Вселенная Стивена Хокинга [заметки]
1
Впервые флуктуации, или анизотропия, реликтового микроволнового излучения были обнаружены советским проектом «Реликт». – Прим. науч. ред.
2
Телескоп как зрительную трубу первым изобрел голландский очковый мастер Иоганн Липперсгей в 1608 году, но Галилей первым направил телескоп на небо в 1609 году и использовал его для астрономических наблюдений. – Прим. перев.
3
Здесь и далее в квадратных скобках помещаются замечания переводчика, уточняющие авторский текст. – Прим. изд.
4
Это не совсем так. Внутренним строением гравитирующих тел можно пренебречь, только если распределение плотности в них сферически симметрично (то есть зависит только от расстояния до центра тела). В случае планет и Солнца все обстоит, строго говоря, иначе – эти тела как минимум слегка сплюснуты у полюсов. Например, сплюснутость Солнца – одна из причин прецессии перигелия Меркурия. У планет земной группы бывают и другие неоднородности распределения плотности. Исследования гравитационного поля Земли и других небесных тел составляют предмет отдельной области науки – гравиметрии. – Прим. перев.
5
1 миля = 1,60934 километра.
6
Гершель не составлял «каталог огромного числа звезд». Речь идет об исследовании распределения звезд в пространстве в разных направлениях на небе путем подсчетов числа звезд разного блеска в 1083 площадках по всему небу. Исследование этого распределения позволило Гершелю сделать вывод о наличии у звездной вселенной структуры, и тем он опровергнул представление о равномерном распределении звезд в пространстве, а также о том, что Солнце является частью огромной, но конечной по своим размерам звездной системы – нашей Галактики. – Прим. перев.
7
Первым, кто предположил, что некоторые туманности, видимые на небе, могут быть отдельными галактиками, был немецкий философ Иммануил Кант. Эту мысль он высказал в своем трактате, опубликованном в 1755 году. Первое надежное доказательство того, что туманность Андромеды не является частью Млечного Пути, а представляет собой другую галактику, получено эстонским астрономом Эрнстом Эпиком, который в 1918 году определил расстояние до туманности. Хаббл первым стал массово определять расстояния до галактик. – Прим. перев.
8
По-видимому, имеется в виду крупномасштабное распределение вещества, ведь распределение звезд в пространстве весьма неоднородно – большая их часть сосредоточена в звездных системах, называемых галактиками. – Прим. перев.
9
Анизотропия микроволнового реликтового излучения была открыта в 1992 году с помощью советского космического аппарата серии «Прогноз». Эксперимент назывался «Реликт». Рабочая группа в составе руководителя эксперимента И. А. Струкова, а также Д. П. Скулачева, А. А. Брюханова и М. В. Сажина в январе 1992 года на научном семинаре в ГАИШ МГУ сообщила об обнаружении анизотропии. Одновременно с этим в научный журнал «Письма в Астрономический журнал» отправили статью на русском языке, а в журнал Monthly Notices of Royal Astronomical Society – на английском. Публикация статьи в последнем журнале была задержана. В конце апреля 1992 года Дж. Смут, научный руководитель проекта DMR, установленного на космическом аппарате COBE, объявил на специальной пресс-конференции об открытии анизотропии реликтового излучения. Репортеры посвятили этому событию огромное количество статей в средствах массовой информации, назвав радиокарты COBE «ликом Господа Бога». За свою работу Дж. Смут был впоследствии удостоен Нобелевской премии. Однако первыми «лик Господа Бога» увидели все-таки советские ученые. – Прим. науч. ред.
10
Согласно актуальным наблюдательным данным, наша Вселенная состоит из обычного (барионного) вещества (4 %), темной материи (23 %) и темной энергии (73 %). Последняя, действуя как силы отталкивания, приводит к современному ускоренному расширению нашей Вселенной. – Прим. науч. ред.
11
Вообще говоря, в математике есть средства представления бесконечных чисел и выполнения некоторых операций над ними (например, так называемые трансфинитные числа). Правда, они не подходят для рассматриваемой задачи. – Прим. перев.
12
Вера автора в превалирование марксистско-ленинских идей в среде советских ученых совершенно беспочвенна. – Прим. науч. ред.
13
Речь идет о цитате из частично переведенного на русский язык романа Джойса «На помине Финнеганов». – Прим. изд.
14
Об экспериментальном открытии гравитационных волн коллаборациями LIGO и VIRGO было объявлено 11 февраля 2016 года. 14 сентября 2015 года был зарегистрирован сигнал слияния двух черных дыр двумя детекторами LIGO в Хэнфорде и Ливингстоне. В 2017 году за создание детектора гравитационных волн и экспериментальное доказательство их существования трем американским физикам – Райнеру Вайсу, Кипу Торну и Барри Бэрришу – была присуждена Нобелевская премия по физике. – Прим. перев.
15
От англ. confine – ограничивать, держать взаперти, удерживать. – Прим. изд.
16
Это крайне упрощенная мысль. – Прим. науч. ред.
17
И превращения в нейтронную звезду. – Прим. науч. ред.
18
Согласно современным представлениям коллапс звезды в черную дыру происходит, если масса звезды превышает три массы Солнца. Это так называемый предел Оппенгеймера – Волкова (см. Черепащук А. М. Тесные двойные системы. – Т. 2. – М., 2013). – Прим. науч. ред.
19
Наподобие сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути. – Прим. перев.
20
Решение уравнений Эйнштейна для сферически-симметричного распределения вещества впервые получено К. Шварцшильдом в 1916 году. Решение Шварцшильда содержит горизонт событий и центральную сингулярность. Исследованием центральной сингулярности занимались многие ученые (Э. Толмен, Л. Ландау и др.) задолго до С. Хокинга и Р. Пенроуза. – Прим. науч. ред.
21
Число кандидатов в черные дыры с надежно определенными массами достигло 26 (См.: Черепащук А. М. Тесные двойные системы. – Т. 2. – М., 2013). – Прим. науч. ред.
22
Наблюдаемые кривые вращения галактик в современных моделях объясняются наличием темной материи, часть которой могут составлять черные дыры. – Прим. науч. ред.
23
Существуют модели так называемой расширенной гравитации, в которых черная дыра «испаряется» не полностью, а до некоторого реликтового остатка. – Прим. науч. ред.
24
Возраст Вселенной – 13,7 млрд лет. – Прим. науч. ред.
25
В 2006 году Международный астрономический союз сформулировал три критерия, определяющих планету, и одному из них Плутон не соответствовал – он не расчистил свою орбиту. Сейчас Плутон считается крупнейшей карликовой планетой Солнечной системы. Кроме того, среднее расстояние от Плутона до Земли составляет 5,7 млрд километров. Расстояние от Земли до Сатурна в среднем равно 1,4 млрд километров, что ближе всего к оценке автора относительно расположения черной дыры. – Прим. пер.
26
Здесь и далее в оригинале – Плутона. См. примечание на с. 157. – Прим. изд.
27
Это только одна из возможных моделей. – Прим. науч. ред.
28
О современных представлениях о ранней Вселенной см.: Сажин М. В. Современная космология в популярном изложении (2002); Горбунов Д. С., Рубаков В. А. Введение в теорию ранней Вселенной. – Прим. науч. ред.
29
Такааки Кадзита и Артур Макдональд получили Нобелевскую премию по физике 2015 года за открытие нейтринных осцилляций, показывающих, что нейтрино имеют массу. – Прим. перев.
30
Подробно и достаточно популярно об этом говорится в книгах: Сильченко О. К. Происхождение и эволюция галактик (2017); Сурдин В. Г. Галактики (2013). – Прим. науч. ред.
31
На часть нижеследующих вопросов дает ответ теория инфляционного расширения ранней Вселенной. – Прим. науч. ред.
32
В создании и развитии теории инфляции принимали участие советские ученые А. Линде, А. Старобинский и другие. – Прим. науч. ред.
33
Согласно современным наблюдательным данным в настоящее время Вселенная также расширяется ускоренно под действием так называемой темной энергии. – Прим. науч. ред.
34
Государственный астрономический институт имени П. К. Штернберга (ГАИШ) МГУ. – Прим. изд.
35
Физический институт имени П. Н. Лебедева Российской академии наук. – Прим. изд.
36
Распространенное на Западе представление о том, что в Советском Союзе существовала цензура научных статей, совершенно неверно. Вместе с тем зарубежные журналы всячески тормозили публикацию статей советских авторов; поэтому многие открытия, совершенные советскими учеными, необоснованно приписываются западным ученым. – Прим. ред.
37
Подробно об этом см.: Хокинг С., Пенроуз Р. Природа пространства и времени, 2018. – Прим. науч. ред.
38
Современная Вселенная расширяется с ускорением. – Прим. науч. ред.
39
Анизотропия реликтового излучения впервые обнаружена советским экспериментом «Реликт» в 1992 году, а позже – подтверждена данными спутника COBE. – Прим. науч. ред.
40
Большинство современных космологов придерживаются другой интерпретации анизотропии реликтового излучения и крупномасштабной структуры Вселенной. См.: Сажин М. В. Современная космология в популярном изложении (2002); Горбунов Д. С., Рубаков В. А. Введение в теорию ранней Вселенной (2008). – Прим. науч. ред.
41
Это утверждение автора не соответствует действительности: многократно подтвержденный наблюдениями факт ускоренного расширения нашей Вселенной свидетельствует о наличии так называемой темной энергии, которая может быть описана как динамическим уравнением состояния, связывающим ее давление и плотность, так и новой фундаментальной постоянной, ассоциированной с космологической постоянной. В последнем случае космологическая постоянная не равна нулю. – Прим. науч. ред.
42
Расстояние до центра Галактики составляет около 25 тысяч световых лет, так что путь туда и обратно на скорости, близкой к скорости света, займет около 50 000 лет. – Прим. перев.
43
Жила-была леди по имени Грета. / Летала она быстрей скорости света. / Раз в среду взлетев в относительный путь, / Вернулась во вторник, чтоб лечь и уснуть. – Прим. ред.
44
На тот момент из элементарных частиц был также известен квант света – фотон, существование которого было теоретически предсказано в 1900–1917 годах Максом Планком и Альбертом Эйнштейном. Оно было подтверждено экспериментально Артуром Комптоном в 1923 году. – Прим. перев.
45
Кротовая нора, или червоточина, – это то, что соединяет между собой две неискривленные области пространства-времени. Место соединения называется собственно кротовой норой, центральный участок соединения называется горловиной кротовой норы. – Прим. науч. ред.
46
Точнее, магнитное поле – это силовое поле, действующее на движущиеся электрические заряды; магнитная составляющая электромагнитного поля. – Прим. науч. ред.
47
См.: примечание на с. 165.
48
Если точнее, то не в черную дыру, а в нейтронную звезду; соответствующий предел для коллапса в черную дыру называется предел Оппенгеймера – Волкова. – Прим. науч. ред.
49
Доклад в Овьедо (Испания) на церемонии получения премии принца Астурийского за вклад в достижение гармонии и согласия (октябрь 1989 г.). Переработан для этого издания.
50
Франкенштейн – сокращенное название романа Мэри Шелли «Франкенштейн, или Современный Прометей» (1818). Распространенное ошибочное именование чудовища, созданного в лаборатории ученым Виктором Франкенштейном из неживой материи. В романе монстр не имел имени. – Прим. пер.
51
Первоначально это эссе было прочитано перед аудиторией в мае 1992 г. в колледже Гонвилля и Киза.
52
Лекция прочитана на семинаре клуба «Сигма» в Кембриджском университете (апрель 1990 г.).
53
Пер. П. Козлова.
54
Небольшая сборная металлическая палатка.
55
Библия короля Якова – наиболее авторитетное издание этой книги на английском языке, готовившееся под патронатом Якова I и увидевшее свет в 1611 году. – Прим. изд.
56
В 1970-х годах научная группа В. Б. Брагинского в МГУ им. М. В. Ломоносова и группа Дж. Тайсона сделали аналогичные детекторы и опровергли результаты Вебера. – Прим. ред.
57
Наземная гравитационно-волновая обсерватория. – Прим. ред.
58
В 2015 и в 2017 г. усовершенствованная обсерватория LIGO зарегистрировала три гравитационных сигнала, источником которых предположительно является процесс слияния двух черных дыр с массами около 30 масс Солнца. Началась эра наблюдательной гравитационно-волновой астрономии. – Прим. ред.
59
Советские ученые пользовались теоретическими работами А. А. Фридмана (1920, 1923 г.) и имеющимися наблюдательными данными. Идеологические концепции роли не играли. – Прим. ред.
60
Лившиц и Халатников – общепризнанные мировые специалисты в области космологии и теории относительности. В своей книге «Краткая история времени» Ст. Хокинг пишет следующее: «Лифшиц и Халатников исследовали модели Вселенной, близкие к фридмановским, но при этом учли неоднородности и случайные скорости галактик в реальной Вселенной. Они показали: несмотря на то, что галактики теперь не удалялись в точности радиально друг от друга, такие модели все же могли начать свое существование со стадии Большого взрыва, хотя это было возможно только в исключительных случаях – моделях, где галактики двигались строго определенным образом. Лифшиц и Халатников заключили, что, поскольку моделей без сингулярности Большого взрыва, похожих на фридмановские, бесконечно больше, чем моделей с сингулярностью Большого взрыва, мы должны сделать вывод, что в реальности никакого Большого взрыва и не было. Позднее они поняли, что существует гораздо более общий класс «фридманоподобных» моделей с сингулярностями, где галактики не должны двигаться каким бы то ни было специальным образом, и в 1970 году отказались от своей идеи. Лифшиц и Халатников продемонстрировали, что если общая теория относительности верна, то Вселенная могла иметь сингулярность типа Большого взрыва, и в этом состоит ценность их работы». – Прим. ред.
61
До Пенроуза были хорошо известны точные решения Шварцшильда, Керра – Ньюмена и других. – Прим. ред.
62
См. прим. выше. – Прим. ред.
63
Существуют модели расширенной гравитации, в которых черная дыра испаряется не полностью, а до некоторого реликтового остатка с массой порядка десятка планковских масс. Наиболее интенсивно испаряются черные дыры малых масс, которые образовались не в результате коллапса звезд, а за счет различных процессов в ранней Вселенной. На финальных стадиях испарения, прежде чем достигнуть состояния реликтового остатка, такие черные мини-дыры могут порождать мощное излучение, продукты распада которого могут служить предметом астрономических наблюдений. – Прим. ред.
64
Или графиозом ильмовых (вязовых) – грибковой болезнью, распространенной среди деревьев этого семейства и вызывающей их усыхание. – Прим. изд.
65
The Ascent of Man (англ.). Man переводится как «человек» и «мужчина». – Прим. изд.
66
Или вариантов развития. – Прим. ред.
67
Как известно, с определенностью – то есть из наблюдательных астрономических данных – можно судить только об ускоренном расширении нашей Вселенной, которое в частном случае может описываться космологической постоянной. – Прим. ред.
68
Горизонт Коши – это поверхность, которая ограничивает область причинной предсказуемости по начальным условиям (по аналогии с дифференциальными уравнениями, т. н. «условиями Коши»), заданным на некоторой пространственноподобной трехмерной поверхности. Горизонт Коши является трехмерной поверхностью, образованной траекториями световых лучей. – Прим. ред.
69
Основоположники теории инфляции и ее модификаций – А. Гут, А. А. Старобинский, А. Д. Линде. – Прим. ред.
70
Теорию малых неоднородностей создали советские ученые: В. Муханов, А. Д. Линде, В. А. Рубаков, М. В. Сажин, А. А. Старобинский. Позже эту теорию развили в деталях в том числе и зарубежные авторы. – Прим. ред.
71
Эти различия в микроволновом фоне носят название «анизотропия реликтового излучения». Она была открыта советским космическим аппаратом «Реликт» в 1992 г. – Прим. ред.
72
Это сильно преувеличено, поскольку вопросы о подтверждении теории инфляции до сих пор остаются открытыми, хотя основные аргументы в пользу этой теории (разработанной А. Гутом, А. А. Старобинским и А. Д. Линде) очень сильны. – Прим. ред.
73
Около 20 советских рублей. В Советском Союзе подобная пластинка после 1961 года стоила 1 руб. 70 коп. – Прим. пер.
74
«Пожалуйста, порадуй меня» (англ.). Дебютная пластинка группы «Битлз». – Прим. пер.
75
Британский журналист и радиоведущий. – Прим. пер.
76
Интро́ит (от лат. introitus – вступление) – входное песнопение литургической мессы в католическом и лютеранском богослужении. – Прим. пер.
77
«Я ни о чем не жалею» (фр.) – Прим. пер.
Стивен Хокинг, величайший ученый современности, изменил наш мир. Его уход – огромная потеря для человечества. В своей финальной книге, над которой Стивен Хокинг работал практически до самого конца, великий физик делится с нами своим отношением к жизни, цивилизации, времени, Богу, к глобальным вещам, волнующим каждого из нас.
Книга представляет собой сборник эссе выдающегося физика современности Стивена Хокинга, написанных им в период с 1976 по 1992 год. Это и автобиографические очерки, и размышления автора о философии науки, о происхождении Вселенной и ее дальнейшей судьбе.
Эта книга объединила семь лекций всемирно знаменитого ученого, посвященных происхождению Вселенной и представлениям о ней - от Большого Взрыва до черных дыр и теории струн. А главное, тому, как создать на основе частных физических теорий великую объединенную теорию всего.
По Вселенной на астероиде – не может быть! Может! – не сомневаются знаменитый астрофизик Стивен Хокинг (интервью с ним читайте здесь), его дочь Люси и бывший аспирант, а ныне популяризатор науки Кристоф Гальфар, которые в сентябре 2007 года представили свою первую книгу для детей о приключениях Джорджа и его друзей во Вселенной.В этой живой и весёлой книге они рассказали о фантастически интересных предметах – черных дырах, квазарах, астероидах, галактиках и параллельных вселенных – детям. Авторы особо подчеркивают, что хотели «представить современный взгляд на космологию от Большого взрыва до настоящего времени без какой бы то ни было магии».
Природе пространства и времени, происхождению Вселенной посвящена эта научно-популярная книга знаменитого английского астрофизика Стивена Хокинга, написанная в соавторстве с популяризатором науки Леонардом Млодиновым. Это новая версия всемирно известной «Краткой истории времени», пополненная последними данными космологии, попытка еще проще и понятнее изложить самые сложные теории.
И вот – долгожданная вторая часть о приключениях Джорджа в космосе – «Джордж и сокровища Вселенной». Все те, кто прочитал научно-приключенческую повесть Стивена и Люси Хокинг «Джордж и тайны Вселенной», с нетерпением ждали продолжения: что-то станется с бесстрашными и любознательными героями дальше? Какие загадки предстоит им решить? Что нового узнать? Куда подевался тщеславный злодей доктор Линн?Во второй книге трилогии, к неразлучным друзьям Джорджу и Анни присоединяется еще один мальчик – компьютерный гений Эммет.
Начиная с довоенного детства и до наших дней — краткие зарисовки о жизни и творчестве кинорежиссера-постановщика Сергея Тарасова. Фрагменты воспоминаний — как осколки зеркала, в котором отразилась большая жизнь.
Автор книги Герой Советского Союза, заслуженный мастер спорта СССР Евгений Николаевич Андреев рассказывает о рабочих буднях испытателей парашютов. Вместе с автором читатель «совершит» немало разнообразных прыжков с парашютом, не раз окажется в сложных ситуациях.
Из этой книги вы узнаете о главных событиях из жизни К. Э. Циолковского, о его юности и начале научной работы, о его преподавании в школе.
В книге рассказывается история главного героя, который сталкивается с различными проблемами и препятствиями на протяжении всего своего путешествия. По пути он встречает множество второстепенных персонажей, которые играют важные роли в истории. Благодаря опыту главного героя книга исследует такие темы, как любовь, потеря, надежда и стойкость. По мере того, как главный герой преодолевает свои трудности, он усваивает ценные уроки жизни и растет как личность.
Со времен Макиавелли образ политика в сознании общества ассоциируется с лицемерием, жестокостью и беспринципностью в борьбе за власть и ее сохранение. Пример Вацлава Гавела доказывает, что авторитетным политиком способен быть человек иного типа – интеллектуал, проповедующий нравственное сопротивление злу и «жизнь в правде». Писатель и драматург, Гавел стал лидером бескровной революции, последним президентом Чехословакии и первым независимой Чехии. Следуя формуле своего героя «Нет жизни вне истории и истории вне жизни», Иван Беляев написал биографию Гавела, каждое событие в жизни которого вплетено в культурный и политический контекст всего XX столетия.
Автору этих воспоминаний пришлось многое пережить — ее отца, заместителя наркома пищевой промышленности, расстреляли в 1938-м, мать сослали, братья погибли на фронте… В 1978 году она встретилась с писателем Анатолием Рыбаковым. В книге рассказывается о том, как они вместе работали над его романами, как в течение 21 года издательства не решались опубликовать его «Детей Арбата», как приняли потом эту книгу во всем мире.
У вас в руках сборник рейтовских лекций Стивена Хокинга о черных дырах, прочитанных на BBC Radio 4. Трудно вообразить, кто мог бы рассказать об одних из самых загадочных космических объектов интереснее и проще, чем человек, сделавший космологию популярной наукой и отдавший многие годы изучению связанных с черными дырами эффектов. Те вопросы, которые остались без ответа, растолковал Дэвид Шукман, научный редактор BBC. Рейтовские лекции, или лекции имени лорда Джона Рейта, первого генерального директора BBC, просветителя и популяризатора, – цикл научно-популярных записей.
Фестиваль науки Starmus впервые прошел в 2011 году, и с тех пор стало традицией участие в нем ведущих ученых, знаменитостей в области космонавтики и музыки, которых объединяет страсть к популяризации знания о Земле и космосе. Учредитель фестиваля и астрофизик Гарик Исраелян создал экспертный совет, в который вошли такие замечательные личности, как астрофизик и рок-музыкант Брайан Мэй, эволюционный биолог Ричард Докинз, первооткрыватель микроволнового излучения Роберт Вильсон, теоретический физик Стивен Хокинг, космонавт Алексей Леонов, химик и лауреат Нобелевской премии Харольд Крото и другие. В этой книге собраны лекции ученых, которые многие годы работали над тем, чтобы воссоздать прошлое вселенной и представить ее структуру.
Под этой обложкой – полный текст научно-популярного бестселлера. В главе, ранее не публиковавшейся на русском языке, автор рассуждает о возможности путешествий во времени. Текст сопровождают примечания и уточнения, сообщающие о достижениях современных космологов и астрономов.
Чтобы дать верные ответы на фундаментальные вопросы о Вселенной, понадобились века и смелость нескольких ученых. Николай Коперник в трактате «О вращении небесных сфер», Галилео Галилей в «Диалоге о двух главнейших системах мира», Иоганн Кеплер в «Гармонии мира», Исаак Ньютон в «Математических началах натуральной философии» и Альберт Эйнштейн в своих многочисленных статьях о принципе относительности открыли современникам глаза на то, как устроен небесный свод и что происходит за пределами видимости телескопа.