Как же черная дыра может испускать частицы, если мы знаем, что ничто не выходит из нее за горизонт событий? Дело в том, гово­рит нам квантовая механика, что частицы выходят не из самой чер­ной дыры, а из «пустого» пространства, находящегося перед гори­зонтом событий! Вот как это можно понять: то, что мы представ­ляем себе как «пустое» пространство, не может быть совсем пус­тым, так как это означало бы, что все поля, такие, как гравитацион­ное и электромагнитное, в нем точно равны нулю. Но величина поля и скорость его изменения со временем аналогичны положе­нию и скорости частицы: согласно принципу неопределенности, чем точнее известна одна из этих величин, тем менее точно извест­на вторая. Следовательно, в пустом пространстве поле не может иметь постоянного нулевого значения, так как тогда оно имело бы и точное значение (нуль), и точную скорость изменения (тоже нуль). Должна существовать некоторая минимальная неопределен­ность в величине поля — квантовые флуктуации. Эти флуктуации можно себе представить как пары частиц света или гравитации, которые в какой-то момент времени вместе возникают, расходятся, а потом опять сближаются и аннигилируют друг с другом. Такие частицы являются виртуальными, как частицы, переносящие грави­тационную силу Солнца: в отличие от реальных виртуальные части­цы нельзя наблюдать с помощью детектора реальных частиц. Но косвенные эффекты, производимые виртуальными частицами, на­пример небольшие изменения энергии электронных орбит в атомах, можно измерить, и результаты удивительно точно согласуются с тео­ретическими предсказаниями. Принцип неопределенности предска­зывает также существование аналогичных виртуальных пар частиц материи, таких, как электроны или кварки. Но в этом случае один член пары будет частицей, а второй — античастицей (античастицы света и гравитации — это то же самое, что и частицы).

Поскольку энергию нельзя создать из ничего, один из членов па­ры частица — античастица будет иметь положительную энергию, а второй — отрицательную. Тот, чья энергия отрицательна, может быть только короткоживущей виртуальной частицей, потому что в нормальных ситуациях энергия реальных частиц всегда положитель­на. Значит, он должен найти своего партнера и с ним аннигили­ровать. Но, находясь рядом с массивным телом, реальная частица обладает меньшей энергией, чем вдали от него, так как для того, что­бы преодолеть гравитационное притяжение тела и удержаться вда­ли от него, нужна энергия. Обычно энергия частицы все-таки по­ложительна, но гравитационное поле внутри черной дыры так вели­ко, что даже реальная частица может иметь там отрицательную энергию. Поэтому, если имеется черная дыра, виртуальная частица с отрицательной энергией может упасть в эту черную дыру и прев­ратиться в реальную частицу или античастицу. В этом случае она уже не обязана аннигилировать со своим партнером, а покинутый партнер может либо упасть в ту же черную дыру, либо, если его энергия положительна, выйти из области вблизи черной дыры как реальная частица или как античастица. Удаленному наб­людателю покажется, что этот партнер испущен из черной дыры. Чем меньше черная дыра, тем меньше расстояние, которое придется пройти частице с отрицательной энергией до превращения в реаль­ную частицу, и, следовательно, тем больше скорость излучения и кажущаяся температура черной дыры.

Положительная энергия испускаемого излучения должна урав­новешиваться потоком частиц с отрицательной энергией, направлен­ным в черную дыру. Согласно уравнению Эйнштейна Е == тс2 (где Е — энергия, m — масса, с — скорость света), энергия прямо пропорциональна массе, а поэтому поток отрицательной энергии, входящий в черную дыру, уменьшает ее массу. Когда черная дыра теряет массу, площадь ее горизонта событий уменьшается, но это уменьшение энтропии черной дыры с лихвой возмещается энтро­пией испущенного излучения, так что второй закон термодинами­ки никогда не нарушается.

Кроме того, чем меньше масса черной дыры, тем выше ее тем­пература. Поэтому, когда черная дыра теряет массу, ее температу­ра и скорость излучения возрастают и, следовательно, потеря массы идет еще быстрее. Пока еще не совсем ясно, что происходит, когда масса чёрной дыры в конце концов становится чрезвычайно малой, но наиболее логичным представляется, что черная дыра полностью исчезает в гигантской последней вспышке излучения, эквивалентной взрыву миллионов водородных бомб.

Температура черной дыры с массой, равной нескольким мас­сам Солнца, должна быть равна всего одной десятимиллионной градуса выше абсолютного нуля. Это гораздо меньше, чем темпера­тура микроволнового излучения, заполняющего Вселенную (около 2,7° выше абсолютного нуля). Следовательно, черные дыры должны излучать даже меньше, чем поглощать. Если Вселенной суждено вечно расширяться, то температура микроволнового излучения в конце концов упадет ниже температуры такой черной дыры и черная дыра начнет терять массу. Но и тогда ее температура будет настоль­ко низкой, что она полностью испарится лишь через миллион миллионов миллионов миллионов миллионов миллионов миллионов миллионов миллионов миллионов миллионов (единица с шестью­десятью шестью нулями) лет. Это значительно превышает возраст Вселенной, который равен всего десяти или двадцати тысячам мил­лионов лет (единица или двойка с десятью нулями). Но, как гово­рилось ранее, могли существовать первичные черные дыры с гораз­до меньшей массой, образовавшиеся в результате коллапса нерегулярностей на очень ранних стадиях развития Вселенной. Такие черные дыры должны иметь гораздо более высокую температуру и испускать излучение с гораздо большей интенсивностью. Время жизни первичной черной дыры с начальной массой тысяча мил­лионов тонн должно быть примерно равно возрасту Вселенной. Пер­вичные черные дыры с меньшими начальными массами должны были бы уже полностью испариться, а те, у которых начальные массы чуть-чуть больше, должны продолжать испускать рентгенов­ские и гамма-излучение. Эти виды излучения аналогичны световым волнам, но имеют гораздо меньшую длину волны. К подобным дырам едва ли подходит название черные, на самом деле они раскалены добела и излучают энергию с мощностью около десяти тысяч мега­ватт.

Одна такая черная дыра могла бы обеспечить работу десяти крупных электростанций, если бы только мы умели использовать ее энергию. А это довольно трудно: наша черная дыра имела бы массу, равную массе горы, сжатую примерно до одной миллион миллионной (единица, деленная на миллион миллионов) сантимет­ра, т. е. до размеров атомного ядра! Если бы одна из таких черных дыр оказалась на поверхности Земли, то мы никак не могли бы пре­дотвратить ее падение сквозь пол к центру Земли. Она колебалась бы взад-вперед вдоль земной оси до тех пор, пока в конце концов не остановилась бы в центре. Следовательно, единственное место для этой черной дыры, где излучаемую ею энергию можно было бы использовать,— это орбита вокруг Земли, а единственный способ привлечь черную дыру на эту орбиту — буксировать перед ней огромную массу, как морковку перед самым носом осла. Такое предложение выглядит не слишком реальным, по крайней мере в ближайшем будущем.