Наверняка вы полагаете, что если упадете в чёрную дыру, то вас ждет мгновенная смерть. Но в действительности, как полагают физики, ваша судьба будет куда более странной. В будущем такое может произойти с кем угодно. Может, вы пытаетесь найти новую обитаемую планету для человеческой расы или просто уснули в долгом пути. Что будет, если вы упадете в чёрную дыру? Можно было бы ожидать, что вас перемелет или разорвёт. Но всё не так просто.

В момент, когда вы войдёте в чёрную дыру, реальность будет разделена на две части. В одной вы будете немедленно уничтожены, а в другой погрузитесь в чёрную дыру совершенно невредимым.

Чёрная дыра — это место, в котором известные нам законы физики не работают. Эйнштейн учил нас, что гравитация искривляет само пространство, деформирует его. Поэтому если взять достаточно плотный объект, пространство-время может стать настолько кривым, что завернется само в себя, проделав отверстие в самой ткани реальности.

Массивная звезда, которая исчерпала топливо, может обеспечить чрезвычайную плотность, необходимую для создания этого деформированного участка пространства. Прогибаясь под собственным весом и коллапсируя, массивный объект затягивает с собой и пространство-время. Гравитационное поле становится настолько мощным, что его не может покинуть даже свет, чем обрекает область, в котором находится эта звезда, на мрачную судьбу: чёрная дыра.

Внешней границей чёрной дыры является её горизонт событий, точка, в которой сила гравитации противодействует попыткам света покинуть ее. Подойдите слишком близко и возврата уже не будет.

Горизонт событий пылает энергией. Квантовые эффекты на этой границе создают потоки горячих частиц, утекающих обратно во Вселенную. Это так называемое излучение Хокинга, названное в честь физика Стивена Хокинга, который предсказал его существование. По истечении достаточного времени чёрная дыра испарит свою массу полностью и исчезнет.

Погружаясь в чёрную дыру, вы обнаружите, что пространство становится все более искривлённым, пока в самом центре не станет изогнутым бесконечно. Это сингулярность. Пространство и время перестают иметь хоть какой-нибудь смысл, и законы физики, известные нам, которые нуждаются в пространстве и времени, больше не работают.

Что происходит в сингулярности? Никто не знает. Другая вселенная? Забвение? Мэтью Макконахи плавает по ту сторону книжных полок? Загадка.

Что же произойдет, если вы случайно упадете в одну из этих космических аберраций? Сначала спросим вашего космического напарника — назовем её Анна — которая с ужасом смотрит, как вы плывёте по направлению к чёрной дыре, в то время как она остаётся на безопасном расстоянии. Она наблюдает странные вещи.

Если вы ускоряетесь по направлению к горизонту событий, Анна видит, как вы растягиваетесь и искажаетесь, словно она смотрит на вас через гигантскую лупу. Кроме того, чем ближе вы подходите к горизонту, тем больше ваши движения замедляются.

Вы не можете крикнуть, поскольку воздуха в космосе нет, но можете попытаться сигнализировать Анне сообщение Морзе светом своего iPhone (даже приложение есть для этого). Однако ваши слова будут достигать ее все медленнее и медленнее, поскольку световые волны растягиваются до все более низких и красных частот: «Хорошо, х о р о ш о, х о р о…».

Когда вы достигнете горизонта, Анна увидит, что вы замёрзли, словно кто-то нажал кнопку паузы. Вы отпечатаетесь там, обездвиженный и вытянутый по всей поверхности горизонта, когда нарастающее тепло начнёт вас поглощать.

По мнению Анны, вас медленно стирает растяжение пространства, остановка времени и тепло излучения Хокинга. Перед тем как погрузиться в темноту чёрной дыры, вы превратитесь в пепел.

Но прежде чем начинать планировать похороны, давайте забудем об Анне и посмотрим на эту жуткую сцену с вашей точки зрения. И знаете, что тут происходит? Ничего.

Вы плывете прямиком в самое зловещее проявление природы и не получаете ни шишки, ни синяка — и уж точно не растягиваетесь, не замедляетесь и не поджариваетесь на излучении. Потому что находитесь в свободном падении и не испытываете гравитации: Эйнштейн назвал это «самой счастливой мыслью».

В конце концов, горизонт событий — это не кирпичная стена, плавающая в пространстве. Это артефакт перспективы. Наблюдатель, который остается вне чёрной дыры, не может видеть сквозь него, но это не ваша проблема. Для вас горизонта не существует.

Если бы чёрная дыра была меньше, у вас были бы проблемы. Сила гравитации была бы гораздо сильнее у ваших ног, чем у вашей головы, и растянула бы вас как спагетти. Но к счастью для вас это большая черная дыра, в миллионы раз массивнее Солнца, так что силы, которые могли бы вас спагеттифицировать, достаточно слабы, чтобы их можно было проигнорировать.

Более того, в достаточно большой чёрной дыре вы могли бы прожить остаток своей жизни, а после умереть в сингулярности.

Насколько нормальной эта жизнь будет, большой вопрос, учитывая что вас засосало против вашей воли в разрыв в пространственно-временном континууме и обратного пути нет.

Но если задуматься, нам всем знакомо это чувство, по опыту общения не с пространством, но со временем. Время идет только вперед, никогда назад, и засасывает нас против нашей воли, не оставляя шанса на отступление.

Это не просто аналогия. Чёрные дыры искажают пространство и время до такого экстремального состояния, что внутри горизонта событий чёрной дыры пространство и время на самом деле меняются ролями. В действительности, именно время засасывает вас в сингулярность. Вы не можете развернуться и уйти из черной дыры точно так же, как не можете развернуться и уйти обратно в прошлое.

В этот момент вы спросите себя: что не так с Анной? Если вы прохлаждаетесь внутри черной дыры, будучи окруженным пустым пространством, почему ваш напарник видит, как вы сгораете в излучении на горизонте событий? Галлюцинации?

На самом деле, Анна пребывает в полном здравии. С её точки зрения вы действительно сгорели на горизонте. Это не иллюзия. Она даже могла бы собрать ваш пепел и отправить его домой.

На самом деле, законы природы требуют, чтобы вы оставались за пределами чёрной дыры, как это видно с точки зрения Анны. Это потому что квантовая физика требует, чтобы информация не пропадала, не терялась. Каждый бит информации, который говорит о вашем существовании, должен оставаться за пределами горизонта, чтобы законы физики Анны не нарушались.

С другой стороны, законы физики также требуют, чтобы вы плыли через горизонт, не сталкиваясь с горячими частицами или чем-то из ряда вон выходящего. В противном случае, вы будете нарушать «самую счастливую мысль» Эйнштейна и его общую теорию относительности.

Итак, законы физики требуют, чтобы вы одновременно были снаружи чёрной дыры в виде горстки пепла и внутри чёрной дыры, живы и здоровы. И есть также третий законы физики, который говорит, что информация не может быть клонирована. Вы должны быть в двух местах, но может быть только одна копия вас.

Так или иначе, законы физики приводят нас к выводу, который кажется довольно бессмысленным. Физики называют эту головоломку информационным парадоксом чёрной дыры. К счастью, в 1990-х они нашли способ её разрешить.

Леонард Сасскинд пришёл к выводу, что парадокса нет, поскольку никто не видит вашу копию. Анна видит только одну копию вас. Вы видите только одну свою копию. Вы и Анна никогда не сможете их сопоставить (и свои наблюдения тоже). И нет третьего наблюдателя, который мог бы одновременно наблюдать чёрную дыру изнутри и снаружи. Так что никакие законы физики не нарушаются.

Но вы наверняка хотели бы узнать, чья же история правдива. Мёртвы вы или живы? На самом деле правды здесь нет. Тот вы, который смотрит на мир от первого лица, жив. Вы, который остался на горизонте чёрной дыры и превратился в пепел, мёртв. Происходит расщепление реальности, где в одной вас уже нет.

Есть такие явления, где нет истины; каждый воспринимает её по-своему.

Например, вы можете полететь в параллельный мир, где проживёте всего пару дней, а потом обратно вернётесь на Землю. Вернувшись, обнаружите, что все ваши близкие и знакомые уже давно ушли из жизни, и привычный вам мир в той или иной степени изменился. Вы отправились в параллельную вселенную, когда на Земле был 2024 год, а вернулись в 2088 году, хотя, казалось бы, прошло всего несколько дней.

Да, для вас действительно прошло всего пару дней, но на Земле этот самый промежуток времени протекал иначе, у вас он протекал значительно медленнее, но от этого суть не меняется: время у всех одно, но протекает везде по разному. В вашей вселенной это время воспринималось как многие года, а вы в параллельной вселенной воспринимали это время как какие-то там три-четыре денька, и в отличии от ваших тогдашних знакомых ваш организм состарился на эти самые три или четыре дня, но не на больше. Вернувшись обратно, вы можете посчитать, что оказались в будущем, и отчасти это действительно так. Вы вернётесь молодым и здоровым, и эти 64 года на Земле для вас были несколькими днями в параллельном мире.

Летом 2012 года физики Ахмед Альмейри, Дональд Марольф, Джо Полчински и Джеймс Салли, коллективно известные как AMPS, задумали мысленный эксперимент, который грозил перевернуть все, что мы насобирали о чёрных дырах. Они предположили, что решение Сасскинда основано на том, что любое несоответствие между вами и Анной опосредовано горизонтом событий. Не имеет значения, увидела ли Анна неудачную версию вас, растерзанных излучением Хокинга, поскольку горизонт не позволяет ей увидеть другую версию вас, плавающую в чёрной дыре.

Но что, если бы у нее был способ узнать, что было по ту сторону горизонта, не пересекая его?

Обычная относительность скажет «ни-ни», но квантовая механика немного размывает правила. Анна могла бы заглянуть за горизонт, используя небольшой трюк, который Эйнштейн называл «жутким действием на расстоянии».

Идея AMPS основана на этом явлении. Скажем, Анна зачерпывает немного информации у горизонта — назовём ее А.

Если её история верна, и вы уже отправились в мир получше, тогда А, зачерпнутая в излучении Хокинга за пределами чёрной дыры, должна быть запутана с другой частицей информации B, которая также является частью горячего облака излучения. С другой стороны, если верна ваша история и вы живы и здоровы по другую сторону горизонта событий, то А должна быть запутана с другой частицей информации C, которая находится где-то внутри чёрной дыры. Но вот момент: каждый бит информации можно запутать лишь единожды. Из этого следует, что А может быть запутана либо с B, либо с C, но не одновременно с обеими.

Итак, Анна берёт свою частицу A и помещает ее в ручную машину декодирования запутанности, которая выдает ей ответ: B или C.

Если ответ C, побеждает ваша история, но законы квантовой механики нарушаются. Если A запутана с C, которая глубоко внутри в чёрной дыре, тогда эта частица информации потеряна для Анны навсегда. Это нарушает квантовый закон невозможности потери информации.

Остается B. Если декодирующая машина Анны обнаруживает, что А запутана с B, Анна побеждает и общая теория относительности проигрывает. Если А запутана с B, история Анны будет единственной верной историей, из чего следует, что вы на самом деле сгорели дотла. Вместо того, чтобы плыть прямо через горизонт, как подсказывает относительность, вы столкнетесь с пылающей стеной огня. Таким образом, мы возвращаемся к тому, с чего начали: что происходит, когда вы падаете в черную дыру? Вы скользите через нее и живете нормальной жизнью, благодаря реальности, которая странным образом зависит от наблюдателя? Или вы подходите к горизонту чёрной дыры только чтобы столкнуться со смертельной стеной огня?

Никто не знает ответ, и поэтому этот вопрос стал одним из самых спорных в области фундаментальной физики.

Более ста лет физики пытаются примирить общую теорию относительности с квантовой механикой, полагая, что одной из них придётся в конечном счёте уступить. Решение парадокса вышеупомянутой стены огня должно указать на победителя, а также привести нас к еще более глубокой теории Вселенной.

Одна из подсказок может лежать в машине декодирования Анны. Выяснить, какой из других битов информации запутан с A, является чрезвычайно сложной задачей. Поэтому физики Даниэль Харлоу из Принстонского университета в Нью-Джерси и Патрик Хейден, работающий в Стэнфордском университете в Калифорнии, решили разобраться, сколько времени потребуется на декодирование. В 2013 году они подсчитали, что даже при самом быстром компьютере, который только может существовать, Анне потребуется невероятно много времени, чтобы расшифровать запутанность. К моменту, когда она найдёт ответ, чёрная дыра уже давно испарится, исчезнет из Вселенной и заберёт с собой загадку смертельной стены огня.

Если это так, то одна только сложность этой проблемы может помешать Анне выяснить, чья же история верна. Обе истории останутся в равной степени верными, законы физики — нетронутыми, реальность — зависящей от наблюдателя, и никто не подвергнется опасности быть поглощенным стеной огня. Это также дает физикам новую пищу для размышлений: дрязнящие связи между сложными вычислениями (вроде тех, которые не может провести Анна) и пространством-временем. Возможно, где-то здесь скрывается нечто большее.

Таковы черные дыры. Они не только являются досадными препятствиями для космических путешественников. Они также являются теоретическими лабораториями, которые доводят законы физики до белого каления, а тонкие нюансы нашей Вселенной выводят на такой уровень, что проигнорировать их уже нельзя.