Космические лучи со сверхвысокой энергией при столкновении с веществом плотных звезд с сильным гравитационным полем давно уже породили бы черные дыры именно того типа, которые потенциально могут возникнуть в коллайдере. Нейтронные звезды и белые карлики намного тяжелее Земли — их плотность настолько велика, что одной силы тяжести хватило бы, чтобы остановить черную дыру и удержать ее внутри. Если бы черные дыры действительно рождались при таких столкновениях и к тому же представляли бы опасность, они давно уничтожили бы эти объекты — а мы достоверно знаем, что они существуют миллиарды лет. К тому же на небе их много — а значит, черные дыры, если и существуют, то опасности определенно не представляют. Даже если они появлялись, то, должно быть, исчезали почти мгновенно — или в худшем случае оставляли после себя крохотные безобидные стабильные следы. У них просто не хватило бы времени нанести какой‑либо вред.
В дополнение к сказанному следует заметить, что в процессе поглощения вещества и уничтожения космических объектов черные дыры испускали бы большое количество видимого света, который никто никогда не видел. Существование Вселенной в том виде, какой мы ее знаем, и отсутствие каких бы то ни было сигналов, свидетельствующих о разрушении белых карликов, — это, на мой взгляд, весьма убедительное доказательство того, что черные дыры, родившиеся в БАКе, безопасны. Состояние Вселенной позволяет нам сделать вывод о том, что Земле от родившихся в БАКе черных дыр ничего не угрожает.
Можете вздохнуть с облегчением. А я тем не менее продолжу тему черных дыр — на этот раз с собственной точки зрения — точки зрения человека, который работает в близкой области и занимается, в частности, темой дополнительных пространственных измерений, необходимых для рождения низкоэнергетических черных дыр.
Я заинтересовалась этим вопросом давно, еще до того, как пресса раздула тему черных дыр в Большом адронном коллайдере. У меня во Франции есть друг и коллега, работавший прежде в Европейском центре ядерных исследований. Теперь он занят в проекте под названием Auger
[35] и изучает космические лучи при их прохождении через атмосферу в направлении земной поверхности. Он жаловался мне на то, что БАК отнимает у других исследователей ресурсы, которые позволили бы изучать те же энергетические диапазоны не в коллайдере, а непосредственно в составе космических лучей. Но, поскольку эксперименты с космическими лучами намного менее управляемы и точны, чем эксперименты в искусственной среде, то единственными событиями, которые там можно зафиксировать, были бы те, что оставляют после себя автограф: к примеру, испаряющиеся черные дыры.
Вместе с Патриком Мидом, работавшим тогда в Гарварде, мы решили вычислить число подобных событий, которые им, возможно, удастся зарегистрировать. Тщательные расчеты показали, что их намного меньше, чем в первоначальном прогнозе физиков. Нас не тревожила перспектива катастрофических событий ни на Земле, ни в космосе, и вы, я надеюсь, согласитесь, что реальной угрозы с этой стороны не существует.
Когда мы убедились, что проект Auger не обнаружит никаких черных дыр, даже если объяснение определенных явлений в физике частиц посредством дополнительных измерений верно, нам захотелось проверить предсказания некоторых физиков о том, что в БАКе черные дыры будут появляться регулярно и в большом количестве. Мы выяснили, что и эти предположения ошибочны. Хотя при приблизительных оценках действительно получалось, что в таких сценариях БАК будет порождать многочисленные черные дыры, наши расчеты показали, что на самом деле все обстоит иначе.
Нас с Патриком не тревожила перспектива образования опасных черных дыр. Мы хотели понять, смогут ли в БАКе образоваться маленькие, безобидные, стремительно испаряющиеся многомерные черные дыры (по которым можно было бы судить о существовании гравитации высших измерений). У нас получилось, что это будет происходить очень редко, если вообще будет. Разумеется, возникновение крохотных черных дыр, если оно возможно, стало бы фантастическим подтверждением теории, которую предложили мы с Раманом. Но я как ученый обязана уважать научные расчеты. Наши результаты не позволяли нам ожидать слишком многого. Мы с Патриком (как и большинство остальных физиков) не надеемся, что в коллайдере будут формироваться даже совсем маленькие черные дыры.
Именно так устроена наука. У кого‑то возникает идея, он прорабатывает ее грубо и приближенно, а затем через какое‑то время сам он или кто‑то другой возвращается к этой идее вновь и проверяет детали. Тот факт, что первоначальную гипотезу после дополнительной проверки пришлось переработать, не свидетельствует о ее несовершенстве — это всего лишь признак того, что наука — дело сложное, а прогресс в ней часто достигается небольшими шажками. На промежуточных этапах иногда делаются самые разные поправки, и лишь потом мы окончательно останавливаемся на лучшем варианте — теоретически и экспериментально. Как ни печально, мы с Патриком не успели закончить вычисления вовремя и предотвратить тем самым шумиху в прессе, связанную с черными дырами, а также упомянутый в начале главы судебный иск.
Мы понимали, однако, что в коллайдере — вне зависимости от того, появятся ли там черные дыры — будут появляться другие интересные свидетельства высокоэнергетического взаимодействия частиц, которые сообщат нам что‑то важное о фундаментальной природе взаимодействий и гравитации. И, возможно, мы сумеем при достаточно низких энергиях получить свидетельства в пользу существования высших измерений. До тех пор, пока мы не увидим этих экзотических явлений, нечего и надеяться на появление черных дыр. Но не исключено, что эти другие сигналы сами по себе смогут прояснить для нас некоторые аспекты гравитации.
Эта работа поясняет еще одну важную особенность науки. Хотя при переходе от одного масштаба к другому парадигмы иногда сдвигаются достаточно резко, в экспериментальных данных подобных сдвигов не наблюдается практически никогда. Иногда уже полученные данные предваряют сдвиг парадигмы (к примеру, когда квантовая механика в конце концов объяснила давно известные спектральные линии). Но часто небольшие отклонения данных, полученных в ходе активных экспериментов, от предсказанных величин служит лишь прелюдией к появлению куда более впечатляющих свидетельств. Даже опасные приложения научных знаний появляются постепенно. В каком‑то смысле ученых действительно можно обвинить в наступлении эры ядерного оружия, но нельзя сказать, что кто‑то из них вдруг, неожиданно, открыл атомную бомбу. Для ее создания недостаточно было понять, что масса эквивалентна энергии. Физикам пришлось много работать, чтобы привести вещество во взрывоопасную форму.
Черные дыры вызывали бы тревогу, если бы могли вырасти до гигантских размеров, а расчеты и наблюдения показывают, что этого не произойдет. Но даже если бы это было возможно, сначала о гравитационном сдвиге ученым сказали бы крохотные черные дыры или по крайней мере то гравитационное воздействие на столкновение частиц, о котором только что говорилось.
В качестве итога повторю еще раз: черные дыры не представляют никакой опасности. Но на всякий случай имейте в виду: я готова взять на себя полную ответственность, если черная дыра, возникшая в Большом адронном коллайдере, поглотит нашу планету. А пока вы можете последовать примеру моих первокурсников и заглянуть на сайт http://hasthelargehadroncolliderdestroyed.theworldyet.com.
