"Пылесосы" вселенной

А теперь поговорим еще об одном необычном феномене, который в будущем, как и кварки, может стать энергетически значимым, поговорим о "черных дырах".

Прежде всего отметим, что "черные дыры" - это всего лишь одно из необычных следствий теории относительности Эйнштейна. И хотя объекты эти кажутся столь экзотическими, физики почти не сомневаются в их существовании. "Черные дыры" можно назвать космическими "пылесосами". В них все и вся безвозвратно исчезает. Отсюда - "дыра", бездонная яма... А черная она оттого, что даже лучи света не могут вырваться из ее чрева: дыра буквально невидима - черна!

"Черные дыры" возникают, когда умирающая звезда коллапсирует (сжимается) до такого плотного состояния, что ее размеры оказываются ничтожными, а гравитационное притяжение столь мощным (оно обратно пропорционально размерам звезды-дыры и прямо пропорционально ее массе), что ничто не может его преодолеть. По мере того как масса вещества сосредоточивается во все меньшем объеме, сжатие нарастает все больше и больше. Невозможно представить, что могло бы остановить этот безудержный процесс.

Получается, так сказать, гравитационная ловушка для материи, "капкан", преодолеть тиски которого нет никаких сил.

В последние годы ученые упорно ищут "черные дыры" и, видимо, уже нашли. И сделали это советские астрономы и математики. По предложению советского академика Я. Зельдовича, "черные дыры" искали в системах двойных звезд. Логика поиска такова: если обычная звезда и "черная дыра" образуют пару, вращаясь вокруг общего центра, то могучее притяжение "черной дыры" будет вытаскивать вещество из своей соседки. Эти клочья материи должны испускать излучение, обладающее рядом характерных черт.

Предвидение физика-теоретика несколько лет назад подтвердили сотрудники Государственного астрономического института имени Штернберга и Института прикладной математики Академии наук СССР. "Черные дыры" обнаружили в созвездии Лебедя, где много двойных звезд: Лебедь Х-1, Лебедь Х-2 и другие. Ряд примет неопровержимо свидетельствует: "черные дыры" наконец-то открыты! Но вот что удивительно: хотя "черные дыры" обнаружены в космосе дальнем, куда добраться нелегко, уже делаются попытки (правда, пока мысленные) использовать их как источник энергии!

В конце 1972 года в солидных научных журналах замелькали странные заголовки статей: "Опускание массы в гравитационную яму"... "К опусканию веревки в "черную дыру"...

Почти одновременно английский математик Р. Пенроуз и американский физик Дж. Бекенштейн высказали простую идею. Если со звездолета (он облетает "черную дыру" по достаточно удаленной, а потому и безопасной орбите) бросить в направлении "черной дыры" камень, то под действием могучего притяжения камень будет падать все быстрее и быстрее, пока при скорости, близкой к световой, не исчезнет в "дыре".

Осталось немного. Привязываем к камню конец веревки, намотанной на вал динамомашины, и вот при падении камня начнет вырабатываться совершенно бесплатная электроэнергия.

Прием, предложенный теоретиками для понимания физического явления, так называемый "мысленный эксперимент" ненов. Еще в прошлом веке великий Максвелл, чтобы изучить законы термодинамики, придумал маленького чертика ("демон Максвелла"), который мог бы сортировать отдельные молекулы и атомы. Но энергетика - это не шутки! Больной вопрос человечества! Неожиданный кульбит теоретиков подвергся вдруг серьезной разработке учеными с более практической жилкой.

Вскоре появляется статья профессора Ванкуверского (Канада) университета Дж. Шелтона. Он занялся подсчетом той энергии, которую можно было бы получить, опуская камень в "черную дыру".

Результаты были ободряющими: выделится, оказывается, вся (100 процентов!) энергия, заключенная в массе бросаемого в "черную дыру" груза. Как если бы произошла полная аннигиляция его массы!

Шелтона вскоре поправили люди с более развитым, тем у профессора, инженерным чутьем. Г. Гиббонс из Кембриджа (Англия), рассуждая как практик, показал: во-первых, часть выделяющейся энергии (37 процентов) потратится на натяжение веревки, а во-вторых, по мере опускания груза, притяжение "черной дыры" будет возрастать. Поэтому, как бы прочна веревка ни была, рано или поздно она оборвется. Даже самые прочные тросы из стальной рояльной проволоки. И поэтому выделяемая энергия (расчеты Гиббонса) должна быть в тысячу миллиардов раз меньше, чем вычислил Шелтон. Но ведь эта малая доля берется от гигантской величины! Для землян и она представляла бы существенный интерес.

Тема "энергетика и "черные дыры" на этом, однако, не закончилась. Правда, продолжалась она уже в иной плоскости. Дело в том, что согласно одной из космогонических гипотез наша вселенная, возможно, порождена "черной дырой", взорвавшейся по неизвестным причинам 10 - 12 миллиардов лет назад. Звезды и галактики, образовавшиеся в результате этого катаклизма, до сих пор разбегаются от эпицентра взрыва. Раз так, то вполне вероятно, что какие-то осколки этой первоначальной "Черной Дыры" остались в сверхсжатом состоянии - этакие малюсенькие "черные дырочки"! - и разлетаются вместе с обычным веществом.

Подсчитана даже плотность, с которой эти остаточные "черные дыры" распределены в пространстве - одна "черная дыра" на куб со стороной в 1000 километров. В объеме земного шара может находиться несколько сот "черных дыр". Маленькие "черные дыры" способны затеряться где угодно - в земле, в воздухе, в океанах. Если все это действительно так и человек вдруг обнаружит "черные дыры" не в космосе, а у себя на Земле, то могут возникнуть уже вполне утилитарные вопросы: как использовать ту колоссальную энергию, которая сосредоточена в "черных дырах", как ее оттуда извлечь, и так далее...