Популярное в последнее время понятие Мультивселенной обычно связывается с нетривиальной топологией пространства. Что такое нетривиальная топология? Представим себе два предмета, вылепленных из пластилина: обычную чашку с ручкой и блюдце. Без разрывов пластилина и без склейки поверхностей, а только посредством пластичной деформации, пластилиновое блюдце можно превратить в шар, но никак нельзя в чашку с ручкой или в бублик. И наоборот: из-за ручки чашку невозможно превратить в блюдце или шар, но можно — в бублик. Эти общие свойства блюдца и шара соответствуют топологии сферы, а общие свойства чашки и бублика — топологии тора.
Так вот топологию сферы (блюдце и шар) принято считать тривиальной, а более сложная топология тора (чашка и бублик) считается нетривиальной, хотя существуют и другие, еще более сложные типы нетривиальной топологии — не только топология тора.
Окружающая нас Вселенная состоит как минимум из трех пространственных и одного временного измерения, поэтому топологические понятия очевидным образом переносятся на физический мир.
Если предположить, что существуют две разных вселенные, обладающие топологией сферы и соединяющиеся между собой только одной кротовой норой, то результирующая вселенная также будет обладать тривиальной топологией сферы (гантель). Если же кротовой норой соединяются между собой две разные части одной вселенной, то такая вселенная будет обладать уже нетривиальной топологией тора (гиря). Если две вселенные, обладающие топологией сферы, соединяются между собой двумя и более кротовыми норами, то результирующая вселенная будет обладать также нетривиальной топологией. Система вселенных, соединенных между собой несколькими кротовыми норами, также будет обладать нетривиальной топологией, если существует хотя бы одна замкнутая линия, которую никакой плавной деформацией невозможно стянуть к одной точке.
При всей своей концептуальной привлекательности кротовые норы имеют два существенных недостатка: они нестабильны, а их существование требует наличия так называемой экзотической (фантомной) материи. И если ее стабильность еще может быть реализована искусственно, то в возможность существования фантомной материи многие ученые просто не верят.
Исходя из вышесказанного, может показаться, что без кротовых нор существование Мультивселенной невозможно.
Но это не так — для существования Мультивселенной вполне достаточно и реальных черных дыр.
Существует широко распространенное представление, что черные дыры являются объектами, из которых ничто и никогда не может выйти наружу, в том числе даже свет. Это не совсем верное утверждение. Дело в том, что внутри всех черных дыр находится сингулярность — область, в которой плотность энергии и материи достигает бесконечных значений. Практически во всех черных дырах сингулярность отталкивает материю, когда та оказывается к ней слишком близко (уже под горизонтом событий). Исключение из этого явления могли бы составить только так называемые шварцшильдовские черные дыры — те, которые совсем не вращаются и у которых отсутствует электрический заряд.
Шварцшильдовская черная дыра обладает тривиальной топологией. Но для ее образования нужны такие начальные условия, мера которых есть нуль на множестве всех возможных начальных условий! Другими словами, при образовании любой черной дыры у нее обязательно будет вращение (пусть даже очень маленькое) и обязательно будет электрический заряд (пусть даже элементарный), то есть черная дыра будет не шварцшильдовской. Я называю такие черные дыры реальными.
У шварцшильдовской черной дыры сингулярность находится внутри центральной сферы, имеющей бесконечно малую площадь. У реальной черной дыры сингулярность находится на кольце, которое лежит в экваториальной плоскости под обоими горизонтами черной дыры. Здесь стоит добавить, что, в отличие от шварцшильдовской, у реальной черной дыры не один, а два горизонта событий. Причем между этими горизонтами математические признаки пространства и времени меняются местами (хотя это вовсе и не означает, что само пространство и время меняются местами, как считают некоторые ученые).
Что будет с частицей, которую отталкивает сингулярность внутри реальной черной дыры (уже под ее внутренним горизонтом)? Вылететь обратно частица не может — это противоречило бы законам физики и причинности в черной дыре, так как частица уже попала под горизонт событий. Значит, вероятнее всего, после попадания под внутренний горизонт реальной черной дыры, любая материя (частицы, свет) выбрасывается сингулярностью в другую вселенную. Так происходит потому, что в отличие от шварцшильдовских черных дыр топология внутри реальных черных дыр оказывается нетривиальной.
Не правда ли, это удивительно? Даже небольшое вращение черной дыры приводит к кардинальному изменению свойств ее топологии! А в той вселенной, куда черная дыра выбрасывает материю, существует белая дыра — из которой эта материя и вылетает.
Но на этом все чудеса не кончаются… В том же самом месте пространства, где в другой вселенной находится белая дыра, теоретически обязательно должна быть еще и черная дыра. Материя, попавшая в ту черную дыру в другой вселенной, испытывает аналогичный процесс и вылетает уже в следующую вселенную и так далее. Причем движение из одной вселенной в другую всегда возможно лишь в одном направлении — от прошлого к будущему (в пространстве-времени). Это направление связано с причинно-следственной связью между событиями в любом пространстве-времени. В силу здравого смысла и логики ученые предполагают, что причинно-следственная связь никогда не должна нарушаться. Такой объект принято называть черно-белой дырой (в этом смысле кротовую нору можно было бы назвать бело-белой дырой).
Вот это и есть модель Мультивселенной, существующей исключительно за счет реальных черных дыр — без кротовых нор и фантомной материи.
Я предполагаю, что большинству читателей будет сложно представить, как в одной и той же области пространства (внутри одной и той же сферы, имеющей радиус горизонта черной дыры) существовало бы два принципиально разных объекта: черная и белая дыра. Но математически это строго доказывается.
Представим простую модель: вход (и выход) из здания с вращающейся дверью. Эта дверь может вращаться только в одну сторону. Само здание внутри разделено турникетами, пропускающими посетителей только в одном направлении (с входа или на выход), а вне здания турникетов нет. Та часть здания, из которой можно только выйти — это вселенная №1, та часть здания, в которую можно только войти — вселенная №2, а вне здания находится вселенная №3 — наш мир.
Такая простая модель хорошо иллюстрирует действие черно-белой дыры и объясняет, что вне здания входящие и выходящие посетители могут столкнуться друг с другом, а внутри здания — не могут (так же как и частицы материи в соответствующих вселенных).
На самом деле те явления, которые сопровождают материю при выбросе в другую вселенную, представляют собой достаточно сложные процессы. Основную роль начинают играть гравитационные приливные силы. Те самые, которые вызывают на Земле приливы и отливы под действием гравитации Луны. В кротовых норах и черных дырах приливные силы могут достигать чудовищных значений. Они способны разорвать и уничтожить любые предметы или материю, а вблизи сингулярности эти силы вообще становятся бесконечными. Но если материя, попавшая внутрь черной дыры, не долетает до сингулярности, то приливные силы, действующие на нее, всегда остаются конечными, и тем самым оказывается принципиально возможным прохождение сквозь такую черно-белую дыру робота (или даже человека) без ущерба для него. Причем чем больше и массивнее будет черная дыра, тем меньше будут приливные силы в своем максимуме…
Может возникнуть логичный вопрос: а обязательно ли будет белая дыра в нашей Вселенной там, где уже есть черная дыра, и откуда могла бы влетать к нам материя из предыдущей вселенной? Для специалистов в вопросах топологии черных дыр это непростой вопрос, и ответ на него: не всегда. В принципе такая ситуация вполне возможна — когда черная дыра в нашей Вселенной одновременно является и белой дырой из другой вселенной. Но ответить на вопрос, какая ситуация является более вероятной (является ли черная дыра в нашей Вселенной одновременно и белой дырой из предыдущей вселенной или не является), мы, к сожалению, пока не можем.
Разумеется, сегодня и в ближайшем будущем не будет технической возможности отправить к черной дыре даже робота.
Но некоторые физические эффекты и явления, теоретически характерные для кротовых нор и черно-белых дыр, обладают настолько уникальными свойствами, что сегодня наблюдательная астрономия вплотную подошла к обнаружению этих объектов.
