Космические струны

Космические струны почти не связаны (или совсем не связаны) со струнами из теории струн — если не считать того, что они тоже основаны на аналогии с обычной туго натянутой веревочкой, с которой так любят играть котята. Эти струны очень плотные и либо бесконечно длинные, либо свернуты в петлю. Можете представить себе, какие сильные гравитационные поля они создают, а следовательно, с какой силой свертывают пространство.

В 1991 году Ричард Готт из Принстонского университета разработал модель машины времени, основанную на космических струнах, и великолепно описал эту модель в своей работе «Путешествие во времени в эйнштейновской вселенной» (Richard Gott, Time Travel in Einstein’s Universe).

Согласно общей теории относительности, то, что кратчайший путь между двумя точками — это прямая, не всегда справедливо. Мы можем опереться наг этот факт, чтобы проделывать различные занятные фокусы, в том числе путешествовать «быстрее света». К примеру, представьте себе, что у нас есть две космические струны, которые проходят параллельно на полпути между Землей и далекой планетой Квагнар VII.

Робо-Джефф решает, что желает как можно скорей оказаться на планете Квагнар VII. Поскольку пространство и время свертываются вокруг космических струн, получается, что быстрее огибать струну, а не лететь между струнами. Бели выстрелить лазером между струн в тот самый миг, когда Робо-Джефф стартует с Земли, его звездолет может и обогнать луч света, хотя способен разогнаться лишь до 99,9999% скорости света.

Последний пункт очень важен, поскольку световые лучи — это альфа и омега относительности. Представьте себе, что будет, если маленький братишка Робо-Джеффа Робо-Дэн отправится с Земли на Квагнар VII на очень большой скорости, но лететь он будет между струн. Он с изумлением и досадой обнаружит, что Робо-Джефф прибудет на Квагнар Vn раньше луча света. Более того, с его точки зрения, на самом деле возможно, что Робо-Джефф прибудет даже раньше, чем он (а значит, и луч света) стартует с Земли. Мы предполагаем, что это своего рода путешествие во времени — но от этого рода нам маловато пользы. Даже хотя Робо-Дэн говорит, что Робо-Джефф прибыл на Квагнар VII до того, как стартовал с Земли, ему в этом нет никакого проку. Например, Робо-Джефф не может вернуться обратно и пожать руку самому себе в прошлом, потому что к тому моменту, когда он вернется, пройдет много времени с тех пор, как он стартовал. Улавливаете?

Мы можем превратить наши космические струны в практичную машину времени, если заставим их двигаться со скоростью, близкой к скорости света. Чтобы несколько все упростить, представьте себе, что струна справа движется к Земле, а струна слева — к Квагнару VII, причем обе — с одной и той же очень высокой скоростью.

Проделаем тот же фокус, что и в разговоре о машине времени, основанной на кротовой норе. Доктор Дейв сидит посередине между двумя космическими струнами, а поскольку он не двигается, его часы идут с той же скоростью, что и часы наблюдателя на Земле.

Тут начинается самое интересное. Робо-Джефф вылетает с Земли и облетает струны против часовой стрелки. Мы уже обнаружили, что, с точки зрения наблюдателя, который пролетает между струн, Робо-Джефф прибывает раньше, чем стартовал. После чего немедленно стартует обратно.

Дальше — лучше. На обратном пути доктор Дейв видит в точности то же самое с той лишь разницей, что Робо-Джефф пролетает вокруг левой струны. И снова, с точки зрения доктора, Робо-Джефф прилетел раньше, чем улетел с Квагнара VII, а это произошло, в свою очередь, до того, как он улетел с Земли.

Повторяем: Робо-Джефф прибывает обратно на Землю до того, как улетел с нее,— с точки зрения и доктора Дейва, и, главное, населения Земли. В этом сценарии он сумеет вернуться в прошлое, пожать руку самому себе до старта на Квагнар VII и изменить историю настолько, насколько это позволят законы путешествий во времени.

Разумеется, есть несколько важных предостережений. Как и в случае машины времени, основанной на кротовой норе, нельзя отправиться в прошлое до того, как машина времени будет изобретена и создана.

Кроме того, есть одна важная физическая оговорка. Нет никаких наблюдаемых свидетельств того, что космические струны существуют на самом деле, а если они не существуют, создать их будет трудно (если вообще удастся). Во-первых, данный конкретный дизайн требует космических струн бесконечной длины, и на создание такой струны уйдет бесконечно много времени. А во-вторых, существует вполне реальная проблема — как разогнать гигантские струны почти до скорости света.

Наш вердикт: манипуляции с космическими струнами, вероятно, возможны для крайне развитых цивилизаций, но только в том случае, если космические струны уже существуют.

Так каковы же мои шансы изменить прошлое? >>

Интересуясь, как всегда, новинками техники, я кивнул и с охотой втиснулся в аппарат. Едва я там уселся, профессор захлопнул дверку. У меня зачесалось в носу — сотрясение, с каким печурка закрылась, подняло в воздух невычищенные остатки сажи, так что, втянув их с воздухом, я чихнул. В этот момент профессор включил ток. Вследствие замедления времени мой чих продолжался пять суток, и, открыв дверку, Тарантога нашёл меня почти без чувств от изнеможения.
Станислав Лем, «Звёздные дневники Ийона Тихого, Путешествие двенадцатое»

Как известно, путешествия мои нельзя расположить по порядку, так как происходили они не только в пространстве, но и во времени. Иное из них могло начаться в двадцать шестом столетии, а закончиться в двадцатом. Так что, отправляясь в путь, я уже знал о своих будущих приключениях из старинных преданий, в которых, впрочем, никогда не оказывалось ни слова правды. Читать дальше>>

Компания «ЯрАвтоЦентр» предлагает приобрести высококачественные двигатели ямз по самым низким ценам! Не верите? Тогда убедитесь в этом сами, ознакомившись с представленным на сайте yarcentr.ru ассортиментом товаров.

От мира политики в области секса обратимся к более мирской проблеме — к проблеме ночных поллюций. В викторианские времена люди знали, что они лишают жизненных сил и вредят здоровью; более того, чем же еще являются ночные поллюции, как не формой ужасной мастурбации? Некоторые страдавшие от этого, например Фрэнк Харрис (1856-1931), решили эту проблему с помощью туго обвязываемого отрезка струны, другие заклеивали провинившийся орган лейкопластырем. Некоторые доктора считали, что это отвратительное явление — результат сна на спине, и рекомендовали ложиться спать, обвязав вокруг груди полотенце и завязав его узлом на спине, чтобы предотвратить возможность нечаянно лечь навзничь. Наиболее эффективным средством было «сперматорейное кольцо» с острыми пупырышками с внутренней стороны: непосредственно перед тем как отойти ко сну его надевали на основание пениса. Любая начавшаяся эрекция заставляла человека пробудиться от жуткой боли. Что затем предлагалось делать бедолаге, непонятно.

Фрэнк Харрис – известный американский редактор, журналист и публицист

Одно из наиболее любопытных обстоятельств, связанных с сексом, касается коро, существующего в разных частях Азии. Страдающий от коро убежден, что его или ее (преимущественно его) половые органы сжимаются — понятие коро, как полагают, произошло от разных малайских и индонезийских слов, означающих «черепаха», поскольку жаргонное название кончика пениса в этой части света — «голова черепахи». Если отдельные случаи коро и происходят, они почти не отражены в документах: чаще всего коро происходит вспышками, когда сотни, если не тысячи, людей бросаются к докторам и бегут в больницы, чтобы вылечить свои пенисы (или груди, или вульвы) от съеживания, которое заметил не только пациент, но и его домашние. В наиболее серьезных случаях больной одержим мыслью, что его пенис втягивается в тело, и когда войдет туда полностью, наступит смерть. Излишне говорить, что обследующие пациентов врачи не обнаруживали никаких физиологических изменений в сомнительном пенисе, и все, что требуется излечить, — это последствия наиболее странных методов самолечения, к которым обращаются больные в попытке не дать половым органам полностью уйти в тело — вплоть до прикалывания их булавками.

Никто точно не знает, что приводит к вспышкам коро, но то, что они происходят раз в несколько лет в той или иной части Азии, — установленный факт. Более того, хотя основную часть пациентов составляют именно необразованные люди, коро затрагивают и другие слои населения. Болезнь, по всей видимости, вызывается тревогой: съеживание половых органов, конечно же, является одним из основных страхов, а тревога сама по себе нередко приводит к (временному) съеживанию пениса, таким образом наглядно «доказывая», что процесс, которого так боится больной, действительно происходит. Как только несколько человек в одной области решают, что они страдают от коро, паника распространяется, и масса других людей начинает верить, что они тоже страдают от этих симптомов — почти так же, как если один человек скажет, что он видел НЛО, неожиданно все начинают верить, что тоже их видели. В самом деле, вспышки коро имеют те же признаки шумихи вокруг НЛО.

В США в 1943 году был особенно высокий процент прогулов среди женщин, которые работали на производстве по выпуску наполнителя для огнетушителей. Когда социологи попытались выяснить причину, они узнали, что ходят упорные слухи, будто четыреххлористый углерод может привести к беременности. Это было лишь одно из многих женских оправданий на случай беременности во время ухода мужа на войну. Куда более рискованным являлось заявление женщины о том, что когда она переходила поле, откуда-то снизу выскользнула змея и вошла в нее, и потому, увы, родившийся ребенок — уменьшенная копия зла. Такова была роль змея в Эдеме, согласно Ветхому Завету в версии до 500 г. до н.э.; в более поздних версиях он только искушал Еву.

Существует древняя теория, что мысленные упражнения беременной матери могут повлиять на будущего ребенка, как и родительские эмоции во время вынашивания. Так, в Книге Бытия находим историю Иакова, который обещал присмотреть за стадами Лавана с оговоркой, что по возвращении Лавана Иаков сможет оставить себе животных пестрых, с крапинками, пятнами и т.п.

И взял Иаков свежих прутьев тополевых, миндальных и яворовых, и вырезал на них белые полосы, сняв кору до белизны, которая на прутьях, и положил прутья с нарезкою перед скотом в водопойных корытах, куда скот приходил пить, и где, приходя пить, зачинал перед прутьями. И зачинал скот перед прутьями, и рождался скот пестрый, и с крапинами, и с пятнами. И отделял Иаков ягнят и ставил скот лицом к пестрому и всему черному скоту Лаванову; и держал свои стада особо и не ставил их вместе со скотом Лавана. Каждый раз, когда зачинал скот крепкий, Иаков клал прутья в корытах пред глазами скота, чтобы он зачинал пред прутьями. А когда зачинал скот слабый, тогда он не клал. И доставался слабый скот Лавану, а крепкий Иакову. И сделался этот человек весьма, весьма богатым, и было у него множество мелкого скота [и крупного скота], и рабынь, и рабов, и верблюдов, и ослов*.

*Книга Бытия, 30:37-43.

Орсон Фаулер – американский френолог, популяризировавший восьмиугольные дома в середине XIX века

Производители полосатых простыней и не догадываются, что они, вероятно, наделали!

В XIX веке эта теория была авторитетно обнародована. Орсон Фаулер рассказывал о будущей матери, которая во время беременности смотрела на виноград, а еще на нее напал индюк; ребенок родился с «большой шарообразной опухолью, свисающей с языка и в точности напоминающей обычные виноградные гроздья, а на груди ребенка был красный нарост, в точности как борода индюка». Но могло быть и хуже. Фаулер также сообщает о ребенке, который родился с лишним большим пальцем, так что два больших пальца напоминали клешню лобстера. А произошло это потому, что будущая мать купила лобстера, которого потом украли. Одна беременная женщина по глупости пошла на рыбалку, и ее ребенок был наполовину человеком, наполовину рыбой.

Джеймс Монбоддо – шотландский судья, исследователь языковой эволюции, философ и деист

Само по себе английское выражение «lick into shape» («придать форму», дословно «вылизать форму») произошло от долго бытовавшей теории, что детеныши животных рождаются бесформенными, и их матерям приходится в буквальном смысле придавать им форму, вылизывая их. В то же время, согласно лорду Джеймсу Монбоддо (1714-1799), который придерживался также мнения, что орангутаны относятся к человеческой расе (и таким образом подготовил почву для «сэра Оран Гу-Тана» в «Мелинкорте» Пикока (1817), все человеческие дети рождаются с хвостами, которые искусно удаляют акушерки.

Множество популярных заблуждений окружает менструацию. В некоторых частях Австралии аборигены убеждены, что если мужчина пройдет рядом с менструирующей женщиной, то потеряет свою силу и преждевременно состарится. Аналогичные мифы живут и в западном обществе. Есть мороженое во время месячных рискованно, но не так ужасно, как мыть волосы. Ванна во время месячных может привести к туберкулезу. Цветы вянут, а урожай гибнет, если мимо пройдет менструирующая женщина. Однако, несмотря на это, менструальную кровь использовали в медицинских целях. Долгое время полагали, что свежая человеческая кровь действенна против проказы и что менструальная кровь подходит для этой цели лучше всего; до совсем недавнего времени больному рекомендовали примешивать немного крови к воде в ванной. Менструальной кровью также можно было вывести бородавки.

Самых невероятных теорий касательно секса и сексуальности, как вы уже поняли, неисчислимое множество, и с пугающей быстротой появляются все новые и новые. Мой обзор был совсем кратким.

Кто не мечтает зарабатывать миллионы, не отходя от своего компьютера? И, как оказывается, воплотить эту на первый взгляд несбыточную мечту в жизнь под силу каждому! Все, что для этого нужно сделать, это посетить страницу http://slotclub-casino.com/ru/playfree.html, где Вы сможете без каких-либо денежных затрат отточить навыки игры в игровые автоматы, а затем применить их во время игры на реальные деньги!

У пифагорейцев было два основных пристрастия: музыка и числа. Эти два интереса, конечно, были тесно связаны: если вы уменьшите длину вибрирующей струны наполовину, то нота, издаваемая ею, будет на октаву выше исходной; струна длиной в две трети от первоначальной выдаст кварту от первой полученной ноты, и т.д.

Артур Кёстлер – британский писатель, ставший широко известным после выхода в печать его романа «Слепящая тьма», повествующая о творившемся терроре в СССР образца 1930-х годов

В изначальной, геоцентрической космологии пифагорейцев каждая планета (включая Луну и Солнце) была заключена в сферу, центром которой была Земля; крайняя, внешняя сфера была сферой «неподвижных звезд». Каждая из этих сфер вращалась со своей скоростью и, вращаясь, звучала — каждая на собственной ноте. Здесь и берет свое начало замечательная пифагорейская теория союза музыки и математики; соотношение диаметров сфер также было важным. В 1959 году Артур Кёстлер (1905-1983) писал в своей книге «The Sleepwalkers» (Сомнамбулы):

музыкальный интервал, образуемый Землей и Луной, составлял тон; Луной и Меркурием — полутон; Меркурием и Венерой — полутон; Венерой и Солнцем — уменьшенную терцию; Солнцем и Марсом — тон; Марсом и Юпитером — полутон; Сатурном и сферой неподвижных звезд — уменьшенную терцию.

(Уран, Нептун, Плутон и астероиды были, конечно, неизвестны древним.)

Именно Иоганн Кеплер сформулировал общую теорию движения планет

С тех пор идея музыки сфер редко принималась всерьез, хотя, как отмечает Кёстлер, она часто упоминалась в поэтических текстах. Однако Иоганн Кеплер в своей ранней попытке объяснить принцип работы Солнечной системы (гелиоцентрической), по-видимому, очень верил в эту концепцию и связал ее со своей теорией, согласно которой орбиты планет связаны с пятью правильными выпуклыми многогранниками (твердыми объектами с плоскими гранями, идентичными друг другу; например у куба шесть граней с одинаковыми площадями). Таким образом, согласно системе Кеплера, вне Солнца расположены: сфера Меркурия, затем октаэдр (восемь граней), сфера Венеры, затем икосаэдр (двадцать граней), сфера Земли, затем додекаэдр (двенадцать граней), сфера Марса, затем тетраэдр (четыре грани), сфера Юпитера, затем куб (шесть граней) и наконец сфера Сатурна. Как ни странно, но система Кеплера привлекательна и достаточно точна в оценке сравнительных диаметров планетарных орбит.

Модель Солнечной системы Кеплера нашла свое отражение в модели, получившей название Кубок Кеплера

Давно ищете, где приобрести по низкой цене надежный труборез для труб в Москве? Тогда я настоятельно рекомендую Вам обратить ваше пристальное внимание на высококачественную продукцию компании «Констар».

За более полной информацией обращайтесь по адресу www.konstar.ru.

Величайший математик своего времени, чья летопись жизни является замысловатым переплетением легенд, мифов и преданий

Пифагор из Самоса (умер в 510 году до н.э.), известный каждому школьнику своим квадратом гипотенузы, основал великую математическую школу, которая занималась как практическими, так и философскими вопросами. Пифагорейское братство состояло из 600 энтузиастов, отрекшихся от мирских помыслов и посвятивших себя целиком наукам. У историков принято считать Пифагора смутной фигурой с неясной биографией (к примеру, некоторые полагают, что теорема Пифагора, скорее всего, принадлежит не легендарному Пифагору, а другому человеку с тем же именем). Тем не менее философ Порфирий спустя примерно 8оо лет после смерти ученого смог довольно подробно изложить его биографию. Многовековой славой Пифагор обязан не только математике, но и открытию законов музыки — численного соотношения интервалов гармонического ряда. Согласно легенде и по свидетельству Ямвлиха, одного из последователей Порфирия, дело было так.

А таким Пифагора изобразил на своей фреске Рафаэль Санти

Проходя мимо кузницы, Пифагор услышал звук молотов, которыми били по куску железа на наковальне — и все они, кроме одного, порождали гармоничные созвучия. Однако же он распознал в этих созвучиях октаву — если брать каждый пятый и каждый четвертый. Он осознал, что звук между четвертым и пятым (неполный четвертый, как он назовет его позже) сам является диссонансом, и все же дополняет собой величайшее созвучие из возможных.

Именно такой однострунный монохорд использовал Пифагор в своем опыте

Пифагор пошел дальше — он заметил, что интервалы между нотами, происходящими от ударов разных молотов, образуют пропорцию с тоном этих нот. Как предполагают, затем он принялся подвешивать тяжести на струнах из кишок и открыл, что то же отношение сохраняется между весом груза (или натяжением струны) и нотой, которую струна издает. А потом при помощи монохорда (это примитивный инструмент с одной струной) Пифагор продемонстрировал отношение между длиной струны и музыкальным интервалом, связав таким образом музыку с абстрактным миром чисел. Так он подтвердил свое учение, в котором утверждалось, что все явления в природе управляются законами математики.

Один из главных принципов системы Пифагора — рациональность всех числовых постоянных природы (таких, как число «пи», отношение длины круга к его диаметру); иными словами, подобные числа должны выражаться отношением двух целых, да и Вселенная, во всех своих проявлениях, может быть описана с помощью только целых чисел и дробей.

По скудным описаниям Гиппаса из Метапонта, встречающимся в анналах истории, истории воссоздали его облик

И все же Пифагор был неправ. История гласит, что Гиппас, юный ученик Пифагора, искал рациональное выражение для квадратного корня из двух, когда вдруг ему пришло в голову доказательство, что такого быть не может — то есть корень из двух иррационален. Гиппас, скорее всего, был восхищен этим фундаментальным открытием, однако Пифагор не смог признать крушение своей картины мира и, не найдя аргументов против доводов Гиппаса, устранил проблему, приказав утопить юного математика. «Отец логики и математического метода, — заявляет Саймон Сингх, — насилие предпочел поражению в науке. Непризнание Пифагором иррациональных чисел — самая постыдная ошибка и величайшая трагедия всей греческой математики. Иррациональные числа были воскрешены только после смерти Пифагора».

Братья Чудновские (Давид Вольфович и Григорий Вольфович)

Справедливости ради стоит заметить, что иррациональные числа и сейчас подвергаются тяжелым испытаниям, которые устраивают им отдельные математики. Двое русских из Нью-Йорка, братья Чудновские, уже сосчитали восемь миллиардов десятичных знаков числа «пи» и в надежде найти повторяющуюся последовательность готовы дойти до триллиона.

Верна ли теория струн, ошибочна или ни то ни другое?

Посмотрите вверх-вниз, вперед-назад, вправо-влево. По всей видимости, ничего другого пространство предложить не может. Разумеется, дополнительные измерения обладают теми же мерзкими особенностями, что и зубная фея и пиратские клады: если вы их не видели, это не значит, что их не существует.

В этой книге мы пару раз упомянули о теории струн. Казалось бы, это чуть ли не панацея от всех болячек современной физики. Теория струн предполагает, что с фундаментальной точки зрения все частицы одинаковы — всего-навсего кусочки струн. Она претендует на роль Теории Всего, а значит, если она справедлива, то общая относительность и слабые, сильные и электромагнитные силы объединятся в единую теорию. Есть надежда, что естественным следствием некоторых моделей теории струн станет исчерпывающее объяснение, что такое темная материя и темная энергия, а значит, мы сразу поймем, почему Вселенная экспоненциально расширяется.

Однако за все надо платить. Теория струн в ее нынешнем виде предполагает, будто Вселенная имеет 10 измерений плюс время.

Чтобы понять, что представляют собой дополнительные семь измерений, вообразите канатоходца под куполом цирка. Сторонний наблюдатель скажет, что движение канатоходца ограничено двумя направлениями — вперед и назад, и никаких других вариантов у него нет¹. Зритель, который смотрит представление, вероятно, даже не разглядит, есть ли у каната толщина,— а если он совсем неотесанный провинциал, поверит, будто канат имеет бесконечно малую толщину и на самом деле является одномерной структурой.

А вот у муравья, ползущего по канату, никаких подобных иллюзий нет. Он может ползти не только взад-вперед по веревке, но и вокруг каната — и это эквивалентно одному из скрытых измерений в теории струн.

Предположим, опция «вниз» не рассматривается. Будем считать, что это очень искусный канатоходец.

Некоторые измерения, вероятно все недостающие семь, весьма и весьма компактны. Вероятно, мы не замечаем этих компактных измерений, поскольку обречены плыть на трехмерной бране по Вселенной, где измерений больше.

Между тем маленькие измерения могут играть очень важную роль, поскольку главный режиссер этого спектакля — квантовая механика. Что будет, если вокруг одного из маленьких измерений обернется петля из струны? В главе 2 мы видели, что если поместить частицу в крошечную коробочку (или в крошечное измерение), частица приобретает уйму дополнительной энергии. В нормальной обстановке мы увидим выражение этой энергии — частица начнет метаться туда-сюда. Единственная сложность состоит в том, что метаться она не может. А следовательно, дополнительная энергия становится, согласно великому уравнению Е = mc², массой частицы.

Беда в том, что нужная для этого энергия примерно в 10¹⁶ раз превышают энергии, которых мы способны добиться в БАК. Иначе говоря, эту теорию, по всей видимости, нельзя проверить экспериментально, так как еще очень и очень долго у нас не будет никакой технической возможности проделать такой эксперимент.

Что бы нам ни говорили, точность научной теории никогда не удается доказать. Если мы говорим, будто теория «верна», значит, нам не удалось ее опровергнуть. Признак хорошей научной теории — то, что ее сторонники должны придумать эксперимент или несколько экспериментов, в ходе которых теория может оказаться ошибочной, но не оказывается. Концепцию «опровергаемое», ставшую основой современной науки, ввел философ Карл Поппер. Это и есть главный недостаток так называемой теории разумного замысла. Недостаточно просто провозгласить, будто ваша теория верна, даже если она объясняет все наблюдаемые на сегодня феномены. Домашнее задание: придумать тест, а в идеале — много тестов, которые ваша теория может не пройти, и если она их не пройдет, вам придется признать, что вы заблуждались. Теория разумного замысла этого не делает.

Как обстоят дела с этим у теории струн? Вспомним некоторые популярные книги, вышедшие в последние годы, с названиями вроде «Даже не ошибка» (Питер Войт) или «Упрямая физика»¹. Главная мысль обеих этих книг — что теорию струн можно привести в соответствие со стандартной моделью, причем нельзя поставить эксперимент, который бы ее опроверг. Отчасти сложность состоит в том, что единой версии теории струн не существует. Количество теорий струн на сегодняшний день колоссально — Смолин насчитывает 10 500, число настолько нелепое по размаху, что даже Знак, герой «Улицы Сезам», подумал бы о смене карьеры.

Похоже, что под теорию струн со всеми ее вариантами вполне можно подогнать любые искажения физических законов. А мы надеялись на нечто прямо противоположное. В идеале мы хотели получить фундаментальный физический закон, который не только опишет все существующие законы физики, но и не потребует для этого никакой подгонки теории.

Woit, Peter. Not Even Wrong; Smolin, Lee. The Trouble with Physics.

В результате нет никакого определенного представления о том, что такое теория струн, а следовательно — как ее проверить. Как пишет Смолин: «На сегодня нет никакой реальной возможности проделать эксперимент, который определенно подтвердил бы или опроверг какое бы то ни было конкретное предположение этой теории». Мы готовы сделать крупную ставку на то, что в обозримом будущем не будет проделан никакой опыт по исследованию количества измерений во Вселенной, так что даже если мы живем не в трехмерном мире, надо вести себя так, словно измерений именно три.

На сайте mebellavka.com.ua Вы сможете найти все, что Вас интересует по теме «стеклянные столы киев» и при желании приобрести качественную и недорогую мебель, не отходя от компьютера.

Что такое темная энергия? >>

VII. Какова форма Вселенной?

Мы придаем столько значения Ω_тот, поскольку плотность Вселенной не только говорит нам о том, как Вселенная будет развиваться, но и показывает, какой она формы.

Вот что мы имеем в виду. И Земля, и Тентакулюс VII, как мы уже говорили, занимают во Вселенной более или менее неподвижное положение. Далеко-далеко, в миллиарде световых лет от обеих планет, расположена цивилизация гиперразумных роботов кланконов под предводительством царя-астронома ХР-4. По чудесному совпадению в один прекрасный день Хаббл, ХР-4 и доктор Калачик одновременно получают изображения других двух звездных систем и измеряют угол между ними.

Погодите! При чем тут углы? Наверное, вы заметили, что, когда смотришь в ночное небо, трехмерной картины Вселенной не получается. Две соседние звезды могут быть действительно соседками, а могут оказаться рядом по случайности, потому что одна от нас далеко, а другая близко. На земле эти загадки легко решаются при помощи нашего волшебного бинокулярного зрения (благодаря тому что у нас два глаза, мы воспринимаем глубину пространства), но когда имеешь дело с далекими галактиками, то ничего не разобрать, поэтому единственное измерение, которое мы можем сделать при помощи простого наблюдения,— это угол, под которым расположены две звезды или галактики.

Продолжим наш извращенный эксперимент: все три цивилизации передают свои данные об углах друг другу. Теперь (ну, или через миллиард с чем-то лет) каждая из них знает величину внутренних углов равностороннего треугольника в пространстве.

Если нарисовать такой треугольник на листе бумаги, то заранее ясно, что каждый угол будет равен 60 градусам. Это схема того, что произошло бы в плоском мире, а мир был бы именно плоским, если бы Ω_тот составляла ровно 100%. Хорошо жить в плоских вселенных — там вполне можно положиться на интуицию.

Однако вселенная не обязательно должна быть плоской. Помните, что сказал нам Уилер, — что материя диктует пространству, как искривляться? Если Ω_тот больше, чем 100%, как это было бы, если бы во вселенной имелось гораздо больше вещества, космологи говорят, что вселенная «замкнута». На самом деле представить себе замкнутую геометрию проще простого. Она ведет себя практически как поверхность Земли. Если соединить три точки в треугольник, станет видно, что сумма его углов больше 180 градусов.

Извините за такое заумное геометрическое объяснение — просто нам хочется рассказать про наши треугольники еще одну пикантную сплетню. Возьмите галактику и поместите ее подальше от Земли в плоской вселенной, а затем (если существуют параллельные вселенные) проделайте то же самое в замкнутой вселенной. В замкнутой вселенной галактика покажется крупнее.

Пора устроить небольшой опрос. Если вселенные, в которых больше 100%, замкнутые, как вы думаете, как называются вселенные, в которых Ω_тот меньше 100% ? Если вы ответили: «Открытые», мы завтрашней же почтой вышлем вам диплом кандидата наук. Как и ожидается, открытые вселенные обладают таким качеством, что далекие объекты в них кажутся меньше, чем в плоской вселенной.

В какой же вселенной мы живем? Если верить нашим космологическим наблюдениям, то в плоской или по крайней мере в почти совсем плоской. На практике нет никакой разницы между плоской и почти плоской вселенной. Это все равно что находиться на поверхности Земли. Земля, конечно, круглая, но в повседневной жизни об этом запросто можно забыть.

Замкнутые вселенные — единственный тип вселенных, имеющий границы. Мы не хотим сказать, что можно дойти до конца такой вселенной. Просто она как сфера — если долго-долго идти по ней, то в конце концов придешь туда, откуда вышел, но ни в какую границу при этом не упрешься.

С другой стороны, плоские (и открытые) вселенные принято считать бесконечными. Объяснить, что это на самом деле значит, не так-то просто, но в этом случае края у вселенной точно нет. Кроме того, это, вероятно, означает, что вселенная именно что бесконечна — в буквальном смысле. То есть по ней можно путешествовать вечно и не побывать дважды в одном и том же месте. А может быть, и нет.

Общая теория относительности, в сущности, описывает так называемую геометрию вселенной. Если свернуть лист бумаги в трубку, он останется листом бумаги, то есть с геометрической точки зрения он по-прежнему «плоский». Все, что мы тут наговорили о треугольниках, справедливо для листа бумаги, скатанного в шар.

Не исключено, что вселенная свернута сама на себя, примерно как лист бумаги в трубку. Это называется « топология вселенной », и у нас нет ни одной физической теории, которая говорила бы, свернута вселенная или нет и если да, то как именно.

В принципе, доктор Калачик мог бы посмотреть в ночное небо и увидеть кланконскую звезду на противоположных сторонах небосвода. В 1998 году Нил Корниш из Университета штата Монтана и его сотрудники решили посмотреть, не наблюдается ли подобный феномен в виде сигналов на микроволновом уровне — то есть на уровне отголосков Большого взрыва. Нет, таких сигналов обнаружено не было. Это не означает, что вселенная не свернута, но если она свернута, то это происходит на масштабах куда дальше горизонта.

VIII. Куда расширяется Вселенная?

Может показаться, будто все эти разговоры о геометрии и динамике к делу не относятся. Однако теперь мы готовы разобраться, куда же на самом деле расширяется Вселенная. Ведав том, что общая теория относительности и наши наблюдения на этот вопрос не отвечают. Помните: физика говорит нам только о том, что происходит при определенных обстоятельствах, а не о том, как на самом деле устроена Вселенная на фундаментальном уровне. А у космологии вообще свои проблемы. Мы же в принципе наблюдаем только одну Вселенную. И если ответы вам не нравятся, вероятно, вы задаете неправильные вопросы.

Так вот, к сожалению, мы не можем дать вам определенного ответа на этот вопрос. Зато можем предоставить уйму поводов для размышления.

Переехали в новую квартиру и с ужасом обнаружили, что ванная комната пуста и необорудованна совершенно никакими удобствами? Не беда, недорогие ванны и унитазы на ванна.ру станут решением вашей проблемы. Более полную информацию Вы сможете найти на сайте интернет-магазина www.wanna.ru.

Книга-бестселлер Дэйва Джеффа и Голдберга Бломквиста

«Эта книга достойна быть в ряду таких книг о физике, как книги Перельмана и Хокинга!»

ВСЕЛЕННАЯ:

РУКОВОДСТВО

по ЭКСПЛУАТАЦИИ,

ИЛИ

Как выжить среди черных дыр, парадоксов времени

и квантовой неопределенности

Небольшое
предисловие
от
Дэйва Джеффа:

«Если бы такая книга попала мне в руки в детстве, у меня была бы другая профессия!»

«Эта книга — для тех, у кого нет специального образования, зато есть мозги и неуемное любопытство. Современная физика подана в ней как стройная система, описанная легко, весе^ ло, понятно и даже с картинками — и безо всяких формул!»

«Настоящий подарок для всех, кого интересует современная наука и ее достижения,— от любознательного старшеклассника до его любимого учителя, от студента-филолога до доктора физико-математических наук.»

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ…………………………………..10

Глава 1. СПЕЦИАЛЬНАЯ ТЕОРИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ………………………….19

I. Почему нельзя определить, с какой скоростью плывет корабль в тумане? …………………….24

Н. С какой скоростью летит луч света, если бежишь рядом с ним?……………………………..31

Ш. Если летишь в звездолете со скоростью, близкой к скорости света, какие ужасы ждут тебя по возвращении?………………………..37

IV. Можно ли развить скорость света (и поглядеть на себя в зеркало)?………………..42

V. А разве относительность не придает атомам бесконечную энергию?………………………46

Глава 2. КВАНТОВЫЕ СТРАННОСТИ……………. 54

I. Из чего состоит свет — из крошечных частиц или из большой волны?…………………………61

II. Можно ли изменить реальность, если просто смотреть на нее? …………………………..66

III. Что же такое, в самом деле, электроны, если их как следует рассмотреть?……………………. 71

IV. Не квантовая ли механика виновата в том, что я постоянно все теряю?……………………76

V. Можно ли взять и построить телепортатор, как в «Звездном пути»? …………………….. 84

VI. Если в лесу падает дерево и никто этого не слышит, производит ли оно грохот?…………………… 88

Копенгагенская интерпретация……………. 91

Причинная интерпретация. Бом-бом-бом……… 95

Интерпретация «множественных миров»…….. 98

Глава 3. СЛУЧАЙНОСТЬ………………………101

I. Если физический мир настолько непредсказуем, почему мы замечаем это далеко не всегда?……….105

II. Что такое радиоуглеродный метод датировки? …………… 114

III. А нельзя ли считать, что Господь играет со Вселенной в кости?………………………119

Глава 4. СТАНДАРТНАЯ МОДЕЛЬ ……………..130

I. Зачем нам вообще нужен ускоритель стоимостью в несколько миллиардов долларов?…………….134

II. Как открывают субатомные частицы?………..142

III. Зачем разным частицам так много разных правил? …………… 147

Гравитация………………………….148

Электромагнетизм …………………….149

Сильное взаимодействие ………………..152

Слабое взаимодействие…………………. 153

IV. Откуда же берутся эти силы?………………155

V. Почему я не могу сбросить вес (или массу) до нуля?………………………………..164

VI. Как же старина БАК, такой малюсенький» уничтожит такой большой мир? ………………170

Ультрасупермегакошмарный сценарий № 1.

Черная дыра заглатывает Землю изнутри ……………170

Ультрасупермегакошмарный сценарий № 2.

Образуются страпельки, которые затем сольются

в кристалл, отчего весь мир станет странным.

VI. Так как же сделать действующую машину времени?

Мы уже говорили, что общая теория относительности позволяет вытворять с потоком времени презабавные штуки, и даже установили несколько основных правил, которые регулируют, что машина времени может делать, а что не может. Вероятно, вам будет интересно узнать, что существуют самые настоящие физики, которые публикуют самые настоящие статьи о том, можно или нельзя сделать машину времени¹. Установив основные правила, мы наконец подходим к главному вопросу — как создать машину времени, которая не противоречит никаким нашим знаниям о физике?

Кротовые норы

Общая теория относительности показывает, что массивные тела вроде Солнца или черной дыры сворачивают пространство и время. Однако сворачивание пространства — явление локального масштаба. Мы имеем в виду примерно следующее: если взять плоский лист бумаги (плоский, то есть не свернутый) и свернуть его в трубку, крошечный муравей, ползущий по его поверхности, не поймет, свернут лист или нет.

В принципе, мы могли бы опереться на тот факт, что для того, чтобы сделать машину времени, пространство можно «сложить». Этот факт — основа идеи «кротовых нор», которая долгие годы служила фантастам верой и правдой. Кротовая нора — теоретическое решение уравнений Эйнштейна из области общей теории относительности, в которых пространство настолько искажается, что создается путь, соединяющий две потенциально далекие области пространства.

———————————————————————————————————————

¹ Не волнуйтесь, у них уже есть постоянное место работы.

———————————————————————————————————————

Издалека кротовая нора похожа на черную дыру. Если бы мы на нее посмотрели, то увидели бы сферу, сквозь которую видно другое устье кротовой норы. Однако если приблизиться к Кротовой норе, то, в отличие от черной дыры, гравитация не усиливается, и человек или звездолет может пролететь ее насквозь целым и невредимым.

У нас есть серьезные косвенные свидетельства существования черных дыр, но нет ни прямых, ни косвенных свидетельств существования кротовых нор, и, что бы ни думал и на что бы ни уповал Артур Кларк, есть подозрение, что они если и существуют, то исключительно на микроскопических масштабах. Общая теория относительности говорит нам только о том, что их существование не невероятно.

Главный сюжет — можно нырнуть в один конец кротовой норы и вынырнуть из другого, далеко-далеко. Более того, можно организовать это так, что будешь перемещаться быстрее света. На минуту забудем о том, насколько на самом деле это трудно, и укажем на некоторые очевидные детали. Хотя кажется, что кротовые норы — это отличные устройства для телепортации, не. так очевидно, что их можно использовать и как машины времени. Однако это вполне реально — вот, например, Кипу Торну из Калифорнийского технологического университета это под силу. В своей книге «Черные дыры и свертывание времени» (Kip Thome, Black Holes and Time Warps) он описывает машину времени, основанную на кротовой норе, идею которой он предложил в 1988 году вместе с двумя своими учениками — Майклом Мори и Ульви Юртсевером.

Чтобы сделать из поразительного устройства для телепортации суперпоразительную машину времени, надо сначала понять, что длина внутренней части кротовой норы никак не соотносится с тем, насколько далеко вы по ней перемещаетесь. Если бы вам нужно было пройти по кротовой норе, вы бы вышли из нее (с вашей точки зрения) очень скоро.

Поясним на конкретном примере. Мы уже познакомили вас с благоразумным (и консервативным) доктором Дейвом и склонным к авантюрам (и бесшабашным) Робо-Джеффом и рассказали об их приключениях при исследовании черных дыр. Так вот, Они снова взялись за свое — но на сей раз им удалось построить себе компактную кротовую норку, достаточно большую, чтобы сквозь нее пролез человек, но достаточно маленькую, чтобы поместить одно из ее устьев внутрь звездолета, что они и сделали. С точки зрения человека, который путешествовал по этой норе, она была длиной всего три метра, а значит, если доктор Дейв заглядывал в одно из ее устьев (которое было удобно расположено в его гостиной в нише, где раньше стоял телевизор), он видел интерьер звездолета Робо-Джеффа.

Робо-Джефф берет свой звездолет вместе с кротовой норой и 1 января 3000 года улетает со скоростью 99% скорости света. Он улетает примерно на семь световых лет от Земли, а затем возвращается — 1 января 3014 года. Если эти цифры вам уже знакомы, ничего удивительного. Мы позаимствовали их из примера про парадокс близнецов, о котором говорили в главе 1.

Вероятно, вы также вспомните, что с точки зрения Робо-Джеффа прошло только два года. Вот тут и начинаются странности. Доктор Дейв с Робо-Джеф-фом видят друг друга через кротовую нору. Интерьер черной дыры не знает, что кто-то движется. Так что если доктор Дейв посвящает ближайшие два года своей жизни тому, что наблюдает Робо-Джеффа через кротовую нору, он будет абсолютно уверен, что в 3002 году выйдет в сад и обнаружит там улыбающегося Робо-Джеффа.

А следующие 12 лет он будет разочарованно и мрачно глядеть в небеса, пока Робо-Джефф не вернется на Землю со вторым устьем кротовой норы в звездолете.

Рассмотрим вот что. Если доктор Дейв посмотрит в 3002 году в кротовую нору в своей гостиной, он увидит, как Робо-Джефф приземлится на Землю в 3014-м. Он буквально увидит будущее. Но и зто еще не все. Он способен посетить будущее — или, если уж на то пошло, Робо-Джефф способен побывать в прошлом. И кто угодно способен. Такая кротовая нора становится способом отправиться на 12 лет в прошлое, а также пройти пренебрежимо малое расстояние из гостиной доктора Дейва в его сад.

Но не забудьте, что хотя машина времени позволит вам путешествовать в прошлое, вы не сможете делать в прошлом все, что захотите, по причинам, которые мы уже обсудили. Ведь прошлое уже произошло.

Есть и другое серьезное ограничение. Нельзя вернуться в то время, когда машину времени еще не создали. Это поможет получить ответ на другой больной вопрос, который, вероятно, уже приходил вам в голову: где же хронотуристы? Почему мы их до сих пор не видели? Да потому, что еще не создали машину времени!

Такое устройство создает и некоторые другие сложности. Например, очень трудно держать кротовую нору открытой, поскольку она имеет естественную тенденцию сплющивать любую материю или энергию, которые попадают к ней внутрь (так как стенки кротовой норы притягивает друг к другу гравитация). Кротовая нора может схлопнуться, не успеем мы найти ей практическое применение. Торн предположил, что следует держать ее открытой при помощи некоей «экзотической материи», имеющей отрицательную плотность энергии. По всей видимости, при обычных обстоятельствах экзотической материи во Вселенной явно в обрез, если она вообще есть, но те же самые поля, которые заставляют черные дыры излучать, обладают именно теми качествами, которые нам так необходимы.

Не исключено, что и этого недостаточно. Одна из трудностей, возникающих в связи с моделью черных дыр, заключается в том, что она объединяет две области физики, которые мы пока что не сумели привести в соответствие,— квантовую механику и общую теорию относительности.

Вердикт: вероятно, кротовые норы годятся на роль машин времени, но остался сущий пустяк — создать кротовую нору. Возможно, они существуют на микроскопическом уровне, а возможно, и нет, но пока что нет никаких свидетельств, что во Вселенной имеются кротовые норы диаметром со звездолет, и мы абсолютно не представляем себе, как их создать. А если даже мы их сделаем, есть все основания полагать, что кротовая нора сомкнётся прежде, чем вы сквозь нее пролетите.

Космические струны >>

III. Что будет, если упадешь в черную дыру?

Весь этот разговор мы начали с одной простой целью: сделать машину времени. На первый взгляд мы далековато отклонились от темы, но нам надо было сначала поговорить о черных дырах, и в этом есть смысл. Гравитация сворачивает время, а черные дыры — щедрый источник гравитации, поэтому мы, вероятно, можем использовать черные дыры, чтобы путешествовать во времени. Хотя большинство моделей машины времени основаны не на черных дырах, они достаточно просты, чтобы мы интуитивно почувствовали, как работает искажение времени, прежде чем углубиться в гаечки, винтики и космические струны хроноинженерии.

Так что, если мы хотим построить настоящую, практичную машины времени, нам нужно не бояться испачкаться и очертя голову махнуть в одну из таких временных воронок. Для примера подумайте, что будет, если доктор Дейв и Робо-Джефф решат организовать экспедицию на Амнезию — черную дыру массой в 10 масс Солнца — под эгидой Академии злодейских исследований на Юпитере.

Доктор Дейв, самый осмотрительный (и, возможно, умный) в этой парочке, решает остаться на наблюдательном посту в Академии, а Робо-Джефф (который с очевидностью красивее подельника — на грубоватый, разбойничий, но довольно броский лад) облачается в скафандр, оснащенный радиопередатчиком и голубыми габаритными огнями.

Разумеется, из космоса Амнезию не очень-то разглядишь. Если бы был виден горизонт событий (а он, конечно, не виден), он представлял бы собой шар радиусом примерно в 30 километров. А поскольку гравитационное поле черной дыры необычайно сильно, оно искривляет свет, и доктор Дейв и Робо-Джефф видят звезды, которые находятся за Амнезией!

Разумеется, архизлодеи не станут день-деньской сидеть и любоваться Амнезией, и в конце концов Робо-Джефф катапультируется и ныряет в черную дыру. Поначалу он Почти ничего не замечает и просто летит — все быстрее и быстрее. К тому времени, когда он отлетит на расстояние примерно в 1,5 х 10¹¹ метров (это расстояние от Земли до Солнца, известное также как «астрономическая единица»), он будет падать со скоростью почти 500 тысяч километров в час.

Конечно, это головокружительная скорость, но поскольку он находится в свободном падении, то все это время будет ощущать невесомость.

Чем ближе Робо-Джефф приближается к черной ^/ дыре, тем сильнее его одолевает любопытное ощущение¹. Гравитация действует ему на ноги сильнее, чем на голову. Поначалу это кажется всего лишь слабым перекосом, но к тому времени, как Робо-Джефф оказывается примерно в 6400 километров (радиус Земли) от центра черной дыры, разница в силе тяжести, которая действует ему на голову и на ноги, будет равна всей гравитации на Земле. Как будто Робо-Джефф подвешен за макушку к подъемному крану, а ноги у него болтаются.

Приливная сила неумолимо нарастает, и чем ближе Робо-Джефф оказывается к центру черной дыры, тем сильнее его, бедолагу, вытягивает. Этот процесс астрономы прозвали «спагеттификация». Человеческое тело, если оно принадлежит Робо-Джеффу, а не Пластикмэну или мистеру Фантастику, в таких случаях не столько вытягивается, сколько ломается. Приливные силы наверняка окажутся смертельными, поскольку рекордные перегрузки при высоких ускорениях, которые в силах выдержать человек, составляют в 179 раз больше земной силы тяжести, да и то буквально на секунду (в автокатастрофе). А Робо-Джеффу придется подвергнуться таким же (и даже более сильным) перегрузкам постоянно — стоит ему лишь достигнуть 1150 километров от центра Амнезии.

Когда он приблизится к центру на 550 километров, разница в силе тяжести, действующей на ноги и на голову, станет примерно в 1500 раз больше, чем земная гравитация,— этого с избытком хватит, чтобы буквально разорвать человеческие кости.

¹ Побежали мурашки? Значит, все идет как надо.

Сами видите, путешествие во времени не назовешь увеселительной прогулкой.

Представим себе, что Робо-Джефф в детстве был пай-мальчиком и кушал много манной каши, и поэтому его кости и кибернетические суставы способны выдержать чудовищные нагрузки. Даже с этой натяжкой (простите за дурацкий каламбур) он обнаруживает, что ракетный ускоритель, который должен был вытащить его из гравитационного поля Амнезии, не запускается. Когда до центра остается всего 65 километров, Робо-Джефф начинает паниковать (сдержанно и мужественно, в стиле «где наша не пропадала») и посылает доктору Дейву в Академию злодейских исследований сигнал SOS. Однако поскольку фотоны из радиопередатчика Робо-Джеффа теряют энергию, когда движутся от центра черной дыры, доктору Дейву приходится настроить приемник на гораздо более низкую частоту, чтобы услышать, как Робо-Джефф зовет на помощь.

Слушая свое обычное радио в диапазоне FM (от 88 до 108 мегагерц), доктор Дейв обнаруживает, что хотя Робо-Джефф передает сигнал на частоте 108 мегагерц, как они и договаривались, слышно его лишь в нижней части частотного диапазона. Именно об этом феномене мы и говорили — фотоны, которые Робо-Джефф посылает в виде радиосигнала, потеряли энергию, и поэтому кажется, что частота радиосигнала ниже. Когда доктору Дейву удается наконец поймать сигнал, голос Джеффа кажется ему медленным и низким — как будто слушаешь пластинку на низкой скорости или Аманду Лир на нормальной.

Робо-Джефф падает дальше, и связь пропадает.

Хотя нормальный ракетный ускоритель парочка поставить забыла, архизлодеи все же додумались «»оснастить скафандр Робо-Джеффа упомянутыми голубыми огоньками. Они светят уже не голубым светом, а зеленоватым, затем желтоватым, а затем красным, после чего становятся невидимы невооруженным глазом. После этого доктор Дейв может наблюдать Робо-Джеффа только через инфракрасный детектор.

Примерно в 30 километрах от центра черной дыры проходит горизонт событий, и с течением времени доктор Дейв замечает, что хотя Робо-Джефф приближается все ближе к границе, откуда нет возврата, он никак не может ее пересечь. Все время кажется, что Робо-Джефф находится снаружи от черной дыры. Однако огоньки на его скафандре в конце концов уходят в инфракрасный спектр настолько, что детектор доктора Дейва их уже не видит.

С другой стороны, с точки зрения Робо-Джеффа, все, наоборот, ускоряется, и сигналы из Академии злодейских исследований доходят до него на высоких частотах. Что же происходит в тот момент, когда он пересекает горизонт событий?

Если не считать того, что Робо-Джеффа, скорее всего, давно нет в живых и теперь ему уже не вернуться, он ничего особенного не заметит. Он будет просто неумолимо падать к «сингулярности». Разумеется, оказавшись по скверную сторону от горизонта событий, он уже не может больше отправлять фотоны, а поэтому не остается никакого сценария, кроме одного — его порвет в клочки. Пусть утешается тем, что с того момента, как ему станет неприятно (когда приливные силы составят около 10 g, то есть в 10 раз больше земной гравитации), до полного разрушения пройдет около одной десятой секунды.

Однако все научные данные свидетельствуют, что это его не утешит.

А можно вернуться во времени назад и купить акции «Майкрософт»? >>