Читаем Стивен Хокинг. О дружбе и физике полностью

Теория черных дыр разрешает даже путешествия во времени. Она предсказывает, что если вы предпримете полет к черной дыре, поболтаетесь вокруг нее некоторое время, а потом вернетесь домой, то обнаружите, что вы прыгнули на несколько сотен или тысяч лет вперед по отношению к исходному времени вашего родного дома. Повторив этот маневр несколько раз, вы сможете проследить, как возвышаются и идут под уклон целые цивилизации, будете наблюдать события, происходящие с вашей планетой, как при ускоренной перемотке киноленты. Сегодня научно-фантастический мир черных дыр стал более привычным и сейчас каждый школьник знает, что пространство может быть искривленным. Но раньше любая гипотеза по поводу черных дыр казалась необычной и потрясающе заумной. И даже среди всех этих бесшабашных любителей острых ощущений Стивен выделялся своими дерзкими мыслями.

Первый вклад Стивена в физику черных дыр касался горизонта событий – ключевого понятия в определении этих экзотических объектов. Простыми словами черную дыру можно описать так: это область в пространстве, которая обладает настолько огромной гравитацией, что ничто не в состоянии выскользнуть из нее наружу. Область пространства внутри черной дыры ограничивается ее горизонтом событий. Говоря словами Роджера Пенроуза, горизонт событий черной дыры – это «самое удаленное [от центра черной дыры] местоположение, где фотоны [свет], пытающиеся покинуть дыру, втягиваются обратно силами гравитации». Название рождено земной аналогией – точно так же, как мы на нашей планете не видим Солнце после того, как оно заходит за горизонт, внешний – по отношению к черной дыре – наблюдатель не может увидеть ничего, что происходит внутри горизонта событий черной дыры.

В своих работах, посвященных черным дырам, Роджер Пенроуз облек это определение в четкую математическую форму. Его формулировка звучала разумно и вскоре стала общепринятой. Но тут на горизонте физики черных дыр появился Стивен Хокинг. Он смекнул, что горизонт событий Пенроуза есть не что иное, как, выражаясь словами Кипа [Торна], «интеллектуальный тупик».

Подход Пенроуза грешил двумя недостатками. Первый затрагивал самую суть теории относительности и касался разногласий в измерениях, проводимых разными наблюдателями. Согласно теории относительности, для различных наблюдателей изучаемые области пространства могут иметь разные размеры и выглядеть по-разному, и измеряемые промежутки времени также будут отличаться – нестыковка в данных будет зависеть от силы гравитации вблизи наблюдателей и от их движения относительно друг друга. Это может внести путаницу в анализ. Но этот недостаток можно преодолеть: исследователи могут договориться между собой и придерживаться методологии измерений, которая не будет зависеть от конкретного наблюдателя. Такой подход снимает многие неопределенности. Во-первых, он гарантирует, что разные наблюдатели будут открывать одинаковые законы и перед их взором предстанут одинаковые явления. Кроме того, это упрощает математический аппарат. И наконец, – возможно, это самое важное – благодаря этому подходу нам становится гораздо проще интерпретировать полученные уравнения. А если пользоваться определением Пенроуза, граница черной дыры для разных наблюдателей будет выглядеть по-разному. Например, искатель приключений, погружающийся в глубь черной дыры, скорее всего, увидит горизонт событий по-иному, чем более осторожный путешественник, оставшийся снаружи. И чему же в таком случае отдать предпочтение? У вас будут два разных горизонта – зависит от того, откуда смотреть.

Другая проблема, связанная с подходом Пенроуза, заключается в скачкообразном изменении параметров горизонта событий в рамках его определения. Например, если черная дыра станет больше за счет того, что на нее упадет порция нового вещества, горизонт событий внезапно увеличится в размерах. В сложных ситуациях – таких, как столкновение двух черных дыр – эти резкие изменения будут неожиданными и весьма трудными для интерпретации.

Пенроуз знал о существовании этих проблем, но не отказывался от своего определения горизонта событий. В начале 1971 года Стивен Хокинг предложил более продуктивный способ истолкования его природы. Стивен призвал рассматривать горизонт событий не как область пространства в данный момент времени,

 – как это делал Пенроуз, – а как область в пространстве-времени. Таким образом, Стивен по-новому определил горизонт событий – а именно, как границу в пространстве и во времени, за которую не могут выходить такие сигналы, как световые лучи, и не могут попасть в отдаленные области Вселенной. Он доказал математически, что благодаря такому определению устраняются оба слабых звена, имеющихся в подходе Пенроуза. Граница черной дыры будет одной и той же для всех наблюдателей, она будет меняться плавно, не испытывая никаких скачков.

Перейти на страницу:

Все книги серии Мир Стивена Хокинга

На плечах гигантов
На плечах гигантов

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. Именно эти работы и эти идеи изменили направление научной мысли, а более ранние – ознаменовали переход от Средневековья к современности.Выдержки из оригинальных текстов дополнены комментариями Стивена Хокинга, который составил также биографический очерк для каждого из авторов, чтобы читатель мог проследить глобальную эволюцию астрофизических воззрений и ход мыслей частного гения.

Елена Березанская , Коллектив авторов , сборник , Стивен Уильям Хокинг

Биографии и Мемуары / Прочее / Прочая научная литература / Газеты и журналы / Образование и наука
Теория всего. От сингулярности до бесконечности: происхождение и судьба Вселенной
Теория всего. От сингулярности до бесконечности: происхождение и судьба Вселенной

«Теория всего» – это история Вселенной, рассказанная Стивеном Хокингом в привычной – прозрачной и остроумной – манере и дополненная фантастическими снимками космического телескопа «Хаббл», от которых перехватывает дух. Иллюстрации и схемы, созданные специально для этой книги, помогут понять те самые теории и концепции, с которыми каждый день сражаются передовые ученые по всему миру.Книга объединяет семь лекций, охватывающих широкий диапазон тем: от Большого взрыва и черных дыр до теории струн. Автор описывает представления о Вселенной – от постулата о том, что Земля имеет форму шара, до теории о расширении Вселенной, основанной на недавних наблюдениях.Однако с особым азартом Стивен Хокинг рассуждает о непрекращающихся поисках теории всего, появление которой, по мнению автора, ознаменует триумф человеческого разума.Это книга для всех, кто когда-либо вглядывался в ночное небо и задавался вопросом о том, что скрывается в его чернильной синеве.

Стивен Уильям Хокинг

Физика / Образование и наука

Похожие книги

«Ахтунг! Покрышкин в воздухе!»
«Ахтунг! Покрышкин в воздухе!»

«Ахтунг! Ахтунг! В небе Покрышкин!» – неслось из всех немецких станций оповещения, стоило ему подняться в воздух, и «непобедимые» эксперты Люфтваффе спешили выйти из боя. «Храбрый из храбрых, вожак, лучший советский ас», – сказано в его наградном листе. Единственный Герой Советского Союза, трижды удостоенный этой высшей награды не после, а во время войны, Александр Иванович Покрышкин был не просто легендой, а живым символом советской авиации. На его боевом счету, только по официальным (сильно заниженным) данным, 59 сбитых самолетов противника. А его девиз «Высота – скорость – маневр – огонь!» стал универсальной «формулой победы» для всех «сталинских соколов».Эта книга предоставляет уникальную возможность увидеть решающие воздушные сражения Великой Отечественной глазами самих асов, из кабин «мессеров» и «фокке-вульфов» и через прицел покрышкинской «Аэрокобры».

Евгений Д Полищук , Евгений Полищук

Биографии и Мемуары / Документальное
Отцы-основатели
Отцы-основатели

Третий том приключенческой саги «Прогрессоры». Осень ледникового периода с ее дождями и холодными ветрами предвещает еще более суровую зиму, а племя Огня только-только готовится приступить к строительству основного жилья. Но все с ног на голову переворачивают нежданные гости, объявившиеся прямо на пороге. Сумеют ли вожди племени перевоспитать чужаков, или основанное ими общество падет под натиском мультикультурной какофонии? Но все, что нас не убивает, делает сильнее, вот и племя Огня после каждой стремительной перипетии только увеличивает свои возможности в противостоянии этому жестокому миру…

Айзек Азимов , Александр Борисович Михайловский , Мария Павловна Згурская , Роберт Альберт Блох , Юлия Викторовна Маркова

Фантастика / Биографии и Мемуары / История / Научная Фантастика / Попаданцы / Образование и наука