С точки зрения частиц, созданных возле горизонта событий, ничего особенного не происходит — по крайней мере поначалу. Частицы-то не знают, что поблизости черная дыра. Они пребывают в свободном падении, точь-в‑точь как наши астронавты на борту МКС.
Но время от времени случается так, что одна частица создается чуть-чуть ниже горизонта событий, а вторая чуть-чуть выше. Ту частицу, которой хватило глупости пренебречь вселенским знаком «Посторонним вход воспрещен», поглощает черная дыра, а ее партнерша улетает наслаждаться полной свободой. Квантовая судьба переменчива. Которой из частиц суждено жить, а какой умереть — вопрос чистой случайности.
Интуитивно можно предположить, что поскольку черные дыры постоянно заглатывают виртуальные частицы, на калорийном рационе из вакуума они вскоре разжиреют. Но тут есть одна тонкость. Энергия очень зависит от того, где находишься. Если выбросить пианино из окна шестого этажа, то с точки зрения бросавшего оно обладает куда меньшей энергией, чем с точки зрения бедолаги, на которого оно рухнет.
Подобным же образом, если запустить фотон наружу из точки, расположенной поблизости от горизонта событий, но все же по внешнюю сторону от него, то чем дальше он будет улетать, тем больше энергии потеряет. Если он родился точно на горизонте событий, он потеряет всю энергию. Вот почему — сюрприз, сюрприз! — свет из черной дыры не вырывается. Тому, кто стоит далеко от нее, все равно, с каким запасом энергии фотон вылетел в путь — ему интересно только то, сколько у фотона энергии в момент, когда его наблюдают.
Налицо два эффекта, которые конкурируют друг с другом. Высокоэнергичные фотоны обязательно создаются поблизости друг от друга. Но при этом чем ближе фотон к горизонту событий, тем больше энергии он теряет на пути наружу. Совместно эти два эффекта и придают фотонам характерную энергию, которую можно наблюдать издалека. Чем крупнее черная дыра, тем меньше энергии в конечном итоге оказывается у фотона и тем холоднее излучение на взгляд наблюдателя.
Но тут все становится еще интереснее. Частица, созданная над горизонтом событий, теряет почти всю энергию. Частица, созданная в точности на горизонте событий, теряет всю свою энергию и не вносит никакого вклада в массу черной дыры. Любая частица, созданная ниже горизонта событий, обладает отрицательной энергией — а это значит, что когда она падает в черную дыру, та на самом деле теряет массу. Примерно как продукты с «отрицательной калорийностью» вроде сельдерея, на переваривание которых уходит больше энергии, чем они с собой приносят.