Академик Анатолий Черепащук о грандиозных и непознанных явлениях Мироздания

– «Черные дыры» и сегодня вызывают яростные споры. Вы же начали их изучать в начале 70-х годов минувшего века, когда эта тема слыла крамольной. Что подвигло вас, тогда еще молодого ученого, выбрать столь рискованный путь в науке?

- Счастливое обстоятельство. Мне довелось в те годы встретиться с академиком Зельдовичем. Трижды Герой Социалистического Труда, физик-атомщик, один из создателей ядерного оружия, Яков Борисович в 60-е годы перешел в смежную отрасль – астрофизику. Он ведь занимался ядерными взрывами, а астрофизика – это тоже нестационарный процесс. Зельдович стал регулярно посещать наш институт – Государственный астрономический институт имени Штернберга, где в то время работали многие выдающиеся ученые. По сути, трижды Герой обучался у них астрономии. Вскоре Яков Борисович сильно продвинулся и совместно с Игорем Дмитриевичем Новиковым – ныне членом-корреспондентом Российской академии наук – стал заниматься релятивистской астрофизикой, в частности «черными дырами». Глядя на них, «черными дырами» увлекся и я – тогда еще молодой, очень активный кандидат наук.

В начале 70-х Зельдович вел «Объединенный астрофизический семинар». Послушать его собиралась не только вся Москва – приезжали из других городов, многих стран. Общение с Зельдовичем, встречи на семинаре с другими выдающимися учеными: Виталием Лазаревичем Гинзбургом (будущим лауреатом Нобелевской премии), Андреем Дмитриевичем Сахаровым – все это повлияло на круг моих интересов, на специализацию в астрономии: двойные звезды, «черные дыры», ядра галактик и так далее.

– Анатолий Михайлович, насколько я знаю, именно по вашим методикам во всем мире астрономы вычисляют массу и определяют размер как обычных, так и сверхмассивных «черных дыр».

- Да, это действительно так. Но хотя сейчас уже открыты тысячи этих объектов, многие физики до сих пор считают, что это не «черные дыры», а нечто иное. Не хочется им верить в существование «черных дыр» – очень уж те необычны. Например, возьмем «черную дыру» определенного размера и бросим в нее камень. Задолго до того, как он упадет, радиус «черной дыры» начнет увеличиваться. Дело в том, что размер «черной дыры» пропорционален ее массе. То есть, она чувствует, что в будущем, когда камень упадет, ее масса возрастет и, соответственно, увеличивает свой размер. Следовательно, радиус «черной дыры» зависит не только от того, что с ней было в прошлом, но и то, что произойдет в будущем.

– Я понимаю физиков, у которых в голове не укладывается, как «черная дыра» может чувствовать будущее…

- Все дело в том, что «черная дыра» – это есть единство пространства и времени. Поэтому перемещение камня одновременно влияет и на пространство, и на время. Мы живем в мире, где пространство и время разделены. Вот я подношу часы к телу, отвожу руку в сторону, а они как шли, так и идут. А на горизонте событий «черной дыры» они бы перестали идти, потому что там время вообще останавливается.

– В последнее время все чаще говорят уже не о «черных дырах», а о «кротовых норах» во Вселенной. Что это такое и насколько реально их существование?

- Буквально три месяца назад в Государственном астрономическом институте имени Штернберга состоялась защита докторской диссертации по «кротовым норам». Была опасность провала, поскольку на предзащите работа получила весьма жесткий отрицательный отзыв одного уважаемого ученого, но я, как директор института и председатель Ученого совета, рискнул провести защиту, взял на себя ответственность. Защищался сотрудник Астрокосмического центра Физического института Академии наук Сергей Шацкий, ученик основоположника науки о «кротовых норах», члена-корреспондента РАН Игоря Дмитриевича Новикова. Защита продолжалась полдня, но завершилась успешно: только два голоса – «против», а 25 – «за». Сейчас эта докторская степень уже утверждена: первая по этой теме в нашей стране, а может быть, и в мире.

Чем «кротовая дыра» отличается от «черной дыры»? В «черную дыру», которая формируется из обычного барионного вещества – атомов, молекул, можно упасть, но чтобы выйти из нее, надо двигаться со скоростью больше скорости света, что запрещено законами физики. А в «кротовую нору» – компактный объект, который формируется из так называемой экзотической материи, то есть материи, которая обладает отрицательным давлением, – можно войти и выйти, поскольку в отличие от «черной дыры» сингулярность в ее центре не образуется и нет «горизонта событий». Получается просто тоннель в пространстве – времени. Ученые связывают с «кротовыми норами» надежды на построение в будущем настоящей машины времени.

– Так что же убеждает ученых в реальности «кротовых нор»?

- Главный аргумент – мы уже открыли материю с отрицательным давлением. Это так называемая «темная энергия», составляющая 70 процентов массы Вселенной, тогда как мы с вами и то, что мы видим, ощущаем: горы, океаны, воздух на Земле, звезды, планеты, газовые туманности в космосе – все барионное вещество составляет лишь четыре процента массы Вселенной. Установлено, что последние семь с половиной миллиардов лет Вселенная расширяется с ускорением. Это возможно только при условии, что наряду с гравитацией существует антигравитация, то есть материя с отрицательным давлением. Вероятно, она же сыграла решающую роль в первое мгновение после Большого Взрыва

Согласно современной космологии стадия ускоренного расширения Вселенной, так называемая «инфляционная стадия», продолжалась 10 в минус 35 степени секунды после Большого Взрыва. За это время Вселенная увеличилась в миллиард миллиардов раз. Следовательно, расширение происходило со скоростью во много раз превышающей скорость света, что не противоречит Общей теории относительности. Действительно, передача энергии не может происходить быстрее скорости света, но изменение масштаба, расширение пространства может происходить с какой угодно скоростью.

– А что современная космология говорит о самом Большом Взрыве?

- Примерно до одной минуты возраста нашей Вселенной мы твердо знаем, что происходило, то есть тогда работали те же физические законы, что и сейчас. Взять хотя бы такой пример: именно в первые три минуты рождались водород и гелий. Согласно расчетам из первичной плазмы должно было образоваться по массе 25 процентов гелия и 75 процентов водорода. Все современные наблюдения показывают, что так и есть: соотношение гелия и водорода во Вселенной и сейчас, спустя 14 миллиардов лет, составляет 25 и 75 процентов.

А вот то, что было ранее первой минуты, мы можем только предполагать. Вероятно, Вселенная родилась из некой квантовой сингулярности размером 10 в минус 33 степени сантиметра за счет каких-то фазовых переходов. Одновременно родилась и энергия с отрицательным давлением громадной плотности – порядка 10 в 93 степени грамма в кубическом сантиметре. При такой плотности энергии с отрицательным давлением происходило расширение пространства. При этом скалярное поле распадалось и рождало частицы: кварки, глюоны, протоны, нейтроны, электроны и так далее. То есть после расширения пространства энергия скалярного поля превращалась в вещество, в том числе и в частицы «темной материи», которые мы надеемся обнаружить с помощью Большого адронного коллайдера. Но часть энергии с отрицательным давлением сохранилась и сейчас проявляет себя тем, что заставляет Вселенную ускоренно расширяться.

Почему из точки сингулярности начался такой процесс, мы не знаем. Мы не уверены, что до первой минуты возраста Вселенной работали те же физические законы, какие мы знаем сейчас.

– Остается только воскликнуть: «И сотворил Бог свет»…

- Я атеист, в Бога не верю. Я считаю, что физические законы первичны и вечны, а все остальное – следствие.

Если принять версию, что наша Вселенная возникла из точки сингулярности и расширилась за счет отрицательного давления скалярного поля, то мы должны предположить, что таких точек должно быть очень много в четырехмерном пространстве – времени, и они возникают вновь и вновь. Существует теория Мультивселенной, которая предполагает, что пространственно-временной континиум постоянно кипит, и в нем спонтанно рождаются точки сингулярности. Из них за счет отрицательного давления скалярного поля происходит расширение пространства, затем распад скалярного поля приводит к появлению частиц и таким образом возникают вселенные. В момент сингулярности в разных вселенных могут рождаться разные физические законы.

– Вы не раз публично говорили о мракобесии, воинствующем невежестве, захлестнувшем нашу страну, призывали популяризировать достижения современной науки. Как это можно сделать?

- Есть договоренность с телеканалом «Культура», что с сентября там начнет выходить научно-популярная программа. Пятого августа я уезжаю на съемки первой передачи.

– Спасибо за интервью «Ставропольской правде». Надеюсь, оно подвигнет наших читателей задуматься: в какой грандиозной и удивительной Вселенной мы живем! 

* * *

Наша справка. Как и все сущее, звезды рождаются, живут и умирают. Какой будет их кончина, зависит прежде всего от массы звезды. Например, Солнце через четыре миллиарда лет, когда в его центре весь водород превратится в гелий, сбросит газовую оболочку, термоядерный синтез прекратится, и ядро нашей маленькой звезды под действием силы гравитации сожмется в «белый карлик» – остывающий железный шар размером с планету Земля и плотностью одна тонна в кубическом сантиметре.

Когда же умирает звезда в 2-3 раза массивнее Солнца, то в ее центре сила гравитации столь велика, что ядра атомов железа разваливаются на протоны и нейтроны. В итоге ядро громадного светила превращается в нейтронную звезду – шарик чудовищной плотности и радиусом всего 10 километров.

Если же масса железного ядра умирающей звезды более чем в три раза превышает массу нашего Солнца, то оно коллапсирует в «черную дыру» с плотностью вещества порядка 200 миллионов тонн в одном кубическом сантиметре.

Помимо обычных «черных дыр» в начале нынешнего столетия астрономы обнаружили в центре многих галактик, в том числе и Млечного Пути, сверхмассивные «черные дыры» массой в миллионы и миллиарды раз больше массы Солнца и размером с Солнечную систему.