Черные дыры. Лекции BBC [заметки]

1

Точнее, вещество, сосредоточенное в небольшой области и закручивающееся вокруг черной дыры в центре крупной галактики.

2

«3С» означает принадлежность объекта к т. н. Третьему кембриджскому каталогу радиоисточников; «273» означает порядковый номер объекта в упорядоченном списке по величине прямого восхождения.

3

Первый квазар 3С48 был обнаружен в 1960 году.

4

То есть окружающей черную дыру сферы, или поверхность шара.

5

Сумма энтропии и информации равна нулю. Если, к примеру, мы в точности знаем положения и скорости частиц газа, заключенного в некотором объеме (то есть обладаем абсолютно полной информацией), его энтропия равна нулю. Если об этом объеме газа нам неизвестно ничего, то его энтропия максимальна, и именно в таком смысле следует понимать Стивена Хокинга.

6

Речь, разумеется, идет о чисто теоретических исследованиях.

7

На которых действие сравнимо по величине с постоянной Планка.

8

Как и выше, речь идет не о реальном физическом процессе, а о его математической модели, или о так называемом мысленном эксперименте (Gedankenexperiment), который ввел в научный оборот А. Эйнштейн.

9

Это связано с неопределенностью энергии микрообъекта в некотором ненулевом промежутке времени.

10

Согласно теории Поля Дирака два уровня атома водорода (S и P) должны иметь одинаковые энергии, однако излучательные поправки, возникающие благодаря взаимодействию между атомным электроном и вакуумом, приводят к увеличению энергии уровня S относительно уровня P примерно на 1057 МГц. Это основа современной квантовой электродинамики. См. М. О. Скалли, М. С. Зубайри. Квантовая оптика.

11

Речь идет о рождении виртуальных пар снаружи, непосредственно вблизи горизонта событий черной дыры.

12

Следует помнить, что в результате коллапса звезды может образоваться черная дыра с массой не меньше трех солнечных масс (в случае т. н. мягкого уравнения состояния вещества нейтронной звезды можно ожидать наличие черной дыры с массой больше 1,5 солнечных), все остальные гипотетические черные мини-дыры если и образуются, то с помощью каких-то других механизмов. Теоретический спектр масс черных дыр непрерывен, и могут существовать и черные дыры с массой горы, и даже черные дыры с массами в несколько десятков планковских масс (т. н. первичные черные дыры).

13

Англ. interstellar, то есть «межзвездный». Режиссер Кристофер Нолан привлек для научных консультаций на тему пространственно-временных тоннелей известного физика-теоретика Кипа Торна. Несмотря на ряд художественных гипербол, в фильме впервые правильно изображается черная дыра.

14

Эффект заключается в следующем: вблизи горизонта событий рождается виртуальная пара частицы и античастицы. Далее, если на бесконечность уходит частица, а в черную дыру соответственно попадает античастица, то масса черной дыры уменьшается, поскольку античастица обладает отрицательной энергией.

15

В некоторых т. н. пертурбативных теориях гравитации, получаемых добавлением к теории Эйнштейна поправок по кривизне в сочетании с дополнительными полями, полного «испарения» черной дыры удается избежать. Остается т. н. реликтовый остаток, и никакого информационного парадокса не возникает. Такая теория тоже может быть проверена на БАК.

16

Оригинальный текст:

Napoléon: Monsieur Laplace, on me dit que vous avez écrit ce volumineux ouvrage sur le système de l’Univers sans faire une seule fois mention de son Créateur.

Laplace: Sire, je n’ai pas eu besoin de cette hypothèse.

Есть версия, что не Бога Лаплас считал ненужной гипотезой, а его вмешательство в определенном месте. Идея такой эпизодической настройки «машины мира» принадлежит Ньютону, с которым Лаплас и был не согласен.

17

См. комментарий выше о моделях реликтовых остатков черных дыр. Black hole relics in string gravity: last stages of Hawking evaporation. S. Alexeyev et al. Class. Quant. Grav. № 19: pp. 4431–4444, 2002.

18

Идея многомировой интерпретации квантовой механики, в которой существует множество параллельных вселенных, каждая в своем состоянии, принадлежит Хью Эверетту, ученику Джона Уилера.

19

Большинство ученых придерживается мнения, что черные дыры существуют. По состоянию на 2013 год найдено 26 звездных масс – кандидатов в черные дыры, для которых выполняются все критерии, предъявляемые этим объектам общей теорией относительности. См. А. М. Черепащук. Тесные двойные звезды, 2 тт. 2013 г.

20

Общая идея такой проекции не нова и носит название «голографический принцип».

21

Опубликована в крупнейшем бесплатном архиве электронных публикаций научных статей arXiv.org (arXiv:1601.00921v1 [hepth]; 5 января 2016).

22

Департамент прикладной математики и физики, Центр математических наук, Кембридж

23

Центр фундаментальных законов природы, Гарвард

24

BMS-симметрия, названная именами ее создателей (Bondi – Metzner – Sachs) и ассоциированная с BMS-группой, была изначально предложена для изучения гравитационного излучения замкнутых систем в асимптотически плоских пространствах. Эта группа оставляет инвариантной асимптотическую форму метрики соответствующего пространства.

25

Терминология не устоялась.

26

Стивен Уильям Хокинг скончался 14 марта 2018 года. – Прим. ред.