Млечный Путь, 21 век, No 2(47), 2024

Точно так же, как вся Вселенная, находящаяся за пределами сферического зеркала, будет закодирована в отражении на поверхности зеркала, возможно, что то, что происходит внутри черной дыры, кодирует внутри совершенно новую Вселенную. Возможно, это относится и к нашей Вселенной.

Другой способ подумать о белой дыре - это не повернуть вспять стрелу времени, а подумать о том, что произойдет, если рассматривать пространство как обратимое явление. Прежде чем задать вопрос, как такое возможно, знайте, что у нас есть аналог этого в реальном мире: сферический зеркальный шар. Если бы вы поместили сферическое зеркало в космос, вы бы смогли увидеть в нем отражение всей внешней Вселенной, просто взглянув на зеркало с правильной точки зрения.

Что ж, пространство-время внутри и снаружи горизонтов событий черной дыры ведет себя очень похоже именно на эту ситуацию. Если вы рассматриваете черную дыру, которая определяется только точечной массой, то есть черную дыру Шварцшильда, то для любого значения массы/энергии, которое имеет черная дыра, мы также можем определить определенный радиус (мы называем его "R") для горизонта событий черной дыры.

Вы можете задавать всевозможные вопросы о том, "как ведет себя пространство" на любом расстоянии от этой черной дыры, и вместо этого мы можем назвать это расстояние "r". Есть три случая:

r > R, что ставит нас за горизонт событий.

r = R, что помещает нас на горизонт событий.

И r < R, что помещает нас внутри горизонта событий.

Иллюстрация сильно искривленного пространства-времени для точечной массы, что соответствует физическому сценарию нахождения за горизонтом событий черной дыры.

Теперь самое сложное: перевернуть пространство. Все, что нам нужно сделать, это заменить r, где бы мы его ни видели, на его инверсию относительно горизонта событий: величину ℛ, которую мы можем определить как ℛ = R²/r. Удивительно, но сейчас мы имеем те же три случая, но все наоборот!

ℛ > R, что помещает нас внутрь горизонта событий,

ℛ = R, что помещает нас на горизонт событий, и

ℛ < R, что ставит нас за горизонт событий.

Несмотря на то, что сейчас это противоположный набор условий для черной дыры, уравнения, описывающие пространство и время, идентичны для обоих случаев. Единственная разница в том, что то, что было снаружи, теперь внутри, а то, что было внутри, теперь снаружи. Вместо черной дыры этот "перевернутый" объект теперь можно рассматривать как белую дыру.

Когда наблюдатель входит в невращающуюся черную дыру, выхода нет: его раздавливает центральная сингулярность. Однако во вращающейся черной дыре (Керра) возможно прохождение через центр диска, ограниченного предполагаемой кольцевой сингулярностью, и хотя это может привести вас в расширенную часть пространства, известную как антивселенная, может случиться так, что "кольцевая сингулярность" - всего лишь фантазм.

Один из вопросов, которым часто задаются физики, заключается в следующем: когда что-то переходит на другую сторону (то есть внутрь) горизонта событий черной дыры, куда оно направляется? Конечно, вы можете просто заявить: "Она попадает в центральную сингулярность черной дыры", но это неудовлетворительный ответ, особенно потому, что мы знаем, что законы физики нарушаются в этой сингулярности. Одна из возможностей, которую часто рассматривают, заключается в том, что сингулярность может быть не просто точкой, куда вещи "переходят" после попадания в горизонт событий, но также может быть и точкой, из которой вещи "появляются".

Вместо того, чтобы быть "концом" истории, это могло бы стать "началом" новой, другой истории. Другими словами, вполне вероятно, что произойдут события, соответствующие появлению большого количества материи и энергии в определенном месте и времени, которые также будут соответствовать сингулярности. В нашей Вселенной могут быть не только черные дыры, но также и белые дыры: места, где все, кажется, начинается с изначальной сингулярности. Физики не упускают из виду, что во многих отношениях это соответствует замечательному событию, произошедшему 13,8 миллиардов лет назад: горячему Большому взрыву.

Иллюстрация нашей космической истории от Большого взрыва до наших дней в контексте расширяющейся Вселенной. Мы не можем быть уверены, несмотря на утверждения многих, что Вселенная возникла из сингулярности. Однако возможно, подобно тому, как черные дыры "заканчиваются" в сингулярности, наша Вселенная и ее инфляционное состояние, породившее горячий Большой взрыв, возникли из сингулярности.

Это открывает удивительную возможность существования связи между черными дырами и возникновением новой Вселенной. Каждый раз, когда наша Вселенная образует новую черную дыру, возникает ли где-то по другую сторону сингулярности детская Вселенная, аналогичная белой дыре? Означает ли это также, что наша Вселенная и наш собственный горячий Большой Взрыв возникли из состояния, мало чем отличающегося от состояния белой дыры, и было ли это, возможно, вызвано тем, что предыдущая Вселенная сформировала черную дыру, последствием которой было наше появление?