Леонард Сасскинд - Битва при черной дыре. Мое сражение со Стивеном Хокингом за мир, безопасный для квантовой механики

• Название: Битва при черной дыре. Мое сражение со Стивеном Хокингом за мир, безопасный для квантовой механики
• Автор: Леонард Сасскинд
• Издательство: Питер
• Жанр: Прочая научная литература
• Год: 2013
• ISBN: 978-5-496-00395-7

Что происходит, когда объект падает в черную дыру? Исчезает ли он бесследно?

Около тридцати лет назад один из ведущих исследователей феномена черных дыр, ныне знаменитый британский физик Стивен Хокинг заявил, что именно так и происходит. Но оказывается, такой ответ ставит под угрозу все, что мы знаем о физике и фундаментальных законах Вселенной. Автор этой книги, выдающийся американский физик Леонард Сасскинд много лет полемизировал со Стивеном Хокингом о природе черных дыр, пока, наконец, в 2004 году, тот не признал свою ошибку.

Блестящая и на редкость легко читаемая книга рассказывает захватывающую историю этого многолетнего научного противостояния, радикально изменившего взгляд физиков на природу реальности. Новая парадигма привела к ошеломляющему выводу о том, что все в нашем мире — эта книга, ваш дом, вы сами — лишь своеобразная голограмма, проецирующаяся с краев Вселенной.

Книга включена в «Библиотеку Фонда «Династия».

Фонд некоммерческих программ «Династия» основан в 2001 году Дмитрием Борисовичем Зиминым, почетным президентом компании «Вымпелком». Приоритетные направления деятельности Фонда — поддержка фундаментальной науки и образования в России, популяризация науки и просвещение. «Библиотека Фонда «Династия» — проект Фонда по изданию современных научно-популярных книг, отобранных экспертами-учеными.

Книга, которую вы держите в руках, выпущена под эгидой этого проекта.

Более подробную информацию о Фонде «Династия» вы найдете по адресу www.dynastyfdn.com

---

постоянная Планка—числовая постоянная h, управляющая квантовыми явлениями.

приливные силы — деформирующие силы, связанные с изменением силы гравитации в разных частях пространства.

принцип квантовой нексерокопируемости—теорема квантовой механики, которая исключает возможность создания машины, которая идеально копирует квантовую информацию; другое название: принцип неклонируемости.

принцип неопределенности Гейзенберга — принцип квантовой механики, который ограничивает возможность одновременного определения положения и скорости.

принцип эквивалентности — эйнштейновский принцип, утверждающий, что гравитация неотличима от ускорения, например, в лифте.

радиоволны — самые длинные электромагнитные волны.

рентгеновское излучение — электромагнитные волны, длина которых меньше, чем у ультрафиолетового излучения, но больше, чем у гамма-излучения.

сингулярность — бесконечно плотная точка в центре черной дыры, где приливные силы обращаются в бесконечность.

скорость света — скорость, с которой движется свет в вакууме; обозначается буквой с и составляет около 300 тысяч километров в секунду.

скорость убегания — минимальная скорость, с которой снаряд может вырваться из гравитационного притяжения массивного объекта.

собственное время — время, измеренное по движущимся часам; мера длины для мировой линии.

событие — точка в пространстве-времени.

специальная теория относительности — теория Эйнштейна 1905 года, имеющая дело с парадоксами скорости света; теория говорит, что время — это четвертое измерение.

темная звезда — звезда, настолько тяжелая и плотная, что свет не может от нее уйти; сегодня называется черной дырой.

температура—мера увеличения энергии системы при добавлении одного бита энтропии.

теория струн — математическая теория, в которой элементарные частицы — это микроскопические одномерные струны энергии; кандидат на роль квантовой гравитации.

точка невозврата — аналогия для горизонта черной дыры.

туннелирование — квантово-механическое явление, благодаря которому частицы преодолевают барьер, несмотря на то что у них недостаточно энергии, чтобы сделать это классически.

ультрафиолетовое излучение — электромагнитные волны, длина которых несколько меньше, чем у видимого света.

УФ — ультрафиолетовый; часто используется для указания на малые размеры.

фотоны — неделимые кванты (частицы) света.

фундаментальные струны — крошечные гибкие нити энергии, из которых состоят элементарные частицы, например гравитоны; считается, что размер фундаментальных струн ненамного превосходит планковскую длину.

хокинговская температура — температура черной дыры.

хокинговское излучение—чернотельное излучение, испускаемое черной дырой.

черная дыра — объект, настолько массивный и плотный, что из его притяжения невозможно вырваться.

чернотельное излучение — электромагнитное излучение, испускаемое неотражающим телом за счет своего собственного тепла.

шварцшильдовский радиус — радиус горизонта черной дыры.

экстремальная черная дыра — электрически заряженная черная дыра, которая обладает наименьшей возможной массой при данном заряде.

электрическое поле — силовое поле, окружающее электрические заряды.

электромагнитные волны — волнообразные возмущения пространства, состоящие из колеблющихся электрических и магнитных полей; световые и электромагнитные волны.

энтропия — мера скрытой информации; часто информация, сохраняющаяся в слишком малых и многочисленных для отслеживания объектах.

Примечания

1

Никто в действительности не знает, что из этого «прошивается» изначально, а что осваивается в ранний период жизни, но это различие здесь непринципиально. Суть в том, что ко времени созревания нервной системы опыт — индивидуального происхождения или эволюционного — дает нам обширные инстинктивные знания о том, как ведет себя физический мир. «Прошит» этот опыт или усвоен в очень молодом возрасте — его очень трудно утратить.

2

Слово «классический» относится к физике, в которой не требуется учитывать квантовую механику.

3

Грокать (англ, to grok) — исчерпывающе и интуитивно понимать что-либо.

4

Знаменитый эксперимент Майкельсона — Морли впервые показал, что скорость света не зависит от движения Земли. Это привело к парадоксам, которые были в итоге разрешены Эйнштейном в его специальной теории относительности.

5

Термин «фотон» не применялся до 1926 года, когда его ввел химик Гильберт Льюис.

6

В 1965 году Фейнман, Швингер и Томонага получили за свою работу Нобелевскую премию. Но современному пониманию квантовой теории поля мы обязаны Дайсону в той же мере, как и остальным.

7

В ходе релятивистской революции 1905 года одним из первых было отброшено представление о том, что два события могут быть объективно одновременными.

8

Детерминизм — это принцип, состоящий в том, что будущее полностью предопределено прошлым. Согласно квантовой механике, законы физики имеют статистический характер, и ничего нельзя предсказать с полной уверенностью.

9

В 2011 году население Земли достигло 7 миллиардов человек. — Примеч. перев.

10

Не путайте фотоны (photons) с протонами (protons). Фотоны — это частицы света. Протоны же вместе с нейтронами составляют атомные ядра.

11

Не путайте фотоны (photons) с протонами (protons). Фотоны — это частицы света. Протоны же вместе с нейтронами составляют атомные ядра.

12

Речь идет о физике Ричарде Фейнмане. Дик — уменьшительное от имени Ричард.

13

Слово ham (ветчина) в американском сленге также означает дешевую актерскую игру на публику, a baloney (амер. вареная колбаса) также означает вздор и чепуху. — Примеч. перев.

14

Роберт Крейг «Ивел» Книвел (Robert Craig «Evel» Knievel, 1938–2007) — американский каскадер, прославившийся рискованными трюками на мотоцикле. — Примеч. перев.

15

Мультсериал «Хиртый Койот и Дорожный Бегун» (оригинальное название Road Runner) выходил с 1949 года. В каждой серии Койот пытается с помощью разных уловок поймать стремительного Дорожного Бегуна, напоминающего страуса, и каждый раз терпит неудачу. — Примеч. перев.

16

Перевод П. Гнедича. — Примеч. перев.

17

В оригинале употреблено слово «projectile» (снаряд — Примеч. перев.), и к нему дано следующее примечание: «The American Heritagge Dictionary of the English Language (4-я ред.) определяет projectile как «выстреленный, брошенный или иным образом приведенный в движение объект, например пуля, не обладающий способностью к самодвижению». Может ли снаряд (projectile) быть отдельной частицей света? Согласно Митчелу и Лапласу, ответ будет утвердительным.

18

Скорость убегания также называют второй космической. Первой космической скоростью считается та, которой хватает для выхода на круговую орбиту вблизи поверхности Земли. — Примеч. перев.

19

Представление о скорости убегания — это идеализация, в которой пренебрегается такими эффектами, как, скажем, сопротивление воздуха, из-за которого объекту могла бы потребоваться куда более высокая скорость.

20

Масса Солнца — около 2 х 1030 кг. Это примерно в миллион раз больше массы Земли. Радиус Солнца — около 700 000 км, то есть около сотни земных.

21

Обычно используется термин «горизонт событий», чтобы не путать с горизонтом на поверхности планеты, однако автор везде использует краткую форму. — Примем, перев.

22

Перевод Д. Мина. — Примеч. перев.

23

Черные дыры бывают разных видов. В частности, они могут вращаться вокруг своей оси, если вращалась исходная звезда (в той или иной мере вращаются все звезды), и они могут быть электрически заряжены. Сбросив электрон в черную дыру, мы ее зарядим. Шварцшильдовскими черными Дырами принято называть только те, которые не вращаются и не имеют заряда.