Маркус Чаун - Гравитация. Последнее искушение Эйнштейна

Частица света фотон не имеет внутренней массы (массы покоя), ведь, если бы она у него была, он не мог бы перемещаться со скоростью света. Его эффективная масса полностью определяется его энергией или, если точнее, энергией-импульсом.

Одна секунда дуги равна 1/60 минуты дуги, которая, в свою очередь, составляет 1/60 градуса. Соответственно, 1 секунда дуги — это 1/3600 градуса.

Луч искривляется, близ Солнца пролетая. Причина ясная: свет массой обладает.

Levenson T. The Hunt for Vulcan. — London: Head of Zeus, 2015. — P. 161.

Rosenthal-Schneider I. Reality and Scientific Truth. — Detroit: Wayne State University Press, 1981. — P. 74.

Chaplin C. My Autobiography. — London: Penguin, 2003.

Bertault S. Piaf. — New York: Harper & Row, 1972.

Pais A. «Subtle is the Lord...»: The Science and the Life of Albert Einstein. — Oxford: Oxford University Press, 1983. — P. 311–312.

Benford G. Leaping the Abyss // Reason Magazine. — April 2002 ( http://reason.com/archives/2002/04/01/leaping-the-abyss).

Wheeler J., Ford K. Geons, Black Holes & Quantum Foam. — New York: W. W. Norton, 2000.

Джона Уилера часто считают создателем термина «чёрная дыра», но на самом деле он всего лишь популяризовал его. «Осенью 1967 года [я присутствовал] на конференции по пульсарам, — писал он. — В своей речи я рассказал, что следует рассматривать возможность нахождения в центре пульсара гравитационно сколлапсировавшего объекта. Но постоянно произносить “гравитационно сколлапсировавший объект” было трудно, и мне требовалось более короткое определение. “Может, назовём его чёрной дырой?” — спросил кто-то из аудитории. Я много месяцев пытался придумать нужный термин и думал о нём постоянно — в постели, в ванне, в машине, каждую свободную секунду. Но это неожиданное предложение показалось мне отличным вариантом. Когда… 29 декабря 1967 года я выступал с более формальной лекцией для “Сигма-Фи-Бета-Каппа”, я использовал этот вариант, а затем включил его в печатную версию лекции, опубликованную весной 1968 года». Wheeler J., Ford K. Geons, Black Holes & Quantum Foam. — New York: W. W. Norton, 2000. — P. 296.

Решение Карла Шварцшильда было применимо к «невращающейся» чёрной дыре. Но все небесные тела вращаются. Тем не менее расчёт искривления пространства-времени реальной (вращающейся) чёрной дырой был осуществлён новозеландским физиком Роем Керром лишь в 1963 году, почти через полвека после публикации общей теории относительности Эйнштейна.

Вид чёрной дыры не зависит от того, из какой звезды она сформировалась. Все чёрные дыры имеют три основные характеристики: массу, скорость вращения и электрический заряд. Крупные объекты обычно обладают отрицательным и положительным зарядом в равном объёме, что делает их нейтральными, поэтому на практике можно сказать, что чёрные дыры характеризуются лишь массой и скоростью вращения. Как пишет американский физик Джон Уилер, «у чёрной дыры нет волос». Иными словами, наблюдая за её поверхностью, мы не сможем ничего выяснить о событиях, приведших к её появлению.

Изначально Шварцшильд полагал, что сингулярность находится на границе чёрной дыры. Затем оказалось, что это была всего лишь ошибка использованной им системы координат. На самом деле сингулярность располагается в самом центре чёрной дыры.

См. главу 8.

Как замечал Ричард Фейнман, с точки зрения классической физики существование атомов совершенно невозможно. Но принцип неопределённости Гейзенберга исправляет эту ситуацию. Электрон в атоме вращается вокруг ядра, как планета — вокруг Солнца. Согласно теории электромагнетизма он действует как крошечный радиопередатчик, излучающий свою орбитальную энергию в виде электромагнитных волн. Для того чтобы упасть на ядро, ему требуется меньше миллионной доли секунды, но он не делает этого, потому что квантовую волну электрона нельзя сжать до заданного небольшого объёма. С точки зрения частиц электрон, который прижимается к ядру, похож на пчелу в постоянно сжимающейся коробочке, становящуюся всё более и более агрессивной и бьющуюся о стенки коробки всё сильнее и сильнее.

Chown M. We Need to Talk About Kelvin. — London: Faber & Faber, 2010.

Принцип Паули объясняет существование различных атомов (строительных блоков Вселенной). Соответственно, именно благодаря ему наш мир так сложен и разнообразен. Согласно теории электромагнетизма, после испускания всей своей орбитальной энергии электроны атома должны переместиться на низкоэнергетическую орбиту как можно ближе к ядру. Если бы это действительно происходило, то атомы всех 92 элементов имели бы один и тот же размер и вели себя одинаково (ведь поведение атома определяется тем, как в нём организованы электроны). Согласно принципу Паули электроны занимают «ниши» вокруг ядра, а от числа электронов во внешней нише зависит то, как атом связывается с другими и формирует химические соединения.

Электроны обладают внутренним спином — свойством, аналога которому в нашем повседневном мире не существует. Электроны не вращаются, но ведут себя так, как если бы делали это. Представим, что это вращение всё же происходит. Оно имеет минимальную допустимую в природе скорость и два возможных направления вращения — по часовой стрелке и против неё (или, говоря научным языком, вверх либо вниз). Соответственно, принцип Паули допускает существование в одной точке не одного, а двух электронов, имеющих одинаковую скорость.

Почему именно электроны, а не атомные ядра противостоят гравитации в звёздах? Всё дело в том, что ядра большие и медленные, а значит, выделяют гораздо меньше энергии, чем быстро движущиеся электроны. Но почему свободные электроны вообще существуют? Обычно в холодном газе (как мы помним, в нашей звезде больше не происходят внутренние процессы) все три электрона располагаются вокруг ядра. Они находятся так близко друг к другу, что их орбиты оказываются больше, чем расстояние до ядра. Говоря научным языком, они ионизированы под давлением.

Несмотря на то что за работу над пульсарами были вручены три Нобелевские премии по физике, ни одну из них не получила первооткрывательница пульсаров Джоселин Белл.

Pratchett T. Small Gods. — London: Corgi, 2013.

Simmons D. The Fall of Hyperion. — London: Gollancz, 2005.

Термин «Большой взрыв» был впервые использован британским астрофизиком Фредом Хойлом во время радиопередачи на BBC в 1949 году. Интересно, что Хойл был одним из создателей альтернативной гипотезы (теории стационарной Вселенной) и сам в Большой взрыв не верил.