Стивен Хокинг - Черные дыры. Лекции BBC [litres]

Аннотация

Как недавно было показано, существование BMS -симметрий супертрансляции предполагает бесконечное число законов сохранения для всех гравитационных теорий в асимптотически плоских пространствах [24]. Эти законы сохранения требуют, чтобы черные дыры содержали большое количество «мягких», то есть обладающих нулевой энергией, супертрансляционных волос [25] Терминология не устоялась. . Присутствие поля Максвелла также подразумевает наличие «мягких» электрических волос; данная статья дает подробное описание этого понятия в терминах «мягких» гравитонов или фотонов на горизонте событий черной дыры. Мы показываем, что полная информация о квантовом состоянии черной дыры хранится в виде проекции на будущем горизонте этой черной дыры. Закон сохранения заряда используется для того, чтобы составить бесконечное количество точных связей между продуктами испарения черных дыр, которые обладают различными «мягкими» волосами, а в остальном идентичны. В предлагаемой работе также утверждается, что «мягкие» волосы, которые являются локализованными в пространстве на масштабах, меньше планковских, не могут быть усилены до физически реализуемого процесса. Как результат, эффективное количество «мягких» степеней свободы пропорционально площади горизонта событий в планковских единицах.

Стивен Хокинг считается одним из самых блестящих физиков-теоретиков со времен Эйнштейна.

В 1963 году, когда Стивену Хокингу был всего 21 год и он оканчивал магистратуру Кембриджского университета, врачи поставили ему диагноз «боковой амиотрофический склероз» (болезнь моторных нейронов) и прогнозировали, что едва ли он сможет прожить больше двух лет. Но он не смирился с приговором, стал блестящим исследователем, профессором колледжа Гонвилла и Киза, в течение 30 лет занимал почетную должность лукасовского профессора математики и теоретической физики, на какую в 1669 году был избран сэр Исаак Ньютон. В настоящий момент профессор Хокинг – директор по исследованиям в Центре теоретической космологии при Кембриджском университете. Он является обладателем более десятка почетных званий, удостоен ордена Кавалеров Почета (1989). Стивен Хокинг – член Лондонского королевского общества и Национальной академии наук США.

Профессор Хокинг – автор книги «Краткая история времени», которая стала мировым бестселлером, а также других научно-популярных книг и эссе. В их числе: «Кратчайшая история времени», «Черные дыры и молодые вселенные», «О Вселенной в двух словах», «Высший замысел», «Теория всего» и ряда других. Стивен Хокинг живет в Кембридже [26].

Дэвид Шукмен – редактор новостей науки службы BBC с 2003 года. В его ведении находятся также события в области экологии и окружающей среды. С его слов англоязычные слушатели и читатели узнали о последнем запуске американского космического шаттла и о новых открытиях на БАК. Дэвид, бессменный участник подготовки десятичасовых новостей BBC, является автором трех книг.

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

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

Первый квазар 3С48 был обнаружен в 1960 году.

То есть окружающей черную дыру сферы, или поверхность шара.

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.

Речь, разумеется, идет о чисто теоретических исследованиях.

На которых действие сравнимо по величине с постоянной Планка.

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.

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

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.

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

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).

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.

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.

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.