Он может туда попасть за конечное время даже по часам внешнего наблюдателя, потому что прибавление массы астронавта к дыре вызовет смещение горизонта событий и поглощение им астронавта. Но что с ним будет потом? Внутренность черной дыры, несмотря на строгие решения в рамках ОТО, остается территорией неопределенностей и сказочных мифов. Ведь уравнения и их интерпретация – это разные вещи. Правильные уравнения ОТО Эйнштейн написал в 1915 году, а на правильную интерпретацию (инструкцию) – чего вставлять в тензор источников поля? – ушло еще несколько лет интенсивных дискуссий (в мозг некоторых результаты этих обсуждений до сих пор не впитались). Так и с решением Шварцшильда для гравитирующей точки, полученным в 1916 году: все согласны, что это прекрасное решение для внешнего пространства, а когда мы переводим взор на внутренность черной дыры с радиусом 2Gm/c^2, то все единогласие кончается. Распространено мнение (см., например, учебник Хрипловича), что в черной дыре радиус и время меняются местами, отчего динамика становится патологической и «время течет в начало координат» и все, что есть в черной дыре, неотвратимо падает на ее центр.
Крупнейший специалист в области черных дыр, нобелевский лауреат Роджер Пенроуз, относится к тем ученым, кто не рассматривает черную дыру как область патологической динамики. Он приводит такой изящный мысленный эксперимент по созданию изнутри черной дыры или «максимальной ловушечной поверхности»: «Технически развитые (но, по-видимому, безрассудно храбрые) существа населяют галактику (предпочтительно эллиптическую), содержащую около 10^11 звезд. С помощью ракет эти существа ухитрились изменить скорости звезд, причем так, что …все звезды падают в направлении центра и должны достигнуть его окрестности почти в одно и то же время. …Размер области, в которой должны собраться звезды, приблизительно в 50 раз больше размера солнечной системы. В таком объеме достаточно места для всех звезд, и они могут там собраться раньше, чем возникнет опасность столкновений. (Если угодно, они могут двигаться так, чтобы избежать столкновений вообще!) Но приведет ли это к развитию ловушечной поверхности? Неизбежность этого доказывается простыми рассуждениями».
Далее математик Пенроуз рассматривает вспышку света в центре эллиптической галактики «храбрых существ» и доказывает, что свет развернется на краю такой галактики, которая превратилась в черную дыру или замкнутую Вселенную, и начнет сходиться опять. Ученый подчеркивает: «Этот пример показывает, что нет причин, по которым наблюдатель должен быть «уничтожен» после того как он попал в критическую область. В окрестности ловушечной поверхности кривизна все еще чрезвычайно мала, а пространство-время совершенно регулярно». (Р. Пенроуз «Структура пространства-времени», 1972).
Последующие мои рассуждения являются лишь приглашением к дискуссии. Давайте обратимся к первоисточнику: метрике (или решению) Шварцшильда для гравитирующей точки (см. рисунок). Функция при координатном времени тоже показана (примерно) на рисунке.
Когда она стремится от 1 (галилеевская бесконечность) к 0 (поверхность черной дыры), то скорость координатного времени тоже стремится к нулю. Что происходит, когда мы проникаем в дыру? Мы попадаем в область отрицательных значений коэффициента при dt2, стартуя снова с нуля и падая в минус бесконечность – и это портит обычную сигнатуру метрики (-+++). Именно эта смена знаков (аналогично ведет себя и радиальная компонента) и вызывает стремление некоторых авторов исправить «плохую» сигнатуру (+-++) метрики формальным переобозначением – мол, время назовем радиусом, а радиус – временем - и все будет в порядке. Но никаких указаний на законность такой процедуры нет ни у Шварцшильда, ни в других источниках. А с физической точки зрения такое переобозначение выглядит неприличным трюком.
ccЯ полагаю, что нет ничего страшного в отрицательном значении коэффициента при dt2: можно ведь просто пойти на поводу математики и рассмотреть МНИМОЕ время внутри черной дыры. Если мы будем считать время и координаты внутри черной дыры мнимым, то мы восстановим правильную сигнатуру метрики (-+++). Мнимое – это не значит ущербное, потому что внутренний наблюдатель может считать свое время реальным, а время внешнего наблюдателя - мнимым. Такая трактовка снимает проблему внутреннего времени, более медленного, чем ноль. На самом деле, времена внутреннего и внешнего наблюдателя текут согласно законами физики, вот только они несопоставимы друг с другом – они текут по осям, перпендикулярным друг другу, как следует из геометрической интерпретации мнимых и реальных величин.
Итак, как же течет время внутреннего наблюдателя, согласно рисунка и метрики (1)? Получается, что хотя время вблизи поверхности черной дыры для внешнего наблюдателя течет очень медленно, оно все равно течет гораздо быстрее, чем время вблизи центра дыры. Наблюдателю внутри черной дыры наплевать на мнение внешних – он живет по своему времени и считает его нормальным, а зато время возле поверхности черной дыры он считает бесконечно быстрым. Космонавты оттуда возвращаются стариками! Соотношения времен легче всего проверяются при распространении световых лучей. Если наблюдатель возле черной дыры (снаружи) пошлет на галилееву бесконечность синий фотон, то тот прилетит туда красным. Следовательно, время возле черной дыры течет медленно, а на бесконечности – быстро (но не очень – пусть оно будет равно единице). Аналогично, внутренний наблюдатель, запустив синий фотон в сторону границы черной дыры, найдет, что его частота растянулась в бесконечность, следовательно, время там течет бесконечно быстро. (Тут надо обеспечить возможность запуска такого фотона – но такая возможность есть для примера Пенроуза, где есть шар из звезд, и где в его центре потенциал большой, а гравитационное ускорение – мало.
Эта парадоксальная на первый взгляд картина, на мой взгляд, полностью соответствует решению Шварцшильда, не сопровождается грязными трюками и разрешает нормальную жизнь внутри черной дыры (здесь мы опускаем вопросы о возможности круговых и других движении внутри дыры, которые имеют свое решение, описанное в книге «Осциллирующая Вселенная», но сейчас мы их затрагивать не будем).
Возможно, нарисованная картина содержит какие-то фундаментальные противоречия, не увиденные мною. Если это так, то я хотел бы услышать возражения и замечания.
Комментарии (0)