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

---

Но все не были правы.

В последние годы ряд очень спорных вопросов подавался под видом научных дискуссий, но реально это были политические баталии. Это и полемика о разумном замысле; и о том, происходит ли на самом деле глобальное потепление, и если да, то является ли оно антропогенным; и о пользе дорогой системы противоракетной обороны; и даже о теории струн. К счастью, не все научные дебаты вырождаются в полемику. Время от времени появляется реальное различие в суждениях по важным вопросам, и это ведет к новым открытиям и даже к смене парадигм. Битва при черной дыре — это пример дискуссии, которая никогда не скатывалась до уровня полемики; она касалась подлинных расхождений во взглядах на противоречивые научные принципы. Хотя вопрос о том, теряется ли информация в черных дырах, поначалу, конечно, был спорным, научные представления о нем теперь в основном объединились вокруг новой парадигмы. Но хотя битва и окончена, я сомневаюсь, что мы полностью усвоили эти важные уроки. Самая большая проблема теории струн состоит в том, как применить ее к реальному миру. Голографический принцип ярко подтвержден малдасеновской теорией антидеситтеровского пространства. Мы живем в расширяющейся Вселенной, которая, если уж на то пошло, больше похожа на пространство де Ситтера с его космологическими горизонтами и пузырящимися вселенными-карманами. Сегодня никто не знает, как применить теорию струн, голографический принцип и другие наши знания о горизонтах черных дыр к космологическим горизонтам, но, скорее всего, между ними есть очень глубокие взаимосвязи. Лично я думаю, что эти связи лежат в основе многих космологических загадок. Надеюсь, когда-нибудь я еще напишу книгу, объясняющую, как тут все в конечном счете работает, но не думаю, что это случится очень скоро.

Клаудио Тейтельбойм, Герард т Хооф, автор книги, Джон Улер и Франсуа Энглер, Вальпараисо, 1994

Стивен и автор книги, Вальдивия, Чили, 2008

Глоссарий

D-брана — поверхность в пространстве-времени, на которой могут оканчиваться фундаментальные струны.

RHIC — релятивистский коллайдер тяжелых ионов; ускоритель, разгоняющий тяжелые ядра почти до скорости света и сталкивающий их для создания сгустков очень горячего ядерного вещества.

S-матрица — математическое описание столкновения частиц; S-матрица — это список всех возможных исходных состояний и амплитуды вероятностей для всех возможных исходов.

адроны—частицы, тесно связанные с атомными ядрами: нуклоны, мезоны и глюболы; адроны состоят из кварков и глюонов, антидеситтеровское пространство — пространство-время с постоянной отрицательной кривизной, напоминающее сферическую шкатулку.

белый карлик — конечная стадия эволюции звезды малой массы: до солнечной или немного больше.

бит — фундаментальная единица информации.

броуновское движение—хаотическое движение частиц пыльцы, помещенных в воду; оно вызвано постоянной бомбардировкой молекулами воды, находящимися в тепловом движении.

второе начало термодинамики — закон возрастания энтропии, вязкость — трение между слоями жидкости, когда они смещаются друг относительно друга.

гамма-излучение — самые короткие и самые энергичные электромагнитные волны.

геодезическая — наилучшее приближение к прямой линии в искривленном пространстве; кратчайший путь между точками.

герц — единица частоты, применяемая для измерения количества колебаний, совершаемых в секунду.

глухая дыра — сточное отверстие, в котором скорость потока превышает скорость звука (в воде) вблизи самой дыры.

глюбол — адрон, состоящий только из глюонов, без кварков; глюболы представляют собой замкнутые струны.

глюоны—частицы, которые соединяются в струны, связывающие кварки.

голограмма—двумерное представление трехмерной информации; разновидность фотографии, по которой может быть восстановлено трехмерное изображение.

голографический принцип — принцип, утверждающий, что вся информация содержится на границе области пространства.

горизонт — поверхность, внутри которой ничто не может уйти от сингулярности черной дыры.

граничная теория — математическая теория о границе области пространства, которая описывает все, что находится внутри области.

грок — понимание чего-либо на глубоко интуитивном уровне, способность «нутром чувствовать» что-либо.

детерминизм — принцип классической физики, утверждающий, что будущее полностью предопределяется настоящим; подорван квантовой механикой.

диаграмма вложения — представление пространства-времени в определенный момент, построенное путем «нарезания» пространственно-временного континуума на тонкие слои.

длина волны — расстояние, приходящееся на один полный период волны, от гребня до гребня.

доллар-матрица — хокинговская попытка заменить S-матрицу.

дополнительность черных дыр — принцип дополнительности Бора, примененный к черным дырам.

замкнутая струна — струна, не имеющая концов, подобно резиновому кольцу.

ИК — инфракрасный; часто используется для указания на большие размеры.

интерференция — волновое явление, при котором волны от двух отдельных источников гасятся или усиливают друг друга в определенных местах.

информация — данные, которые отличают одно положение дел от другого; измеряется в битах.

инфракрасное излучение — электромагнитные волны с длиной несколько большей, чем у видимого света.

квантовая гравитация — теория, объединяющая квантовую механику с эйнштейновской теорией относительности, квантовая теория гравитации; в настоящее время еще не завершенная теория.

квантовая теория поля — математическая теория, которая объединяет корпускулярные и волновые свойства материи; основа физики элементарных частиц.

квантовая хромодинамика — квантовая теория поля, описывающая кварки и глюоны и то, как из них образуются адроны.

классическая физика — физика, которая не принимает в расчет квантовую механику; термин обычно означает детерминистическую физику.

корспускулы — ньютоновский термин для гипотетических частиц света.

кривизна — деформация пространства-времени.

КХД — квантовая хромодинамика.

КХД-струны — струны, состоящие из глюонов, которые связывают кварки в адроны.

магнитное поле — силовое поле, окружающее магниты и электрические токи.

микроволны — электромагнитные волны, длина которых несколько меньше, чем у радиоволн.

мировая линия — траектория частицы в пространстве-времени.

нейтронная звезда — конечное состояние звезды, слишком массивной, чтобы образовать белый карлик, но недостаточно большой, чтобы сколлапсировать в черную дыру.

нуклон — протон или нейтрон.

нулевые колебания — непрерывные движения квантовой системы, от которых невозможно избавиться в силу принципа неопределенности; также называются квантовой дрожью.

общая теория относительности — теория гравитации Эйнштейна, построенная на представлении о кривизне пространства-времени.

одновременность — совершение событий в одно и то же время. С момента появления специальной теории относительности одновременность больше не считается объективным явлением.

основное состояние — состояние квантовой системы с наименьшей возможной энергией; часто отождествляется с температурой абсолютного нуля.

осциллятор — любая система, подверженная периодическим колебаниям.

открытая струна — струна с двумя концами.

резиновое кольцо — это замкнутая струна, но если разрезать его ножницами, получится открытая струна.

первое начало термодинамики — закон сохранения энергии.

планковская длина — единица длины в системе единиц, в которой три фундаментальные постоянные с, h, я G приравнены к единице; часто считается наименьшей осмысленной длиной, 10-33 сантиметра.

планковская масса — единица массы в планковской системе единиц; 10-8 килограмма.

планковское время — единица времени в планковской системе единиц; 10-42 секунды.

постоянная Ньютона — числовая постоянная G в ньютоновском законе всемирного тяготения; G = 6,7 х 10-11 в единицах системы Си.