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

---

24

Я предполагаю, что лифт достаточно мал, чтобы пренебречь приливными силами.

25

Единица частоты герц названа в честь немецкого физика Генриха Герца. Один герц — это то же самое, что одно колебание в секунду.

26

Профессор Джордж Эллис напомнил мне об одной тонкости, связанной с переменным потоком. В этом случае точка невозврата не совпадает в точности с тем местом, где скорость воды совпадает со скоростью звука. В случае черных дыр существует аналогичная тонкая разница между видимым горизонтом видимости и истинным.

27

Карл Фридрих Гаусс (1777–1855), Янош Бойяи (1802–1860), Николай Лобачевский (1792–1856) и Георг Фридрих Бернхард Риман (1826–1866).

28

Я, конечно, имею в виду идеализированную, совершенно круглую Землю.

29

Минковский первым осознал, что новая четырехмерная геометрия была подходящей средой для эйнштейновской специальной теории относительности. Данная цитата — из его доклада «Пространство и время», представленного иа 80-й ассамблее немецких естествоиспытателей и врачей 21 сентября 1908 года.

30

Это крайнее преувеличение, для такого результата Зайцу пришлось бы двигаться с околосветовой скоростью.

31

Понятие ускорение охватывает любое изменение скорости, включая замедление, которое мы обычно называем торможением. Для физика торможение — это просто отрицательное ускорение.

32

Примечание для специалистов. Приведенная диаграмма вложения построена не в постоянном шварцшильдовском времени. Она получена путем применения координат Крускала и выбора поверхности Т = 1.

33

Фильм вышел в 1979 году на киностудии Walt Disney Productions, оригинальное название «The Black Hole». В фильме астронавтам удается пролететь сквозь черную дыру. — Примеч. перев.

34

Фильмы категории В — малобюджетные кинокартины, как правило, построенные на эксплуатации какой-то кратковременно популярной темы. — Примеч, перев.

35

Джон Уилер назвал их wormholes — червоточинами. Но в русском языке более распространен термин «кротовые норы». — Примем, перев.

36

Йоги Берра (р. 1925) — знаменитый американский бейсбольный игрок, тренер и менеджер, известный своими афоризмами.

37

«Спящий» (Sleeper, 1973) — фильм, снятый по мотивам романа Г. Дж. Уэллса «Когда спящий проснется». — Примеч. перев.

38

«Полицейские из Кистоуна» (Keystone Kops, 1912–1917) — серия немых комедийных фильмов о некомпетентных полицейских, постоянно попадающих в дурацкие ситуации. Многие кадры воспроизводились в режиме ускоренной съемки. — Примеч. черев.

39

Льюис Кэрролл. Приключения Алисы в Стране чудес. Иллюстрации Джона Тенниела. Лондон: Macmillan and Company, 1865. (Фрагмент дан в переводе Н. Демуровой. — Примеч. перев)

40

Нанометр — это миллиардная доля метра, или 109 м.

41

Эта формула введена в употребление Максом Планком в 1900году. Однако именно Эйнштейн понял, что свет состоит из подобных частицам квантов и что эта формула применима к энергии отдельного фотона.

42

Письмо Максу Борну от 12 декабря 1926 года.

43

Когда бросаются две игральные кости (кубики с гранями, помеченными от 1 До 6), семерка — самое вероятное значение суммы выпавших очков. В некоторых вариантах игры оно считается проигрышным. — Примеч. перев.

44

Цит. по: Фейнман Р. Характер физических законов. / Пер. В. П. Голышева и Э. Л. Наппельбаума. — М.: Наука, 1987. — С. 117. — Примеч. перев.

45

Цит. по: Фейнман Р. КЭД — странная теория света и вещества. / Пер. О.Л. Тиходеевой и С. Г. Тиходеева. — М.: Наука, 1988. — С. 74—Примеч. перев.

46

Термин «скорость» означает не только то, насколько быстро движется объект, но также и направление его движения. Так, 60 км/ч — это неполная информация о скорости; а вот 60 км/ч на север-северо-запад — полная.

47

Если среди вас есть эксперты, они удивятся: разве возможно вмешаться и обратить закон? На практике обычно невозможно, но в некоторых простых системах это несложна В любом случае, в мысленном эксперименте или в математическом упражнении это вполне осуществимо.

48

Конечно, колоколообразная кривая продолжается и за границами осей, изображенных на графике, так что есть возможность обнаружить частицы и вдали от этой области. Математическая неопределенность дает нам интервал наиболее вероятных значений.

49

Интуитивно кажется, что, когда нечто разделяется, каждая часть будет меньше оригинала. Это представление унаследовано из повседневного опыта. Разделение электрона на электрон и фотон показывает, насколько обманчивой может быть наша интуиция.

50

Значения вероятностей в обычной теории вероятности всегда выражаются положительными числами. Трудно представить, что могла бы означать отрицательная вероятность. Попробуйте придать смысл следующей фразе: «Если я брошу монету, то вероятность того, что выпадет решка, составляет минус одну треть». Очевидно, что это недоразумение.

51

Я, конечно, не ожидаю, что неподготовленный читатель полностью поймет этот закон или хотя бы то, почему он так странен. Тем не менее я надеюсь, что у него получится уловить хотя бы запах работы законов квантовой теории поля.

52

Приводимая ниже история цитируется по изданию: Брокман Дж. Во что мы верим, но не можем доказать: Интеллектуалы XXI века о современной науке. — М.: Альпина нон-фикшн, 2011. — С. 137–139. — Примем, перев.

53

A. Einstein, В. Podolsky, and N. Rosen. «Can Quantum-Mechanical Description of Physical Reality Be Considered Complete?» Physical Review 47 (1935): 777-80. (Русский перевод: Эйнштейн А., Подольский Б., Розен Н. Можно ли считать квантово-механическое описание реальности полным? // Эйнштейн А. Собрание научных трудов: В 4 т. T. III. — М.: Наука, 1966. — С. 604. — Примеч. перев)

54

Все константы приведены к стандартной системе единиц Си, на основе метра (м), килограмма (кг) и секунды (с).

55

Хорошо, тогда почему люди состоят из такого большого числа молекул? Опять это больше связано с природой разумной жизни, а не с фундаментальной физикой. Нужно очень много молекул для построения машины, Достаточно сложной, чтобы думать и задавать вопросы по химии.

56

Так называлась разработка атомной бомбы в Лос-Аламосе, штат Нью-Мексико, во время Второй мировой войны.

57

От англ, part — часть. — Примеч. перев.

58

Здание физического и астрономического факультетов Колумбийского университета, построенное в 1925–1927 годах и названное позднее в честь сербско-американского физика Михайло Идворски Пупина (1858–1935), выпускника университета и одного из основателей Национального совета по аэронавтике (NACA), который позднее был преобразован в NASA. — Примеч. перев.

59

Ли Чжэндао (Tsung-Dao Lee), р. 1926 — китайский и американский физик, лауреат Нобелевской премии по физике 1957 года за исследование сохранения четности у элементарных частиц.

60

Тетралогия «Король былого и грядущего» английского писателя Теренса Хэнбери Уайта (1906–1964) — это воссозданная на основе британских легенд авторская интерпретация истории короля Артура, его учителя, волшебника Мерлина, рыцарей круглого стола. — Примем, перев.

61

Кнуд Великий — король Англии, Дании и Норвегии в первой половине XI века. — Примеч. черев.

62

Примеры русифицированы, в частности использована русская версия азбуки Морзе. Численные оценки соответственно скорректированы. — Примеч. черев.

63

Строго говоря, это логарифм по основанию 2. Есть и другие определения логарифма. Например, вместо числа двоек можно взять количество десяток, которые надо перемножить, чтобы получить заданное число. Это будет определением логарифма по основанию 10. Нечего и говорить, что десяток для получения заданного числа понадобится меньше, чем двоек. Формальное физическое определение энтропии — это число раз, которое нужно перемножить на себя математическую постоянную е. Это «экспоненциальное» число примерно равно е ≈ 2,71828183. Иными словами, энтропия — это натуральный логарифм, или логарифм по основанию е, тогда как число битов (110 в нашем примере) — это логарифм по основанию 2. Натуральный логарифм немного меньше числа битов — примерно с коэффициентом 0,7. Так что для пуристов энтропия 110-битного сообщения равна 0,7x110, что составляет около 77. В этой книге я буду игнорировать разницу между битами и энтропией.