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.

Юго-восточный берег Моря Ясности: область проведения экспериментов, запланированных в рамках миссии Аполлон-17

Для многих людей высадка на Луне стала символом величайшего достижение современности, но существует и бессчетное число скептиков, которые до сих пор убеждены, что “гигантский скачек для всего человечества” – ни что иное, как часть правительственного заговора, направленного на укрепление позиций США в сфере освоения космического пространства.

Однако, на этой неделе НАСА были представлены фотографии, являющиеся наглядным и неопровержимым доказательством того, что Аполлон-11 все таки долетел до естественного спутника Земли и успешно высадился на его поверхности.
Читать дальше>>

Уровень загрязнения орбиты нашей планеты достиг критического уровня. По данным последнего отчета НАСА, Землю плотным слоем окутывает космическая свалка, на территории которой насчитывается более 370 000 объектов, которые двигаются со скоростью 9 834 м/c и непредсказуемым образом меняют траекторию своего полета при соударениях, а значит, представляют серьезную опасность не только для космонавтов, но и для обычных людей.

На данный момент из космического мусора уже сформировалось некое подобие барьера, который с большим трудом преодолевают космические аппараты. А через несколько десятилетий человечество окажется запертым внутри собственной планеты и сможет навсегда позабыть о выходе в космос. Читать дальше>>

В. Финогеев

ТЕОРИЯ МАШИНЫ ВРЕМЕНИ

УДК 115 ББК 87.21 Ф59

Впервые вниманию читателя предлагается теория машины времени. В работе излагаются принципы и физические законы, позволяющие путешествовать во времени. Излагается технология машины времени, кардинально непохожая на имеющиеся модели.

Автор раскрывает природу времени и формулирует его определение. Исследуется направление эволюции, причинности и времени.

Автор показывает, что действительная причина настоящего размещена в будущем. Будущее и прошлое являются физическими объектами. Описывается физическое содержание и локализация данных объектов, указываются пути доступа.

Книга будет интересна как специалистам, так и широкому кругу читателей.

ISBN 978-5-88149-330-1

© В. Финогеев. «Теория машины времени». 2008.

Посвящается моей матери Евгении Николаевне Финогеевой

Я хотел бы выразить благодарность Дмитрию Бирюкову за его неоценимую поддержку в появлении этого труда на свет. За тонкие, ценные замечания, улучшившие содержание и форму этой работы.

Я признателен Василию Черному за полезные беседы, которые привели к важным уточнениям. Я очень обязан: Алле Гнатюк, Светозару Антонову, Кате Сереченко, Сергею Купееву за эстетику текста и обложки.

Я благодарю мою супругу Татьяну за ее терпение и неизменную веру в мои силы, мою дочь Марину в выработке более реалистического видения, мою дочь Ирину за оригинальные комментарии и оценки, мою сестру Ирину и ее мужа Владимира за всестороннюю помощь.

| Содержание

I. Общефизические предпосылки — 5

II. Исходные принципы. Принципы инерции и инертности. Принцип причинности — 5

III. Исходная закономерность — 6

IV. Исходные условия — 7

V. Дополнительные понятия и положения — 10

VI. Предваряющие основания — 14

VII. Физический механизм хрональных перемещений — 43

VIII. Некоторые эффекты, следующие из темпорально расширенной конструкции мира — 89

IX. Некоторые проблемы изменения будущего с помощью машины времени — 122

I I. Общефизические предпосылки

1. Теория машины времени (MB) базируется на: а) физических принципах и законах, заложенных в устройство мира; б) существовании структурных уровней материальной среды и ее протяженности; в) включенности наблюдателя как макрообъекта в систему макромира; г) наличии в физическом пространстве проводящих систем; д) феномене объективного времени.

III. Исходные принципы. Принципы инерции и инертности. Принцип причинности

1. Принцип инерции применяется в теории MB в стандартной версии: как фундаментальный закон, согласно которому при отсутствии внешних воздействий или когда действующие силы взаимоуравновешены, тело сохраняет состояние своего движения или покоя относительно инерциальной системы отсчета.

Понятие инертности расширено, кроме общепринятой формулировки: инертность как свойство, благодаря которому тела по-разному изменяют состояние своего движения под действием одинаковой силы, вводится инертность как неспособность самопроизвольного преодоления собственной инерции для тел, вещества в целом, и для любого объекта, имеющего массу. Также неспособность физических полевых структур самостоятельно изменить собственные волновые характеристики (форму колебаний, фазу, поляризацию и пр.).

2. Принцип причинности в теории MB рассматривается в принятом общефизическом и эмпирическом аспекте, по которому событие-причина предшествует по времени событию-следствию. Далее вводятся более тонкие разделения причинности силовой от причинности временной.

1972 год, НАСА готовится к очередному запуску по программе Аполлон. 17 миссия должна повторить подвиг своих предшественников – высадится на Луне.

На пилотируемом космическом корабле Аполлон-17 была осуществлена последняя – шестая высадка на Луну в рамках программы НАСА Аполлон

В назначенное время Аполлон-17 отправляется в путь. Он успешно совершает полет и возвращается обратно на Землю с ценным грузом – образцом лунного грунта. Но мало кто знает, что астронавты чуть не погибли: экипаж буквально разминулся с мощнейшей солнечной вспышкой.

Луна беззащитна перед ударами Солнца: у спутника Земли нет магнитного поля, способного защитить его поверхность. Если бы губительный солнечный ветер настиг людей, когда они делали свои первые шаги по Луне, то никто бы из астронавтов не вернулся домой.

Читать дальше>>

V. Так кто же путешествует во времени правильно?

Как с этим обстоят дела в масскультуре? Книги в общем и целом прекрасно справляются с тем, чтобы все оставалось самосогласованным. Некоторые литературные произведения вроде классической «Машины времени» вообще избегают самосогласованности — повествование в них разворачивается в таком далеком будущем, что совершенно ясно: сам путешественник во времени ничего в нем изменить не мог, даже если бы хотел. Некоторые вроде «Автостопом по галактике» Дугласа Адамса настолько очевидно принадлежат к литературе абсурда, что их вообще не стоит воспринимать как истории о путешествиях во времени.

В кино и на телевидении, что характерно, дела обстоят гораздо хуже. Большинство (в числе самых очевидных примеров — и «Назад в будущее», и телешоу «Герои») исходят из того, что будущее еще не предрешено. Чушь! Конечно, предрешено, раз вы там уже побывали! Ваш главный стимул что-то предпринять в настоящем (или прошлом) определяется тем, что вы видели, какое будущее нас ждет!

Поскольку мы фанаты научной фантастики (как и обычной науки), мы не можем удержаться от того, чтобы высматривать ошибки во всех фильмах и телепередачах, где сюжет основан на путешествии во времени. Однако иногда случается, что ошибок этих нет. Именно поэтому Робо-Джефф любезно составил «Хит-парад путешествий во времени» (неполный), который вы найдете в конце этой главы. Между тем нам пора заняться разбором нескольких конкретных примеров. Тех, кто умудрился не смотреть кино и телевизор последние 30 лет, предупреждаем, что испортим им все удовольствие от дальнейшего просмотра, потому что расскажем все сюжеты.

«Футурама», сезон 4, эпизод 1. «Розвелл — это то, что хорошо кончается» (2001)

Через тысячу лет технология заметно продвинется вперед по сравнению с сегодняшним днем и люди смогут путешествовать в прошлое (непредсказуемо, однако эффективно): для этого надо поставить в микроволновку металлический предмет и при этом наблюдать взрыв сверхновой. Герои «Фу ту рамы*, в том числе Филипп Фрай, развозчик пиццы, которого заморозили на тысячу лет, и Бендер, робот с асоциальными наклонностями, путешествуют из 3001 года в 1947-й, в город Розвелл, штат Нью-Мексико. Когда они приземляются, а точнее, терпят крушение, голова Бендера отваливается от тела, и Фрай берет себе голову. Между тем тело Бендера принимают за летучую тарелку — за тот самый НЛО, о приземлении которого якобы умалчивало правительство США.

Фрай обнаруживает, что на местной военной базе находится его дедушка, и случайно убивает его. Утешая бабушку, Фрай делает вывод, что раз он до сих пор жив, значит, его бабушка ему не бабушка!

Наутро Фрай приходит к другому, еще более жуткому выводу: эта женщина — действительно его бабушка, а он, сам того не зная, стал сам себе дедушкой¹. Поскольку вмешательство в самосогласованную временную петлю невозможно, лучше сказать иначе: он всегда был сам себе дедушкой и всего лишь выполнил свои обязанности на оси времени. Однако его аморального поступка это не извиняет.

Когда герои убегают из Розвелла, голова Бендера выпадает из звездолета, и команда вынуждена бежать в свое время, в XXXI век, без нее. Фрай понимает, что она, должно быть, до сих пор лежит в пустыне (и так оно и оказалось), и команда выкапывает ее и присоединяет к телу Бендера.

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

¹К счастью, существенные подробности в мультфильме сглажены.

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

Из этого случая следуют, если вдуматься, поразительные выводы: Фрай — сам себе предок, а голова у Бендера на 1049 лет старше тела. Хотя это совершеннейшие пустяки, нет никаких научно обоснованных причин, по которым это не может быть правдой.

«Терминатор» (1985)¹

Среди самых ярких и долгожданных событий будущего — ядерная катастрофа, спровоцированная роботами, фестиваль обугленных скелетов и сверкающих металлических шасси, на котором киборги с ручными пулеметами разнесут в клочья все живое благодаря военному компьютеру Скайнету, свихнувшемуся разумному аналогу нынешнего Интернета.

Полный восторг!

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

¹ Первый фильм про Терминатора — эталон фантастического фильма про путешествия во времени. Продолжения уже не так хороши.

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

В особенности мы предвкушаем неизбежное полуреалистичное путешествие во времени. В будущем Джон Коннор возглавит восстание против воинства злобных кровожадных роботов. Джон отправит в прошлое (в наше настоящее, то есть уже прошлое — в 1984 год) своего солдата Кайла, который должен защитить его мать Сару Коннор, поскольку Скайнет послал туда своего агента, робота-убийцу¹, чтобы убить ее и не допустить рождения Джона.

Кайл, по фотографии находит Сару Коннор и изо всех сил старается защитить ее. Он влюбляется в Сару, и они зачинают ребенка — из которого вырастет Джон Коннор, предводитель восстания против роботов.

Кайл и Сара не только устраняют угрозу со стороны роботов и спасают жизнь Саре (и Джону), — Сара еще и фотографируется, чтобы впоследствии эту фотографию передали Кайлу, который снова влюбится в нее. Временная петля самосогласованна, и если бы Скайнет хотя бы ненадолго задумался над этой головоломкой, он бы сообразил, что если Джон Коннор в будущем жив, значит, в прошлом его не убили и затея была изначально обречена на провал.

Разумеется, если бы Скайнет сообразил, что вся его затея обречена на провал, он не послал бы Терминатора в прошлое, Кайл не отправился бы в прошлое следом за роботом, и Джон бы не родился. Оп-па!

Означает ли это, что человечеству придется когда-нибудь в будущем биться не на жизнь, а на смерть с мятежными роботами, возглавляемыми суперкомпьютерной сетью, которая не имеет представления о самосогласованных временных петлях? Мы полагаем, что да.

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

¹Ныне занимающего пост губернатора Калифорнии.

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

Так как же сделать действующую машину времени? >>

1. Альтернативная реальность / альтернативные вселенные.

Одна из самых очевидных трудностей, связанных с путешествием во времени, заключается в том, что оно вроде бы позволяет вам изрядно напортачить в прошлом. Например, представьте себе, что вам пришла в голову отменно дурацкая идея, скажем, убить собственного дедушку до того, как будет зачат ваш отец¹. Сможете ли вы это сделать? Что произойдет с вами впоследствии? Какое будущее вы обнаружите, когда вернетесь в настоящий момент?

Убив собственного дедушку, вы сами не сможете существовать, а значит, во-первых, у вас не получится вернуться в прошлое, а значит, некому будет убить вашего дедушку… ну и так далее.

Как же разрешить этот «парадокс дедушки»?

Что будет, если так разительно изменить прошлое, нам, вероятно, расскажет квантовая механика.

¹ Не понимаем, откуда у физиков эта навязчивая идея убить дедулю, но кто мы такие, чтобы возражать?

В главе 2 мы обсуждали интерпретацию квантовой механики Хью Эверетта и «возможные миры », в которых каждое квантовое событие порождает параллельные вселенные. Как мы видели, на микроскопическом уровне Вселенная случайна — случайна по сути своей, и никакие знания не в силах предсказать, например, распадется радиоактивный атом за данный период времени или не распадется или куда окажется направлен спин у данного электрона — вверх или вниз. Если бы мы пересмотрели кино Вселенной, как бы все было — так же или иначе? У нас нет никакой возможности это проверить.

Кажется, будто мелочи вроде спина электрона большой роли не играют, но за очень длительное время мелкие события способны изменить очень и очень многое. Вспомните старинный стишок, который приписывают Бенджамину Франклину:

Не было гвоздя — подкова пропала.

Не было подковы — лошадь захромала.

Лошадь захромала — командир убит,

Конница разбита, армия бежит.

Враг вступает в город, пленных не щадя…

Оттого что в кузнице не было гвоздя.

(Пер. С. Маршака )

Это концептуальная версия математической теории под названием « хаос ». Практически для любой системы (и история человечества не исключение) справедливо, что даже небольшое изменение на самом старте приводит к колоссальным изменениям в финале. Вероятно, вам этот закон известен также как «эффект бабочки»², согласно которому даже такое крошечное событие, как взмах крылышек бабочки, способно изменить погоду через несколько месяцев на другом краю Земли.

² Не путать с одноименным триллером о путешествии во времени!

Главное, даже если параллельные вселенные на старте практически идентичны, уже довольно скоро история в них идет по совершенно разным путям.

Та же картина — вселенные, ответвляющиеся друг от друга,— может послужить основой для путешествий во времени. Давайте посмотрим, как это разрешает «парадокс дедушки». Представьте себе, что вы путешественник во времени, живущий во вселенной Л, и вы вбили себе в голову, что должны порушить вселенную, да не просто так, а как можно зрелищнее. Вы создаете машину времени, возвращаетесь в прошлое и убиваете там своего дедушку. Поскольку в истории вселенной Л такое событие попросту невозможно, убийство должно произойти в другой вселенной — В. Если мы затем вернемся в настоящее, то, вероятно, обнаружим самого себя как он был, с теми же воспоминаниями,— только не в нашей прежней вселенной, а во вселенной В. И конечно, во вселенной В будет лишь один экземпляр нас (версия А). Второй так и не родится.

Улавливаете логику?

Модель множественных миров — основа сюжета «Назад в будущее». Это классика мирового кинематографа, так что вы, вероятно, видели этот фильм. Подросток по имени Марти возвращается в прошлое на 30 лет, непреднамеренно вмешивается в ухаживание своих родителей, а остаток фильма лихорадочно пытается загладить свои ошибки и навести порядок в своем настоящем.

Само собой, у него все получается. Но когда он возвращается в свое время, оказывается, что история мира радикально изменилась. Согласно картине возможных миров, Марти-А исчез из вселенной А и отправился в прошлое. Изменив будущее, он поспособствовал ответвлению вселенной В и вернулся в будущее вселенной В. Между тем Mapти-В, предположительно, исчез в прошлое, изменил ход времени и вернулся во вселенную С — и так далее.

В принципе, если бы Марти-Л изменил вселенную в достаточной степени, Док Браун-В (изобретатель машины времени) не изобрел бы путешествия во времени. В 1985 году Марти-Б застрял бы во вселенной В, не имея возможности отправиться в прошлое. Когда Марти-Л вернулся в настоящее, он вернулся бы во вселенную В, и там оказалось бы два Марти. А во вселенной А Марти исчез бы и не вернулся.

В модели множественных миров всегда нужно думать о том, как твои действия в прошлом влияют на будущее, даже если вам каким-то образом удалось воздержаться от убийства своих предков или других поступков, которые явно способны радикально испортить историю человечества. Даже мельчайшее бессознательное действие способно ре-рандомизировать все события в прошлом (проще говоря, запустить их по другому случайному сценарию).

В общем, «эффект бабочки» дает нам гарантию, что нет никакого сценария путешествия во времени, в котором можно изменить прошлое, не создав параллельных вселенных. Однако для нас все это всего лишь жульничество. Наблюдатель, который сидит себе в своей вселенной и никуда во времени не путешествует, увидит, как у людей появляются двойники, погибают и воскресают дедушки, а путешественники во времени возникают и исчезают. Это очень раздражает, не так ли?

Ваша любимая обожает лето, солнце и цветы? Тогда Вам просто необходимо узнать о курьерской доставке цветов от магазина «ЦВЕТМАГ». Заказ букета Вы сможете сделать, не отходя от своего компьютера, на сайте www.cvetmag.ru.

Вселенная самосогласованна >>

I. Можно ли построить вечный двигатель?

Рассмотрим старый добрый классический вечный двигатель. Это изобретение чокнутой науки представляет собой устройство, которое не растрачивает энергию, не изнашивается и работает вечно¹. Лучшие из них делают следующий шаг и неустанно вырабатывают энергию — видимо, из ничего.

Редколлегии журналов обожают получать статьи о вечных двигателях, поскольку рецензии на них пишутся на полном автопилоте. «А вот и нет, а вот и нет,— говорят рецензенты,— по закону сохранения энергии² из ничего не получится ничего!» Положим, иногда они пересказывают закон сохранения энергии своими словами, но по сути они правы: локально невозможно ни создавать, ни уничтожать энергию, а энергия в замкнутой системе может преобразовываться (например, в массу и из массы), но общая сумма должна оставаться постоянной.

¹ По крайней мере один из авторов долгое время был убежден, что Дик Кларк, ведущий телемарафонов в новогоднюю ночь,— на самом деле вечный двигатель.

² Это настолько базовый принцип, что теперь его считают первым «законом термодинамики».

Не исключено, что чокнутые профессора, мечтающие о вечном движении или генераторах энергии,— поголовно идиоты. В конце концов, человек, рассказывающий о своих планах завоевать мировое господство не просто первому встречному, а именно тому, кто способен эти планы расстроить, вполне способен и проворонить всякие мелочи вроде закона сохранения энергии. Но ведь, с другой стороны, не исключено, что чокнутый профессор обнаружит лазейку в законах, красной нитью проходящих по самой ткани пространства и времени.

Иногда чокнутого профессора и не отличишь от обычного ученого. Чтобы окончательно прояснить, что именно мы пытаемся доказать, упомянем о том, как Ричард Фейнман, который тогда работал в Калифорнийском технологическом институте, придумал очень хитроумный вечный двигатель — но с преднамеренным изъяном. Хотите, расскажем, как он был устроен? Конечно, хотите. Продемонстрировать его помогут наши славные ассистенты: позвольте представить вам парочку архизлодеев, у которых отрицательная научная харизма прямо-таки лезет из ушей,— доктора Дейва и его подельника Робо-Джеффа.

1. Доктор Дейв берет лазер и направляет его на вершину утеса, где ждет Робо-Джефф с параболической тарелкой в руках.

2. Собрав луч, Робо-Джефф превращает его свет в массу (детали опустим) при помощи великого уравнения Эйнштейна: Е = тс².

3. Робо-Джефф роняет массу с утеса. Как вы знаете, когда вы что-то роняете, то оно набирает энергию.

4. Вуаля! Когда масса долетает до низа, энергии в системе больше, чем в начале. Некоторым количеством энергии злодеи заряжают лазер, а остальную используют на что-нибудь полезное — например, заряжают лазер побольше.

Беда только в том, что такой вечный двигатель не работает, и Фейнман знал об этом с самого начала.

Нет, мы не придумали способ нарушить первый закон термодинамики, а всего лишь показали всем этим устройством, что если свет исходит от источника гравитации, он должен потерять энергию. Если направить лазерный луч снизу вверх, на утес, энергия луча наверху будет меньше, чем внизу. С другой стороны, если свет падает к Земле, то набирает энергию. Это не просто произвольная спекуляция. В 1959 году Роберт Паунд и Джордж Ребка, которые тогда работали в Гарварде, сумели измерить потерю энергии фотонов, когда фотоны летели вверх вдоль стены лаборатории Джефферсона в Гарварде — всего в 22,5 метра высотой.

Измерить эту потерю непросто. В ходе эксперимента Паунда—Ребки фотоны потеряли всего одну квадрильонную своей начальной энергии. Даже если бы мы направили лазерный луч на утес, уходивший в глубокий космос, мы бы потеряли лишь одну миллиардную его энергии. Неудивительно, что в обыденной жизни подобные явления не бросаются нам в глаза. Если бы гравитация была сильнее, она бы проявлялась гораздо заметнее, а измерить ее было бы проще.

Великолепным примером маленьких тугих тючков с гравитацией служат белые карлики. Белые карлики обладают массой примерно в миллион раз больше массы Земли, хотя размера они сравнимого, поэтому и гравитация там примерно в миллион раз сильнее. Если бы вы находились на белом карлике, то весили бы в миллион раз больше, и если бы мы были хуже воспитаны, то донимали.бы вас сальными шуточками.

Но во Вселенной есть места и с более суровыми условиями, чем белые карлики. Представьте себе, что мы стоим на поверхности крайне массивной планеты, где гравитация крайне сильна, и направляем в воздух лазерный луч. Чем выше взлетает фотон, тем больше энергии он теряет.

Теперь представьте себе, что эта планета еще и крайне компактна. В таком случае свет потеряет столько энергии, что обратится вспять и вернется на поверхность планеты. Или не вернется? Если планета и правда такая плотная, что свет не может с нее выбраться, то он, прежде всего, и вверх не поднимется. Это вроде малыша, который пытается идти вверх по эскалатору, едущему вниз. Ах, лапочка, он так старается, но неминуемо спускается все ниже и ниже. Вообще-то у такой планеты и поверхности толком не будет. Она тоже схлопнется под воздействием чудовищной гравитации, и вся планета тоже схлопнется в одну точку — в сингулярность.

Создать такую сингулярность — дело трудное. Чтобы сгенерировать подобную гравитацию с помощью нашей Земли, мы должны будем сжать ее в шарик в 7,5 миллиметра в диаметре. Даже солнце, которое массивнее Земли в триста тысяч раз, придется сжать до радиуса 3,2 километра. Это меньше Манхэттена.

Такова общая идея черной дыры — это настолько компактная система, что от нее не может убежать даже свет. Горизонт событий, точка, откуда нет возврата,— это невидимая граница между отчаянным притяжением очень сильной гравитации и билетом в один конец к центру массивного чудища. Стоит чему-нибудь — звезде, одинокому носку, ключам от машины, частице — пересечь горизонт событий, и его затянет в черную дыру. Этой алчной пасти не избежать даже фотону. Раз уж свет, оказавшись за горизонтом событий, не может оттуда вырваться, больше ничто не в силах. Не забывайте: скорость света — это вселенский предел скорости.

Путешествие во времени

Черная дыра — необходимейшее орудие в арсенале чокнутого профессора. Она пригодится для самых разных целей — в ней хорошо топить надоедливых протагонистов и прятать результаты неудавшихся биологических экспериментов. Но больше всего любому по-настоящему чокнутому профессору хочется найти применение тому, что гравитация вблизи черной дыры сворачивает время, и создать на этой основе машину времени.

Прежде чем мы разберемся, что такое черная дыра и с чем ее едят и можно ли (или нельзя) сделать из нее машину времени, давайте «вспомним» некоторые черты фотонов — частиц, которые, как мы обсудили в главе 2, составляют свет.

Как вы помните, если вы видели один фотон, значит, видели все. По сути дела, разница между ними только в том, что одни фотоны более энергичны, другие менее. Есть много свойств света, которые на первый взгляд кажутся разными, но на самом деле это разные проявления одного и того же. В случае света количество энергии фотона коррелирует с цветом светового луча. Эта взаимозависимость энергии и цвета простирается далеко за пределы видимого спектра.

В главе 2 мы также поговорили о том, что свет ведет себя как кусочки волн и чем выше энергии, тем короче длина волны. Самое главное в этом (в рамках настоящей дискуссии) — то, что, поскольку фотоны представляют собой маленькие волны, мы можем засечь время, которое требуется, чтобы два последовательных фронта волны прошли фиксированную точку,— этот интервал называется периодом волны. Помните, в главе 1 мы говорили о цезиевых часах? Теперь мы готовы рассказать вам, что мы на самом деле имели в виду. Если взять фотон, который испустил атом цезия, и измерить время между гребнями волны, то он будет вести себя как часы — одни из точнейших часов во Вселенной.

При большой длине волны (и низкой энергии) гребни движутся относительно медленно. Например, радиоволна колеблется примерно 100 раз за каждую миллионную долю секунды — но для субатомных частиц это вечность. У более коротких волн период тоже короче. Зная лишь эти несколько фактов и вооружившись нашим лазерным мысленным экспериментом, мы будем практически готовы самостоятельно открыть одно из великих достижений Эйнштейна — общую теорию относительности.

Реальны ли черные дыры или физики просто выдумали их от скуки? >>

На этой неделе учены стали свидетелями катастрофического космического катаклизма.

Черная дыра разорвала на части, а затем поглотила звезду. ‘Пищеварительный процесс’, сопровождающийся выбросами гигантского количества энергии, продолжается и по сей день.

Нужно так же отметить, что такое явление, как поглощение звездной массы черной дырой является одним из редчайших космических событий и наблюдалось при помощи мощного космического телескопа впервые.

Каждое такое поглощение сопровождается феноменом под названием релятивистская струя (relativistic jets), который заключается в высвобождении свободной энергии, испускаемой черной дырой в космическое пространство.

Релятивистские струи, известные так же как джеты – потоки плазмы, растянувшиеся на сотни тысяч световых лет, источниками которых являются активные галактики, квазары, радиогалактики и черные дыры.
Читать дальше>>

Хотя собаки и не приносят клятву верности, как это делают связывающие себя узами брака люди, но, в отличие от последних, они не нарушают ее даже после того, как их хозяева уходят из жизни.

Ярким примером собачей преданности может послужить эта душераздирающей фотографии, на которой запечатлено убитое горем животное, не желающее отходить от гроба своего хозяина.

В этом месяце в Афганистане местные ополченцы сбили военный вертолет США. Не выжил никто.
Среди убитых был и 35-летний сержант Джон Тумильсон (Jon Tumilson), на похороны которого пришло около 1500 человек, не считая одной собаки – лабрадора по кличке Хоукай (Hawkeye – пер. анг. Орлиный Глаз). Читать дальше>>