Темна енергія, Журнал Популярна Механіка
Ніщо не вічне у нашому Всесвіті. У дуже віддаленому майбутньому, наприклад через 10 25 років, згаснуть усі зірки, розпадуться найдовгоживучі радіоактивні атоми, квазари перероблять у випромінювання майже весь космічний газ і теж навіки загаснуть. У Всесвіті, що стрімко пустіє через розширення простору, залишаться чорні дірки і ті холодні тіла (від охолілих нейтронних зірок і білих карликів до планет і планетоїдів усіх розмірів), які ці дірки поки не встигнуть заковтнути. Принаймні таку долю віщує стандартна модель сучасної космології. І якщо у Всесвіті збережуться поодинокі та самотні (усе через те саме розширення простору) цивілізації, їм доведеться отримувати енергію з чорних дірок, оскільки жодних інших можливостей уже не залишиться.
Висадити дірку
Один такий спосіб давно відомий. Якщо дірка обертається, вона, згідно з ОТО (загальної теорії відносності), захоплює за собою навколишній простір. Цей ефект можна використовувати для одержання енергії чисто механічним шляхом. Цей спосіб надійний, але не дуже зручний, оскільки механічну енергію не так просто утилізувати. До того ж він свідомо непридатний, якщо дірка не обертається або обертається надто повільно.
Адам Браун, фізик-теоретик, Стенфордський університет:
«Моя робота не виходить за межі суто уявного експерименту. Зокрема, я навіть не намагався уявити, які форми життя могли б пережити згасання зірок. З іншого боку, я покладався на добре розроблену теорію хокінгівського випромінювання та сучасні версії теорії струн. Ці версії відрізняються одна від одної, проте висновки зберігають свою силу у будь-якому випадку: чорнодирним випромінюванням жодну цивілізацію незігрієш. І річ тут не в нестачі винахідливості, а просто в обмеженнях, які накладають фундаментальні закони природи — у всякому разі, як ми їх розуміємо зараз».
Куди краще змусити її поступитися малою дещицею енергії у вигляді електромагнітного випромінювання. І це можливо: років сорок тому Стівен Хокінг показав, що горизонт чорної діри безперервно випромінює фотони, спектр яких точно відповідає спектру абсолютно чорного тіла. Щоправда, їхня температура майже завжди дуже низька — для дірки сонячної маси вона становить лише 5•10 -8 К, а для чорних дірок у центрах галактик — ще в мільйони та мільярди разів менше. Оскільки випромінююча діра втрачає масу, вона нагрівається, світить все яскравіше і зрештою вибухає, виділяючи величезну енергію. Відмінне джерело енергії, чи не так? Є, щоправда, одне "але": цей процес дуже повільний, і навіть скромна діра сонячного калібру може стати реальним джерелом енергії десь через 10-65 років після свого народження. Жодна цивілізація стільки не протягне.
Фотоночерпалка
Але є й інша можливість, яку розглянув фізик-теоретик зі Стенфордського університету Адам Браун. Вся справа в тому, що околиця чорної дірки залишають не всі частинки хокінгівського випромінювання. Деякі з цих фотонів справді відлітають у нескінченність, проте здебільшого вони захоплюються гравітаційним полем дірки та повертаються до горизонту подій. Обертання дірки не тільки не усуває цей ефект, але навіть його посилює. В результаті поблизу горизонту накопичуються фотони, в тому числі й гарячі. Витягти їх нескладно. Опустимо на міцному тросі до горизонту "фотоночерпалку" - контейнер із дзеркальними стінками, заповнимо його випромінюванням, закриємо і піднімемо нагору. Ніщо не заважає раз за разомповторювати цю операцію, перетворивши дірку на практично невичерпне джерело найціннішої променевої енергії.
Але ніяка сталь, ніякі надміцні полімери і навіть вуглецеві нанотрубки, міцність яких на багато порядків перевершує відомі сьогодні матеріали, не витримають навантаження - поблизу дірки вони порвуться просто під дією власної ваги. Тому Браун у своїй моделі зупинився на міцному з теоретично можливих матеріалів — переплетених квантових струнах. Але і це не врятувало конструкцію: навіть теоретично такий трос буде досить міцним лише настільки, щоб витримати власну вагу. Трос можна опустити до горизонту і витягнути назад, але ніякого вантажу він вже не витримає.
А чи не можна обминути цю перешкоду? Зупинимо наш ліфт ближче до верхньої межі променевої атмосфери дірки. Фотонів там менше, вони холодніше, зате трос піддасться меншим напругам. Такий варіант можливий, але марний: ефективність чорної дірки як джерела випромінювання близька до нуля. Тож надцивілізацію майбутнього, схоже, чекаєнескінченно довга холодна зима.