Несмотря на бурную неразбериху под горизонтом (не говоря уж о том, что может происходить в альтернативных мирах), вовне оттуда не доносится ни шороха. В сущности, это обстоятельство является проявлением одного общего свойства черных дыр, которое называют «теоремой об отсутствии волос». В этой главе мы в основном говорим лишь об одной частной категории черных дыр: о невращающихся шварцшильдовских черных дырах. В следующей главе мы рассмотрим вращающиеся черные дыры (так называемые керровские) и черные дыры, обладающие электрическим зарядом. Вы можете спросить: сколько же существует видов черных дыр? Ответ на этот вопрос такой: если вы знаете массу, заряд и спин черной дыры, то ее геометрия полностью определена. Именно это довольно сильное утверждение и называется теоремой об отсутствии волос, или, иногда, теоремой однозначности. Словом «однозначность» при этом хотят сказать, что если мы выберем некоторое конкретное значение массы, спина и заряда, то с этими параметрами будет существовать одна и только одна форма горизонта черной дыры. Термин «теорема об отсутствии волос» возник как раз из юмористического представления о том, как могли бы выглядеть неоднозначные формы горизонта, будь они возможны. Холмики, горы, ямки или долины – каким должен был бы быть общий термин для этих гипотетических особенностей рельефа горизонта черных дыр? Остановились на «волосах», и надо признать, что какая-нибудь академическая «теорема об отсутствии особенностей» запоминалась бы гораздо труднее, чем хлесткое «черные дыры не имеют волос».
Интуитивно мы понимаем эту теорему так: на горизонтах могут появляться какие-то временные особенности формы, но они сглаживаются за время, примерно равное тому, за которое свет однажды описывает вокруг черной дыры круг. Доказать это утверждение строго математически трудно. Исходная формулировка теоремы об отсутствии волос, принадлежащая канадскому физику Вернеру Израэлю, менее категорична, зато она строго доказана. Израэль доказал, что если предположить, что черная дыра стационарна (а это означает, что у нее нет временных особенностей рельефа, которые надо было бы сглаживать), то на горизонте и снаружи него невращающаяся черная дыра должна быть шварцшильдовской. Другими словами, единственной геометрией, удовлетворяющей уравнениям Эйнштейна в невращающемся стационарном пространстве-времени, является геометрия Шварцшильда. Впоследствии другие ученые распространили этот результат и на вращающиеся черные дыры, описываемые решением Керра, – мы расскажем о них в главе 4. Доказать, что стационарные решения являются единственными (что и сделал Израэль), еще не означает доказать более сильное утверждение: что все черные дыры удовлетворяют решениям Шварцшильда или Керра. Но все же Израэль сделал очень важный шаг в этом направлении.