Чи можна витягнути предмет із чорної діри за допомогою надміцної мотузки?

З момен­ту від­кри­т­тя чор­них дір вони нади­ха­ють як уче­них, так і фан­та­зе­рів на незви­чай­ні гіпо­те­зи. Найсміливіші з них сто­су­ю­ться того, чи можна щось повер­ну­ти назад, якщо воно вже потра­пи­ло до цієї космі­чної пас­тки. Наприклад, чи можли­во витя­гну­ти пре­дмет, що опи­нив­ся все­ре­ди­ні чор­ної діри, за допо­мо­гою мотуз­ки, яка не рве­ться і не деформується?

Це пита­н­ня на межі науки, філо­со­фії та здо­ро­во­го глу­зду. Спробуємо розі­бра­ти­ся, чому від­по­відь — кате­го­ри­чне «ні».

Що таке чорна діра

Чорна діра — це не про­сто дуже масив­на зірка. Це ділян­ка про­сто­ру, де настіль­ки силь­но викрив­ле­но про­сто­ро­во-часо­вий кон­ти­ну­ум, що ніщо — навіть сві­тло — не може вирва­ти­ся з її гра­ві­та­цій­но­го полону.

Характерна риса чор­ної діри — гори­зонт подій. Це межа, пере­тнув­ши яку, об’єкт вже не може повер­ну­ти­ся назад. Саме тут почи­на­є­ться зона пов­ної ізо­ля­ції: ні сигна­ли, ні частин­ки, ні сила не можуть пере­да­тись назовні.

Від зірки до сингулярності

Щоб зірка пере­тво­ри­лась на чорну діру, її ядро після вичер­па­н­ня ядер­но­го пали­ва повин­но мати масу понад три маси Сонця. Після цього зірка не зупи­ня­є­ться на ста­дії ней­трон­ної зірки, а про­дов­жує кола­псу­ва­ти, утво­рю­ю­чи чорну діру.

У цен­трі чор­ної діри, за при­пу­ще­н­ня­ми фізи­ків, зна­хо­ди­ться син­гу­ляр­ність — точка з нескін­чен­ною густи­ною, де зви­чні зако­ни фізи­ки біль­ше не пра­цю­ють. Саме туди «падає» весь про­стір, що опи­нив­ся все­ре­ди­ні гори­зон­ту подій.

Що буде, якщо прив’язати предмет

Уявімо собі ситу­а­цію: ми маємо надмі­цну мотуз­ку, один кінець якої зна­хо­ди­ться на космі­чно­му кора­блі, а інший — при­крі­пле­ний до пре­дме­та, що почав зану­ре­н­ня у чорну діру.

Корабель роз­та­шо­ва­ний за межа­ми гори­зон­ту подій, а пре­дмет — вже все­ре­ди­ні. Чи зможе мотуз­ка, навіть іде­аль­но міцна, витяг­ти його назад?

На жаль, ні. І ось чому:

1. Немає зво­ро­тно­го зв’яз­ку. За гори­зон­том подій всі тра­є­кто­рії — навіть для части­нок, що пере­да­ють вза­є­мо­дії — спря­мо­ва­ні лише до цен­тру. Навіть глю­о­ни, які від­по­від­а­ють за силь­ну ядер­ну вза­є­мо­дію, не можуть поши­рю­ва­ти свою дію назовні.
2. Відсутність зов­ні­шньо­го впли­ву. Об’єкт за гори­зон­том не може чини­ти тиску або натя­гу­ва­ти мотуз­ку у зво­ро­тно­му напрям­ку. Тобто, будь-яка сила, яку він міг би пере­да­ти, не вийде назов­ні — так, ніби мотуз­ка обір­ва­на інформаційно.
3. Зворотне при­тя­гне­н­ня. Якщо пре­дмет не може бути витя­гну­тий, а мотуз­ка справ­ді неро­зрив­на, то чим біль­ша сила натя­гу, тим вищий ризик, що вся систе­ма — вклю­чно з кора­блем — буде затя­гну­та всередину.

Цікаві факти про чорні діри

• У цен­трі нашої гала­кти­ки роз­та­шо­ва­на надма­сив­на чорна діра з масою понад 4 міль­йо­ни Сонць.
• Чорні діри можуть «зро­ста­ти», погли­на­ю­чи мате­рію або зли­ва­ю­чись одна з одною.
• Світло, що над­хо­дить з око­лиць чор­ної діри, може викрив­лю­ва­тись настіль­ки, що утво­рює ефект гра­ві­та­цій­ної лінзи.

Усе вирішують дві властивості

Щоб зро­зу­мі­ти, чому пре­дмет не можна витя­гну­ти, важли­во вра­хо­ву­ва­ти два клю­чо­ві моменти:

• Простір і час усе­ре­ди­ні гори­зон­ту подій мають інші вла­сти­во­сті: про­стір «втя­гу­є­ться» у центр, як вода в злив.
• Жодна інфор­ма­ція не може вийти назов­ні. Це не лише техні­чна скла­дність — це фун­да­мен­таль­на межа у стру­кту­рі Всесвіту.

Якою б надмі­цною не була мотуз­ка, витя­гну­ти пре­дмет, який пере­тнув гори­зонт подій чор­ної діри, немо­жли­во. Це не про­бле­ма техно­ло­гій — це обме­же­н­ня, вбу­до­ва­не у саму тка­ни­ну простору-часу.

І хоч уяви­ти собі це важко, саме так і пра­цює реаль­ність: усе, що потра­пи­ло все­ре­ди­ну, назав­жди втра­че­не для зов­ні­шньо­го Всесвіту.

Як ска­зав Стівен Гокінг: «Ми повин­ні бути сми­рен­ни­ми перед облич­чям того, чого не розуміємо».