Тогд
а что должно происходить? Образуется микроскопическая чёрная дыра, прич
ём она будет сильно вращаться, потому что частицы сталкиваются навстреч
у друг другу. И по Хокингу она должна испарятся, у неё есть температура, и о
на уже с определённой вероятностью излучает частицы, спектр этот посчит
ан с хорошей точностью и, в общем, по наблюдению спектра можно сделать выв
од о таком событии.
Но вообще-то такие термодинамические события при столкновении частиц в
ысоких энергий наблюдались и раньше, но они никак не имели никакого отно
шения к гравитации, к эффекту Хокинга. Это просто за счёт действительно б
ольшой концентрации энергии в малом объёме начинают уже проявляться ст
атистические закономерности. Здесь несколько другое. Но вот что любопыт
но. Как это может быть наблюдено? Одно из предсказаний, недавно сделанных
известным специалистом по чёрным дырам Фроловым, состоит в том, что при и
спарении такой чёрной дыры она будет испаряться, в частности, и в дополни
тельное измерение, вот в это пятое измерение, и может быть эффект отдачи. В
от, скажем, есть какая-то достаточно энергичная частица, которую испуска
ет чёрная дыра, возникает эффект отдачи, и чёрная дыра может уйти в против
оположную сторону, в это самое пятое измерение; тогда она исчезает из наш
его мира и таким образом теряется часть энергии, которую она не успела ис
парить…
А.Ч. Нарушается формальный закон сохранения энергии в нашем, ч
етырехмерном пространстве.
Д.Г. Вот такого рода события, действительно, предлагается иска
ть на ускорителях, и эти опыты будут проведены в ближайшие годы. Конечно, м
ало кто верит, что это действительно будет наблюдено, потому что всё же мо
дель выглядит слишком фантастично даже с точки зрения той теории чёрных
дыр, о которой мы говорим и её астрофизических предсказаниях, которые те
перь уже вроде бы всеми воспринимаются как вполне реальные. Здесь, конеч
но, всё гораздо более гипотетично.
А.Г. У меня вот какой вопрос. Я понимаю, что, будучи сторонним наб
людателем и пытаясь проследить эволюционный процесс, происходящий вну
три чёрной дыры, самой чёрной дыры, мы до многого недосмотримся, потому чт
о время для нас будет тянуться бесконечно. Но если мы окажемся за горизон
том событий, чем заканчивается жизнь чёрной дыры, во что она эволюционир
ует потом, если можно задавать такой вопрос?
Д.Г. Да, это то, что называют в теории относительности проблемо
й сингулярности, и надо сказать, что она не решена. Предполагают, что в буд
ущей теории квантовой гравитации её проблема будет разрешена. Но, действ
ительно, проблема существует. С одной стороны, действительно, наблюдаемы
е свойства чёрных дыр не имеют к этому никакого отношения. За наше время н
аблюдений образовалось во вселенной чёрная дыра по нашим часам она ведь
так и не сколлапсировала в эту сингулярность, тело колапсирует до гравит
ационного радиуса, поэтому для нас никаких проблем нет.
А.Ч. То есть действует принцип космической цензуры. Сингулярн
ость от нас скрывается.
Д.Г. Это одна из тех парадоксальных вещей, которые до сих пор вы
зывают большое сопротивление у многих учёных.
А.Ч. Многие не верят в существование чёрных дыр, приходится док
азывать наблюдения свидетельствуют, что чёрные дыры скорее всего есть.

Д.Г. С другой стороны, есть тот наблюдатель, который находится
на поверхности это тоже физика, это не какой-нибудь мысленный экспериме
нт. Пожалуйста, нужно уметь объяснить и что с ним будет происходить. Яснос
ти в этом вопросе нет. Есть некоторые модели в теории суперструн, когда си
нгулярность сглаживается, но они, как правило, относятся к таким малым ма
сштабам и к таким расстояниям, что применить их к реальным астрофизическ
им чёрным дырам пока никто не пытался. Так что, наверное, здесь мы вряд ли с
можем дать какую-то наглядную картину, что же там происходит.
Есть точка зрения, что и в будущей квантовой теории сингулярности тоже д
олжны остаться, потому что их полное отсутствие, сглаживание таких вот о
собенностей, оно порождает другие проблемы. Ну, например, есть проблема к
вантовой когерентности. В квантовой механике всё предсказывается веро
ятностным образом, но вот сама эта вероятность, она в некотором смысле по
лна, то есть всегда полная вероятность всех событий должна быть сто проц
ентов. Так вот, если есть чёрная дыра и если она такой вполне регулярный об
ъект и никакой там сингулярности нет…
А.Ч. В центре чёрной дыры…
Д.Г. Да. И всё равно будут нарушения из-за горизонта событий, и ч
ёрная дыра Ц она образуется в результате колапса, потом испаряется она
нарушает этот процесс квантовой когерентности. Поэтому здесь пока не вс
ё понятно, может быть, сингулярности как раз здесь и играют определённую
положительную роль.
Другая квантовая проблема с чёрными дырами связана с тем, что энтропия, м
ы знаем, имеет геометрическое происхождение, но вместе с тем она должна и
меть и какое-то микроскопическое происхождение. Проблема в этих состоян
иях, когда почему-то энтропия равна площади поверхности горизонта событ
ия, то есть является поверхностным эффектом, а не объёмным. Если бы мы исхо
дили из обычной физики, то мы как раз бы ожидали, что будет что-то пропорци
ональное объёму чёрной дыры, а не её поверхности. Вот это породило ещё нек
оторые гипотезы, называемые принципом квантовой голографии: может быть,
гравитация действительно такова, что она существует в пространстве бол
ьшего числа измерений, чем другая квантовая теория какая-то квантовая т
еория, которая есть на поверхности чёрной дыры, а гравитация трехмерна. Т
аких соответствий сейчас уже обнаружено много не только в чёрных дырах,
но и в космологических пространствах с горизонтами, в пространствах ант
идеситтра.
Короче говоря, физика чёрных дыр послужила мощным стимулом развития ква
нтовой физики, и развития представлений в квантовой гравитации, и вообще
в объединённых моделях всего.
А.Г. Вы сказали, что приходится доказывать существование чёрн
ых дыр, то есть скептики есть. А как эти скептики объясняют эти видимые эфф
екты в парных системах, если с их точки зрения это не чёрная дыра?
А.Ч. Это могут быть какие-то объекты, имеющие поверхность, но не
имеющие магнитного поля, не имеющие быстрого вращения, которые не дают н
ам наблюдательных признаков поверхности.
А.Г. А что это за объекты?
А.Ч. Есть теория гравитации, которая предсказывает существов
ание объектов, которые могут иметь наблюдаемую поверхность, будучи комп
актными. Такие теории критикуются физиками с точки зрения основных прин
ципов, но, тем не менее, они имеют право на существование. Для нас, наблюдат
елей, наличие таких теорий являются дополнительным стимулом; нам интере
снее искать чёрные дыры, потому что есть разнообразие возможностей.
Но я хотел бы ещё два слова сказать о сверхмассивных чёрных дырах, которы
е ещё более убеждают нас в том, что чёрные дыры существуют. Я уже говорил, ч
то наблюдаются два десятка чёрных дыр звёздной массы, все наблюдательны
е свойства которых согласуются с общей теорией относительности; и есть у
же около сотни сверхмассивных чёрных дыр в ядрах галактик. Масса их меря
ются по движению звёзд вблизи ядра. Например, у нашей галактики с помощью
специальных методов в инфракрасном диапазоне удалось померить движени
е отдельных звёзд. Орбиту построить, орбиту звезды. Три миллиона солнечн
ых масс Ц это ядро нашей галактики, и звезда (десять масс Солнца), которая
на эллиптической орбите вокруг этой чёрной дыры ходит, двигается. И можн
о точно измерить массу ядра нашей галактики это три миллиона солнечных м
асс. А радиус меньше двадцати гравитационных радиусов, и доказано, что эт
о не может быть скоплением тел, а это единое тело радиусом меньше 20 гравит
ационных радиусов. Если это не чёрная дыра, то что это такое? Вот. Конечно, э
та чёрная дыра в нашей галактике, несмотря на то, что она чёрная дыра, она н
е влияет на нас, потому что расстояние до неё очень велико, восемь килопар
сек, то есть примерно 24 тысячи световых лет, свет идёт 24 тысячи лет от этой ч
ёрной дыры. И на таких больших расстояниях влияние чёрной дыры эквивален
тно нормальной массе; и не надо опасаться, что наша чёрная дыра поглотит н
ас и так далее. Так что наша галактика имеет чёрную дыру. И есть чёткая кор
релляция: чем больше масса так называемого балджа галактики… Это старое
звёздное население галактики, которое сохранилось ещё со времён образо
вания галактики: у галактики есть спирали, молодые звёзды, с возрастом де
сятки, сотни миллионов лет, и балдж галактики это старые звёзды с большим
и скоростями, возраст которых многие миллиарды лет. Так вот, чем больше ма
сса наблюдаемого балджа галактики, тем больше масса центральной чёрной
дыры. Сейчас просто по виду галактики можно сразу сказать, какая масса це
нтральной чёрной дыры. И люди приходят к выводу, что практически каждая г
алактика имеет в своём центре сверхмассивную чёрную дыру. И вот когда мы
наблюдаем снимок с космического телескопа «Хаббл» это много-много гала
ктик, то фактически мы видим чёрные дыры. Только масса чёрной дыры состав
ляет от одной десятой процента до примерно одной тысячной процента от вс
ей массы звёздного населения галактики.
А.Г. Эта сверхмассивная чёрная дыра, которая находится в центр
е нашей галактики, это ближайшая к нам чёрная дыра?
А.Ч. Это ближайшая к нам сверхмассивная чёрная дыра. Остальные
находятся в центрах других галактик, например, в Туманности Андромеды в
центре галактики. Примерно сто миллионов солнечных масс, в сто раз более
массивная чёрная дыра, чем у нас.
А.Г. А ближайшая к нам чёрная дыра звёздной массы?
А.Ч. Ближайшая чёрная дыра звёздной массы на расстоянии приме
рно один килопарсек, это примерно три тысячи световых лет. То есть тоже не
надо бояться, это очень далеко и масса её всего десять масс Солнца, а не тр
и миллиона масс Солнца. Гравитационное поле чёрной дыры на больших расст
ояниях много больше, чем гравитационный радиус оно подчиняется Ньютоно
вскому закону, обычному Ньютоновскому закону, так что ничего бояться не
надо. А то иногда бывают в прессе такие штучки…
А.Г. Чёрные дыры как пылесосы, которые засосут…
А.Ч. На больших расстояниях она ничего не сделает. Только когда
мы приближаемся к гравитационному радиусу, там уже начинается сказыват
ься специфические эффекты в общей теории относительности.
А.Г. Эволюция звёзд может привести к тому, что количество чёрны
х дыр будет всё большим и большим?
А.Ч. Так вот, если эти 20 чёрных дыр взять, и учесть все эффекты наб
людательной селекции, и пересчитать, то получается, что в нашей галактик
е примерно десять миллионов чёрных дыр. И масса, заключённая в виде чёрны
х дыр, составляет примерно одну десятую процента от массы всей видимой м
атерии нашей галактики. Это немало, одна десятая процента.
А.Г. Но она будет расти?
А.Ч. Она со временем будет расти. Но не очень сильно, потому что в
чёрные дыры превращаются наиболее массивные звёзды, а их как раз немног
о. Звёзды, в основном, в Галактике с массой, близкой к массе солнца, а чем бол
ьше масса звезды, тем их относительно этих звёзд меньше. Так что абсолютн
ая масса вещества в виде чёрных дыр будет расти, но доля по отношению к звё
здной компании всегда будет не более одной десятой процента, скорее всег
о. Но одна десятая процента это очень большое количество вещества. Мы име
ем сейчас несколько агрегатных состояний: есть жидкая форма, газообразн
ая и так далее… Чёрные дыры Ц это отдельная форма существования веществ
а…

Природа запаха


26.03.03
(хр. 00:50:02)

Участник :
Зинкевич Эдуард Петрович Ц кандидат химических наук, руково
дитель группы химической коммуникации и хеморецепции Института пробле
м экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН

Александр Гордон : Может быть, мы всё-таки выясним, почему запа
х серы настолько стойко ассоциируется с чем-то не совсем хорошим, уж абсо
лютно потусторонним.
Эдуард Зинкевич : Обычно считают, что люди доверяют зрению, слу
ху меньше, а запаху совсем мало. Вот подтверждение: если я вам скажу «говор
ите громче», а приставлю палец так, вы поймёте, что я говорю про другое. То е
сть при противоречивой информации вы доверяете зрению. А у животных осно
вной решающий фактор Ц это обоняние.
Что такое запах и обоняние? Запах Ц это ощущение, которое возникает у чел
овека, когда определённые вещества Ц мы называем их летучими, то есть те
вещества, которые дают много паров в газовое пространство, Ц при вдохе п
опадают на специализированные обонятельные клетки. Вот рисунок, из кото
рого понятно, что эти клетки расположены в носовых проходах и они висят «
вниз головой». Эти обонятельные клетки Ц это настоящие клетки мозга, ко
торые выползли наружу. Человеческий мозг и мозг любого животного контак
тирует с внешней средой только в этом случае, это прямой ввод в мозг. Это н
астолько поразительно: все остальные зрительные, акустические рецепто
ры Ц это вторичные клетки, где переход от одной клетки в другую через опр
еделённые синапсы идёт до мозга. А это настоящие клетки мозга, которые ощ
упывают внешний мир.
А.Г. То есть сейчас, простите, я залезу пальцем в нос, это я мозг с
вой трогаю?
Э.З. Нет, обонятельные клетки находятся между глаз, они выше.
А.Г. Гораздо глубже.
Э.З. Вот хорошо видно на рисунке: белым обозначены как раз те об
онятельные клетки, настоящие клетки мозга. А вот на следующем рисунке мы
видим, как выглядят обонятельные клетки. Вот тело клетки, и сверху волоск
и. На самом деле они висят вниз головой. И вот на этих волосках расположены
настоящие участки, называемые молекулярными рецепторами.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36