общей картины, но есть и новые вопросы, и мы никогда не закончим. Мы никогда не будем исчерпывать эту тему. Это вызывает у меня лично благоговейный трепет и желание поклоняться.
|
