Черные дыры и структура пространства-времени

Хуан Малдасена,
Институт передовых исследований, Школа естественных наук, Принстон, Нью-Джерси, США

«Черные дыры — самые загадочные космические объекты из числа предсказываемых общей теорией относительности. В этой лекции мы остановимся на некоторых интересных свойствах классических черных дыр. Если дополнить общую теорию относительности квантово-механическими представлениями, черные дыры перестают быть абсолютно черными. На самом деле, они испускают тепловое излучение. Существование этого теплового излучения приводит к ряду парадоксов. Если же использовать дополнительно еще и теорию струн в качестве квантовой теории гравитации, часть парадоксов разрешается. Это приводит к некоторым интересным изменениям в нашем концептуальном понимании пространства-времени».

«У черных дыр интересная история, поскольку они преподнесли теоретикам немало сюрпризов, приведших к лучшему пониманию природы пространства-времени. <...> Еще один сюрприз ждал ученых, когда они занялись изучением квантовых эффектов. В квантовой механике вакуум — это не просто полное отсутствие элементарных частиц. Вакуум — это весьма интересное состояние пространства, в котором постоянно возникают и тут же взаимно аннигилируются пары «частица-античастица».

«Квантовая механика и гравитационная теория в рамках общей теории относительности вообще уживаются между собой крайне плохо. С практической точки зрения нам в повседневной жизни квантовая теория гравитационного взаимодействия, по большому счету, не нужна, поскольку все явления, с которыми мы прямо или косвенно сталкиваемся, описываются либо гравитационными эффектами, на фоне которых квантово-механические эффекты никак не проявляются, либо наоборот. С другой стороны, если нас интересует происхождение Вселенной и процессы, происходившие в первые мгновения после Большого Взрыва, универсальная и непротиворечивая теория нам все-таки нужна. В самом начале квантово-механические и гравитационные взаимодействия были в равной мере значимы. Именно это и послужило одной из главных мотивировок к разработке квантовой теории гравитации.

Такой теорией стала теория струн. В ее рамках удалось, наконец, объединить квантово-механические и гравитационные взаимодействия. Мы не знаем, верна ли эта теория, но лучшей кандидатуры на роль универсальной теории на сегодня не существует».