Техника - молодёжи 1989-08, страница 27

Причем к последнему предъявляются очень жесткие требования: его орбита должна строжайше соответствовать геодезической линии. И даже такие ничтожные воздействия, как влияние чрезвычайно разреженной верхней атмосферы или солнечного ветра, недопустимы. А потому спутник должен иметь сложную систему корректирующих двигателей. (Его схему можно найти в книге В. Б. Брагинского и А. Г. Полнарева «Удивительная гравитация», библиотечка «Квант», выпуск 39, 1985.)

Доклад профессора Ю. С. Владимирова был посвящен единым многомерным геометрическим моделям физических взаимодействий. Развиваемая им концепция берет начало от работы известного физика Т. Калуцы, который высказал гипотезу о пятимерности пространства — времени и предложил вариант единой теории гравитационных и электромагнитных явлений. Но идейным предшественником теории Калуцы был еще Э. Мах, сыгравший выдающуюся роль в формировании современных физических представлений.

Э. Мах, чье 150-летие со дня рождения недавно отмечалось, высказывал мысль, что в микромире пространство не обязательно трехмер

но. Ю. С. Владимиров показал, как применение 6-мерных и 7-мерных моделей, представляющих развитие идеи Т. Калуцы, а также О. Клейна позволяет описать электромагнитные и слабые взаимодействия (теория их объединения уже есть) совместно с сильными ядерными взаимодействиями в микромире.

Интересным был доклад В. Н. Мельникова. Совместно с профессором К. П. Станюковичем он, в частности, рассмотрел тонкий вопрос о возможной зависимости от времени гравитационной постоянной. Появились данные, как будто говорящие об очень медленном, но неуклонном уменьшении этой постоянной, которые,конечно, вызвали большой интерес. Теоретически такую идею высказывал еще один из создателей квантовой механики П. Дирак. Но вот что показали измерения.

В последнее время стало ясно, что Луна удаляется от Земли со скоростью 3 см/год. Эту цифру можно считать достаточно надежной потому, что она получена двумя независимыми способами — из анализа данных о покрытии звезд диском Луны за несколько веков и в результате недавно проведенной локации Луны Известен и еще

один похожий процесс удаление спутника Марса Деймоса (в то же время Фобос почему-то приближа ется к Марсу!).

Существует, правда, теория Дж. Дарвина (сына великого натуралиста) для объяснения подобных явлений, но она дает плохие результаты при их количественном описании. Прояснить эту проблему должны помочь космические программы изучения спутников Марса.

В заключение стоит хотя бы в двух словах упомянуть еще одну интереснейшую проблему. В астрофизике до сих пор отсутствует теория происхождения Солнечной системы. Характерных закономерностей в ней так много, что ни одна из многочисленных гипотез (начиная с Р. Декарта, 1644 г.) не смогла их охватить единым объяснением. Но странно то, что эта задача — сугубо гравитационная — не привлекает современных физи-ков-гравитационистов. Видимо, ее затмила проблема происхождения Вселенной в целом.

Конференция подтвердила, что гравитационная наука находится сейчас на этапе постепенного накопления новых сил. Возможно, следующая, восьмая, гравитационная конференция станет ареной встречи новых смелых гипотез.

А все-таки она излучает! Утверждение об абсолютной замкнутости и стационарности ЧД верно лишь в рамках обычной, неквантовой теории тяготения. Но в 1974 году английский физик-теоретик С. Хокинг показал, что квантовые эффекты должны заставить ЧД непрерывно излучать, теряя энергию, то есть как-то проявлять себя вовне, меняться, «жить». Поэтому надо помнить, что само название «черная дыра» сейчас потеряло свой первоначальный смысл.

Дело в том, что огромное поле тяготения ЧД делает физический вакуум вокруг нее неустойчивым: всегда присутствующие в нем виртуальные (ко-роткоживущие) пары частиц превращаются в реальные (долгоживущие). Одна из компонент пары уходит внутрь ЧД, а другая вылетает наружу, и ее можно зарегистрировать. При этом оказалось, что излучение черной дыры — чисто теплового характера, то есть неотличимое от излучения абсолютно черного тела, нагретого до определенной температуры. Но ведь ЧД и есть именно такое тело. Это удивительный случай, когда физическая абстракция вроде материальной точки или идеального газа становится реальностью.

Ничто не вечно в мире. С. Хокинг установил, что температура ЧД обратно пропорциональна ее массе. Эта элементарная зависимость полностью предопределяет «биографию» ЧД. Пусть образовалась черная дыра с определенной начальной массой, которая сразу же задает и начальную температуру. От нее зависит, какие частицы излучает тело. При низких температурах — это частицы, не имеющие массы покоя: фотоны и нейтрино. Но в любом случае излучение уносит Энергию, а значит, и масса ЧД неизбежно будет уменьшаться, что вызовет ее нагрев. Итак, температура черной дыры и интенсивность ее излучения неудержимо растут со временем. А при этом, как известно, в составе излучения появляются все более тяжелые элементарные частицы. Процесс развивается лавинообразно и завершается грандиозным взрывом: за последние десятые доли секунды жизни ЧД в микроскопически малом объеме мгновенно выделяется Энергия миллиона мегатонных бомб.

Заднечисленные рассуждения. Познакомившись с расчетами С. Хокинга, физики удивились: как это они сразу не сообразили, что необходимость, неизбежность излучения ЧД вытекает из фундаментальных термодинамических

принципов? Ведь упавшее внутрь черной дыры тело полностью исчезает из мира, доступного восприятию наблюдателя. Но тогда исчезает и содержащийся в теле запас энтропии. И если бы не было теплового излучения Хокинга, восполняющего эту убыль, мы столкнулись бы с нарушением второго начала термодинамики, гласящего, что энтропия любой системы уменьшаться не может.

Если даже их нет, их надо было выдумать. Итак, черные дыры помогли увидеть неожиданные аспекты термодинамики, обогатив наше понимание природы теплоты. До расчетов С. Хокинга мы знали единственный механизм образования тепловой энергии — превращение упорядоченного движения частиц в хаотическое, что проявляется и при трении двух кусков дерева, и при нагреве плазмы в современных токамаках. СГ зика черных дыр указала новый механизм появления тепла — за счет недостатка информации о внутренней структуре объекта. И независимо от того, существуют эти объекты в природе или нет,— спасибо им, они уже с лихвой оправдали себя как предмет и инструмент теоретического исследования и, можно думать, навсегда останутся в истории естествознания.

25