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

---

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.

64

Когда физики используют слово «материя», они имеют в виду не только вещи, состоящие из атомов. Другие элементарные частицы, такие как фотоны, нейтрино и гравитоны, также рассматриваются как материя.

65

Эти размеры — грубая оценка, основанная на размерах предыдущего английского издания этой книги в твердом переплете. Не сомневаюсь, что фактические размеры этой книги окажутся несколько иными. (Размеры при переводе выражены близкими значениями в метрических единицах, а последующие численные оценки соответственно скорректированы. — Примеч. перев.)

66

В оригинале: «It from bit». Слово «it», помимо того что является местоимением «оно», имеет в роли существительного значение «квинтэссенция, сущность чего-либо». — Примеч. перев.

67

Как водится, примерно такое количество битов, которое могло бы поместиться во Вселенной, целиком заполненной книгами.

68

Жизнь Клаудио была полна драматических поворотов. Одно из его самых восхитительных приключений случилось в 200S году, когда он обнаружил, что его отцом был Альваро Бунстер, патриарх героической антифашистской семьи. Одна из крупнейших чилийских газет дала об этом такой заголовок: «Знаменитый чилийский физик, изучавший происхождение Вселенной, выяснил собственное происхождение». В результате Клаудио поменял фамилию на Бунстер.

69

Крошка Абнер — персонаж комиксов и комедийных фильмов, здоровенный добродушный работяга, который всегда носит рабочий комбинезон с лямкой через одно плечо. — Примеч. перев.

70

Я впервые услышал эту историю от выдающегося релятивиста Вернера Израэля.

71

Подробнее об этом первоначальном скепсисе можно прочитать в его книге «Краткая история времени» (Русский перевод: Хокинг С. Краткая история времени. — СПб.: Амфора, 2007. — Примеч. перев.)

72

Частота f фотона с длиной волны Rs равна c/Rs. Используя формулу Эйнштейна — Планка E = hf, получаем, что энергия фотона равна hc/Rs.

73

Автор цитирует фразу-рефрен: «That ain’t nothing» из одноименной песни рэппера Master Р. — Примеч. перев.

74

Рамбам — это прозвище Рабби Моше бен Маймона, который в нееврейском мире больше известен как Маймонид.

75

Великий гравитационный центр в Москве возглавлялся легендарным российским астрофизиком и космологом Яковом Зельдовичем.

76

В 1905 году Эйнштейн начал две революции в физике и завершил третью. Двумя новыми революциями были, конечно, специальная теория относительности и квантовая (или фотонная) теория света. В том же году Эйнштейн дал первое убедительное свидетельство молекулярной теории строения вещества в своей знаменитой статье о броуновском движении. Такие физики, как Джеймс Клерк Максвелл и Людвиг Больцман, уже давно подозревали, что теплота — это случайные движения гипотетических молекул вещества, но именно Эйнштейн обеспечил эту теорию надежным доказательством.

77

Полностью этот термин звучит как «абсолютно черное тело». Автор использует сокращенный вариант. — Примем, перев.

78

Теоретически можно вообразить систему, которая переупорядочивается без изменения энергии, но в реальном мире такого никогда не бывает.

79

Термодинамика — учение о теплоте.

80

В оригинале: «The change in the number of sausages divided by the onionization is called the floogelweiss.» — Примем, tiepee.

81

Строго говоря, это температура (отсчитываемая от абсолютного нуля), помноженная на постоянную Больцмана. Эта постоянная — не что иное, как переводной коэффициент, который физики часто делают равным единице выбором соответствующей шкалы температур.

82

Все значения выражены в метрах, секундах, килограммах и градусах Кельвина. Градусы шкалы Кельвина такие же, как и на шкале Цельсия, но температура отсчитывается от абсолютного нуля, а не от точки замерзания воды. Обычная комнатная температура составляет 300 градусов Кельвина.

83

Из рассказа «Случай в интернате», цит. по: Артур Конан Дойл. Записки о Шерлоке Холмсе. — М.: ACT; Хранитель, 2007.

84

Как я кратко упоминал в главе 1, самое неприятное из этих последствий состоит в том, что потеря информации подразумевает увеличение энтропии, а это, в свою очередь, означает выработку тепла. Мы с Бэнском и Пескином показали, что квантовые флуктуации будут тогда превращаться в тепловые и мир почти мгновенно разогреется до невероятно высокой температуры.

85

Шоссе 101 идет вдоль всего Западного побережья США. — Примеч. перев.

86

У настоящей S-матрицы было бы бесконечное число входов и выходов (строк и столбцов), а в каждой ячейке стояло бы комплексное число.

87

Когда свет идет сквозь воду или стекло, его скорость несколько снижается.

88

Эйнштейн А. К электродинамике движущихся тел // Собрание научных трудов: В 4 т. T. 1. М., 1965. С. 7. — Примеч. перев.

89

Недавно я был сильно удивлен, обнаружив, что не все с этим согласны. В рецензии на книгу Брайана Грина «Ткань космоса» (русский перевод: Грин Брайан. Ткань космоса. Пространство, время и текстура реальности. — М.: Либроком, 2011.—Примеч. перев.) Фриман Дайсон сделал удивительное замечание: «Как консерватор, я не согласен с тем, что деление физики на отдельные теории для большого и малого неприемлемо. Я совершенно удовлетворен ситуацией, в которой мы прожили последние 80 лет с разными теориями для классического мира звезд и планет и квантового мира атомов и электронов». О чем это Дайсон думал? О том, что, подобно древним ученым, жившим до Галилея, мы должны принять две непреодолимо разделенные теории природы? Это консервативно? Или это реакционно? На мой вкус, это звучит попросту нелюбопытно.

90

Изложенное далее — это примерная реконструкция лекции, основанная на сохранившихся у меня заметках. Я допустил некоторые вольности, чтобы заменить формулы словами. Опус «Не забудьте принять антигравитационные пилюли» предназначался для научно-популярного журнала. Он так н не был доведен до конца, но его сокращенная версия легла в основу лекции, прочитанной в Сан-Франциско.

91

Космический микроволновый фон (КМФ) — излучение, которое было первоначально испущено при Большом взрыве.

92

К концу двадцатого века значительную часть величайших физиков мира звали Стивами. Среди многочисленных Стивов физики можно назвать Стива Вайнберга, Стива Хокинга, Стива Шейкера, Стива Гиддингса, Стива Чу. В конце двадцать первого века те, кто хотел стать родителями великих физиков, стали давать своим детям (и девочкам, н мальчикам) имя Стив.

93

Которую, будучи за горизонтом, император и граф никогда не увидят.

94

Айн Рэнд (Алиса Зиновьевна Розенбаум, 1905–1982) — американская писательница и философ российского происхождения. Ею создано философское направление в рамках либертарианской философии, названное объективизмом, из которого вытекает предельный индивидуализм и стремление максимально ограничить функции государства — Примеч. перев.

95