Важно подчеркнуть, что разделение черных и белых дыр в работе Крускала является неотъемлемым свойством его системы координат. В обычной системе координат эти объекты сливаются вместе, что закономерно приводит к противоречиям. В координатах Крускала черные и белые дыры также могут сливаться вместе, но при этом одна из них будет существовать в нашей Вселенной, а другая - в иной вселенной, связанной с нашей общей сингулярностью. И наоборот, если черные и белые дыры являются разными объектами, то они могут существовать в одной и той же вселенной, в том числе, в нашей. В таком случае им будут соответствовать разные сингулярности.

Поэтому если внутренний наблюдатель вылетает в нашу Вселенную из белой дыры, то это означает, что он появился из какой-то другой вселенной, влетел в ней в черную дыру, которая связана с нашей Вселенной общей сингулярностью. И наоборот, если этот наблюдатель влетает в нашей Вселенной в черную дыру, то это означает, что он появится из белой дыры в какой-то другой вселенной, связанной с нашей Вселенной общей сингулярностью. Это и есть та самая "кротовая нора", о которой мы упоминали в начале нашего повествования о черных дырах. В такой норе действительно отсутствует координатная сингулярность, поскольку она не мешает внутреннему наблюдателю передвигаться из одной вселенной в другую, но имеется физическая сингулярность, которая ограничивает его движение внутри данной сферы Шварцшильда.

Правда сразу же следует оговориться, что в обычных черных дырах, описываемых решением Шварцшильда, эта сингулярность все же мешает переходам внутреннего наблюдателя из одной вселенной в другую. Именно поэтому некоторые ученые считают, что в реальных черных дырах переходы в другие вселенные невозможны. Мы не будем сейчас уточнять эту оговорку, поскольку она затрагивает такие стороны общей теории относительности, которые нуждаются в отдельном рассмотрении. Отметим только, что реальные черные дыры описываются не решением Шварцшильда, а решениями Нордстрема, Керра и Ньюмена, а в таких черных дырах сингулярности не мешают переходам в другие вселенные.

Как можно было заметить, система координат Крускалом очень похожа на нашу модель относительного движения нескольких тяготеющих тел. Та и другая предполагают существование у нашей Вселенной двух пространств - в одном из них пространственные и временные величины располагаются обычным образом, а в другом они меняются своими местами. Различие заключается в том, что в системе координат Крускала границей между этими пространствами является сфера Шварцшильда, а в нашей модели - область виртуальной геометрии. Но мы уже говорили (когда рассматривали фридмоны Маркова), что на заключительной стадии гравитационного коллапса звезды ее поверхность совпадает с областью виртуальной геометрии, которая и является настоящей сферой Шварцшильда. В этом смысле между системой отсчета Крускала и нашей моделью нет никакой разницы.

Более существенно то, что в своей работе Крускал не проясняет физический смысл смены местами пространственных и временных величин во внутреннем пространстве сферы Шварцшильда. Объясняется это тем, что его работа опирается на общую теорию относительности, которая ограничивает инерционные поля материальных тел одним только пространством нашей Вселенной. Или, если быть более точным, одним только ее настоящим. В нашей модели эта смена естественным образом следует из особых взаимоотношений гравитационных и инерционных полей материальных тел, т.е. из того, что гравитационные поля этих тел располагаются в трехмерном пространстве нашей Вселенной, а инерционные поля - в трехмерном времени. Именно трехмерному времени и соответствует внутреннее пространство сферы Шварцшильда в координатах Крускала. При этом движение материальных тел в данном пространстве обретает смысл нестандартного поведения инертной и гравитационной масс этих тел, нарушающего законы ньютоновской механики.

Отсюда следует, что через внутреннее пространство сферы Шварцшильда материальные тела могут попадать из нашей Вселенной не только в другие вселенные, но и обратно в нашу Вселенную. Действительно, такая возможность существует, хотя она и не предусмотрена системой координат Крускала. Начиная с пятидесятых годов (нашего века) в физике активно обсуждается проблема кротовых нор, возникающих в нашем обычном окружении. Такая нора представляет собой тоннель в четырехмерном пространстве-времени, соединяющий сколь угодно удаленные точки нашей Вселенной, причем соединяющий так, что собственная длина тоннеля мала. Ныряя в такую нору, человек через какое-то малое время может вынырнуть в другой галактике или еще дальше. Для внешнего наблюдателя это будет выглядеть как перемещение со сверхсветовой скоростью.

Считалось, что подобная кротовая нора неустойчива. Даже если предположить, что в какой-то момент времени она образуется, то, согласно расчетам, должна схлопнуться за время, меньшее, чем нужно для прохождения этой норы. Было доказано, что такое схлопывание происходит при весьма общих предположениях о характере распределения вещества внутри норы. Но в 1988 году Торн придумал такое распределение вещества - весьма необычное, но принципиально возможное, - которое подпирает стенки норы и не дает ей схлопнуться. При этом он так модифицировал уравнения, описывающие кротовую нору, что, нырнув в нее, человек вынырнул бы на другом ее конце не просто на значительном расстоянии от входа, а в далеком прошлом нашей Вселенной.

Парадоксальность работы Торна заключается в том, что она нарушает принцип причинности, согласно кторому мы не можем физически воздействовать на события прошлого. Такое воздействие приводит к неразрешимым парадоксам, поскольку изменяет картину настоящего. Во второй главе мы уже рассматривали эту проблему в связи с парадоксальными свойствами квантовых объектов. Тогда мы объяснили эти свойства тем, что квантовые объекты могут свободно перемещаться во времени нашей Вселенной. Такие перемещения делают неустойчивой геометрию пространства-времени в нашем настоящем, что и соответствует нарушению этими объектами классической причинности.

Аналогичным образом можно рассматривать и нору Торна. Устойчивость этой норы относительна - она устойчива только с точки зрения человека, ныряющего в эту нору, и неустойчива с точки зрения человека, остающегося в нашем настоящем. При этом схлопывание норы Торна превращается в мгновенное изменение картины настоящего, соответствующее новому распределению в нем классической причинности. Именно в такой относительной устойчивости норы Торна и заключается физическое объяснение нарушения этой норой принципа причинности.

С другой стороны, уже в этой главе мы говорили, что не существует прошлого в том виде, в каком мы его когда-то пережили, а также не существует будущего в том виде, в каком мы его себе представляем. Это означает, что никаких неразрешимых парадоксов, подобных парадоксу убийства собственного дедушки, перемещение материальных объектов во времени не создает. Все эти парадоксы основываются на предположении, что наше прошлое существует именно в том виде, в каком мы его когда-то пережили. В какой-то мере, конечно, мы допускаем неопределенность нашего будущего; но только в той мере, что события в нем могут складываться по-другому, а не в той мере, что в нем действует другая физика. Иначе говоря, мы не учитываем, что в нашем прошлом и будущем фундаментальные константы и законы сохранения отличаются от сегодняшних. А ведь это само собой исключает классическую взаимосвязь между событиями нашего прошлого, настоящего и будущего, олицетворением которой является принцип причинности.

Этой же абсолютизацией принципа причинности можно объяснить то, что в норе Торна отсутствует сингулярность. Сингулярность - это предельная поверхность, на которой перестают быть справедливыми фундаментальные константы и законы сохранения нашей Вселенной, причем не только сегодняшние, но и измененные - те, которые действуют в реально существующем прошлом и реально существующем будущем нашей Вселенной. Эта поверхность ограничивает протяженность временной линии нашей Вселенной в прошлое и будущее. Абсолютизация принципа причинности исключает такое ограничение, по крайней мере, в ближайшем прошлом и в ближайшем будущем нашей Вселенной. Поэтому если нору Торна не протягивать бесконечно далеко в прошлое или будущее, то она не столкнется с сингулярностью в эволюции нашей Вселенной. На самом деле это не так, и для того, чтобы нора Торна столкнулась с сингулярностью, достаточно протянуть ее сравнительно недалеко в прошлое или будущее нашей Вселенной.

Вот теперь мы можем уже объяснить физический смысл сингулярностей в решениях Шварцшильда, Нордстрема, Керра и Ньюмена. Поскольку сингулярность - это область, в которой перестают быть справедливыми фундаментальные константы и законы сохранения нашей Вселенной, то это означает, что она, как и сфера Шварцшильда, совпадает с областью виртуальной геометрии. Отличие сингулярности от сферы Шварцшильда заключается в том, что первая представляет собой область "чистой" виртуальной геометрии, в которой относительны все без исключения физические и геометрические понятия, а вторая - область слегка нарушенной виртуальной геометрии, в которой продолжают действовать некоторые физические и геометрические понятия. Именно поэтому пространственные и временные величины в координатах Крускала и могут непрерывным образом переводиться друг в друга при пересечении внутренним наблюдателем сферы Шварцшильда. При пересечении им сингулярности такой перевод исключен, хотя само по себе это пересечение допустимо.

Главная функция сингулярности заключается в том, что она разграничивает разные вселенные многомерного времени, а главная функция сферы Шварцшильда - в том, что она разграничивает трехмерное пространство и трехмерное время нашей Вселенной. И если первая исключает какую-либо ориентировку внутреннего наблюдателя при переходе его из одной вселенной в другую, то вторая допускает такую ориентировку при переходе его из одной точки пространства нашей Вселенной в другую точку, а также из одного ее момента времени в другой момент. Эта ориентировка осуществляется на основе тех физических и геометрических понятий, которые продолжают действовать на сфере Шварцшильда. Отличие этих понятий от тех, которыми описывается наше обычное окружение, определяет отличие движения внутреннего наблюдателя во внутреннем пространстве сферы Шварцшильда от обычного механического движения.

С другой стороны, между вселенными многомерного времени возможны и такие взаимоотношения, которые допускают ориентировку внутреннего наблюдателя при переходе его из одной вселенной в другую. Эта ориентировка осуществляется на основе тех же физических и геометрических понятий, которые описывают движение данного наблюдателя во внутреннем пространстве сферы Шварцшильда. Само по себе это не должно вызывать удивления, поскольку ранее мы уже говорили, что внутреннее пространство сферы Шварцшильда является общим для черных и белых дыр разных вселенных. Но если в обычных черных и белых дырах, описываемых решением Шварцшильда, сингулярность мешает движению внутреннего наблюдателя из одной вселенной в другую, то в дырах, описываемых решениями, Нордстрема, Керра и Ньюмена, она не мешает этому движению.

В 1918 году Нордстрем нашел решение уравнений общей теории относительности, описывающее черную дыру, обладающую электрическим зарядом. (Точнее, его дыра может обладать не только электрическим, но и магнитным зарядом, но последний случай мы не будем рассматривать). Практически сразу же стало ясно, что для реальных черных дыр, которые могут существовать во Вселенной, решение Нордстрема несущественно. Объясняется это тем, что электрические силы намного сильнее сил тяготения, поэтому они быстро разбросали бы заряженные частицы межзвездного газа и не дали бы образоваться звезде такой массы, которая допускала бы ее гравитационный коллапс. Поэтому если заряженные черные дыры и существуют во Вселенной, то их электрический заряд должен быть незначительным.

скоростью, должен обнаруживать не только внешний, но и внутренний наблюдатель. Точно также в общей теории относительности замедление времени в сильных гравитационных полях обнаруживает не только внешний, но и внутренний наблюдатель.

Именно этот момент - неинерцальность систем отсчета материальных тел, движущихся с околосветовой скоростью, - не учел Эйнштейн при формулировке специального принципа относительности. Такое движение может быть относительным, но в гораздо более общих системах отсчета, чем те, которые рассматриваются в специальной и даже в общей теориях относительности. Понимать это следует так, что увеличение интенсивности инерционного поля тела, увеличивающего скорость своего движения, смещает границу между действительным и мнимым пространствами нашей Вселенной, приближает ее к данному телу. В инерциальных системах отсчета это смещение выглядит как уменьшение плотности плоского пространства-времени, окружающего данное тело, и расширение размеров области, занимаемой этим пространством. Когда эта область охватывает все действительное пространство Вселенной, материальное тело исчезает из него и переходит в мнимое пространство Вселенной.

Как можно было заметить, мы только что описали переход материального тела через сферу Шварцшильда из ее внешнего пространства в ее внутреннее пространство. Необычность этого перехода заключается в том, что его нельзя отождествлять с падением внутреннего наблюдателя в черную дыру, поскольку в нем нарастает плотность не гравитационного, а инерционного поля, окружающего данного наблюдателя. В то же время, его нельзя отождествлять и с пресловутыми белыми дырами, поскольку в нем внутренний наблюдатель не вылетает из-под сферы Шварцшильда, а наоборот, "влетает" в нее. А это было бы весьма желательно, поскольку из всех космологических объектов в общей теории относительности только белые дыры не имеют удовлетворительного физического объяснения.

Физическое объяснение данного перехода заключается в той же неинерциальности систем отсчета специальной теории относительности. Просто из нашей Вселенной материальные тела могут исчезать не только в гравитационном, но и в инерционном коллапсе. Переход материальных тел через сферу Шварцшильда на световых скоростях движения - это и есть такой инерционный коллапс, в котором у них до предела увеличивается интенсивность инерционного поля. Как и в гравитационном, в инерционном коллапсе существует своя сфера Шварцшильда, разграничивающая действительное и мнимое пространства нашей Вселенной. И как в гравитационном, в инерционном коллапсе существует своя сингулярность, устанавливающая пределы движения материального тела внутри данной сферы Шварцшильда. С точки зрения общей теории относительности, эти сферы и сингулярности радикально отличаются друг от друга, поскольку в гравитационном коллапсе материальные тела сжимаются в точку, а в инерционном коллапсе они расширяются в бесконечность. На самом деле это различие не столь существенно, поскольку в области виртуальной геометрии, в которой существуют все сферы Шварцшильда и все сингулярности, стирается различие между точкой и бесконечностью. Данное различие имеет значение только на начальных стадиях гравитационного и инерционного коллапсов (а также для тех физических процессов, которые подводят материальные тела к данным коллапсам) и не имеет значения на заключительных стадиях этих коллапсов.

Именно в такой симметрии гравитационного и инерционного коллапсов, а отнюдь не в обращении гравитационного коллапса во времени, заключается настоящий смысл симметрии черных и белых дыр. Обращение гравитационного коллапса во времени, конечно, возможно, как и инерционного коллапса. Но такие процессы встречаются в природе гораздо реже, чем обычные формы гравитационного и инерционного коллапсов. Кроме того, они имеют несколько иной механизм. А вот инерционный коллапс, как процесс, в котором сфера Шварцшильда и сингулярность противоположны сфере Шварцшильда и сингулярности гравитационного коллапса, - это совсем другое дело. Такой процесс, как и обычный гравитационный коллапс, широко распространен в природе и имеет, в отличие от белых дыр в общей теории относительности, конкретное физическое объяснение.

За примерами далеко ходить не нужно, поскольку белые дыры, в отличие от черных дыр, даже не пытались искать во Вселенной. Само появление их "ниоткуда", т.е. из сингулярности, уже предполагало отсутствие каких-либо реальных процессов, предшествующих их формированию. Черным дырам более повезло в этом отношении, поскольку они возникают в ходе эволюции реально наблюдаемых звезд.

Зато ученые до сих пор не могут объяснить особенности эволюции так называемых "квазаров" - сверхудаленных от нас объектов Вселенной, движущихся с околосветовыми скоростями. Наибольшую загадку представляет чудовищное энерговыделение этих объектов - их светимость в тысячи раз превышает светимость нашей Галактики, хотя размеры их, по-видимому, значительно меньше. Для объяснения этого феномена выдвигалось множество гипотез; наиболее популярной из них является наличие в центрах квазаров сверхмассивных черных дыр. Но эта гипотеза встречает серьезные возражения, поскольку если бы выделение энергии квазарами осуществлялось за счет гравитационного коллапса, то занимало бы очень короткое время, пока растущие силы тяготения не перестали бы отпускать с поверхности черной дыры световые лучи. Поэтому сегодня не подвергается сомнению только одно: поскольку у квазаров наблюдаются многие свойства обычных галактик, они являются их разновидностью.

Между тем, все особенности эволюции квазаров можно вывести из одного лишь условия, что они являются сверхудаленными от нас объектами Вселенной, движущимися с околосветовыми скоростями. Отсюда автоматически следует, что квазары являются галактиками, испытывающими инерционный коллапс. Не черные, а белые дыры определяют эволюцию этих галактик, которые как бы вдвигаются в границу нашей Вселенной (точнее, в границу между ее действительным и мнимым пространствами), за которой материальные тела не могут двигаться обычным механическим способом. В результате огромные массы вещества этих галактик испаряются одновременно, превращаются в электромагнитные и гравитационные волны. Отсюда и чудовищное энерговыделение квазаров, отсюда и длительность этого энерговыделения.

Сразу же после создания общей теории относительности Эйнштейн сделал попытку построить на ее основе модель стационарной во времени Вселенной. Чтобы уравновесить силы тяготения, он ввел в свою теорию гравитационную силу отталкивания, пропорциональную расстоянию между телами. Коэффициент этой пропорциональности носит название "космологической постоянной". Именно эта постоянная и представляет гравитационную силу отталкивания в общей теории относительности. Действие этой силы столь же универсально, как и силы всемирного тяготения. Различие между ними состоит в том, что гравитационное отталкивание не зависит от материи и присуще самому пространству-времени.

Однако вскоре Фридман показал, что введение космологической постоянной в общую теорию относительности излишне, поскольку для описания нестационарной Вселенной достаточно исходных уравнений теории. После экспериментального подтверждения нестационарности нашей Вселенной, Эйнштейн согласился с Фридманом и даже назвал введение космологической постоянной "самой грубой ошибкой в своей жизни". Тем не менее, космологическая постоянная оказалась живучей, поскольку входит в уравнения теории на правах постоянной интегрирования и устранить ее математически невозможно. Равенство нулю этой постоянной можно установить только в эксперименте.

Возвратить космологическую постоянную в теорию Эйнштейна пытались не раз - в связи с уточнением возраста Вселенной, в связи с открытием квазаров и т.д. Но всякий раз результаты наблюдений удавалось объяснить без нее, в рамках исходной теории. Свое последнее возрождение эта постоянная обрела в теории Великого объединения взаимодействий (т.е. в квантовой механике). Согласно этой теории, физический вакуум представляет собой поле виртуальных частиц, взаимодействие между которыми приводит к своеобразным упругим натяжениям в среде вакуума. Именно эти натяжения соответствуют универсальной гравитационной силе отталкивания в теории Эйнштейна. Считается, что в наше время эта сила столь мала, что не играет существенной роли во Вселенной, но в самые первые мгновения ее эволюции роль этой силы могла быть определяющей.

А между тем, значительное гравитационное отталкивание тел возможно и в современной Вселенной. Уменьшение плотности плоского пространства-времени, окружающего тела, движущиеся с околосветовой скоростью, и расширение размеров области этого пространства - это и есть такое отталкивание. Причем не гипотетическое, а реально наблюдаемое в природе, в виде увеличения скорости движения галактик по мере приближения их к границе Вселенной и сопровождающих это увеличение эффектов. Просто в своей теории Эйнштейн не учел, что движение материальных тел может не только компенсировать их гравитационное взаимодействие (точнее, переводить их в состояние невесомости), но и обращать его направление, т.е. превращать его из гравитационного притяжения в гравитационное отталкивание.

Но вот в чем Эйнштейн оказался прав - так это в том, что гравитационное отталкивание присуще самому пространству-времени. Гравитационное отталкивание - это ни что иное, как инерционное взаимодействие материальных тел, осуществляемое посредством их инерционных полей. А специфика инерционных полей заключается в том, что их нельзя привязать к каким-то конкретным материальным телам, по крайней мере, в действительном пространстве Вселенной. Это означает, что инерционные поля материальных тел принадлежат не столько самим этим телам, сколько пространству-времени нашей Вселенной. Их, конечно, нельзя рассматривать отдельно от материи, но лишь в том смысле, что без материи пространство-время не существует.

Что же касается упругих натяжений вакуума, то здесь современная физика вплотную подошла к объяснению природы белых дыр. Ранее мы уже говорили (когда рассматривали гипотезу квантового испарения черных дыр Хокинга), что на сфере Шварцшильда виртуальные частицы вакуума могут резонировать и переходить в реальные частицы, уменьшая при этом энергию черной дыры и интенсивность ее гравитационного поля. Но поскольку реальные черные дыры являются неустойчивыми объектами, то для них этот процесс нехарактерен. Зато границу между действительным и мнимым пространствами нашей Вселенной можно рассматривать как ту же сферу Шварцшильда. На такой сфере действительно может происходить резонанс виртуальных частиц. Он не обязательно сопровождается рождением реальных частиц, но обязательно - возникновением гравитационной силы отталкивания. Это непосредственно следует из того, что данный резонанс уменьшает интенсивность гравитационного поля. Его можно рассматривать как квантовый механизм гравитационного отталкивания тел, движущихся с большой скоростью.

Правда здесь возникает вопрос. Если гравитационная сила отталкивания в современной Вселенной значительно отличается от нуля, то, следовательно, справедлива модель стационарной Вселенной Эйнштейна, а не модель Фридмана. Но если справедлива модель Эйнштейна, то как же тогда быть с экспериментальными доказательствами нестационарности нашей Вселенной? Или она все же стационарна, а результаты астрофизических экспериментов неправильно интерпретируются? Чтобы ответить на этот вопрос, нам нужно более внимательно приглядеться к указанным экспериментам.

В 1965 году Пензиас и Вильсон сделали выдающееся научное открытие. С помощью специальной низкошумящей антенны они обнаружили равновесное электромагнитное излучение с очень низкой температурой. Несколько месяцев они бились над загадкой его происхождения, пока, наконец, не решили, что их антенна улавливает так называемое "реликтовое излучение", существование которого было предсказано Гамовым в 1946 году. Уточняя модель нестационарной Вселенной Фридма