Брайан Грин - Скрытая реальность. Параллельные миры и глубинные законы космоса
13
Алан Гут осознал бесконечную природу инфляции; Пол Стейнхард предложил её математическую реализацию в определённом контексте; Александр Виленкин описал её в самых общих терминах.
14
Термин «ячейка-вселенная» не менее наглядно изображает процесс возникновения Вселенной в объемлющей среде, заполненной инфлатоном (был предложен Аланом Гутом).
15
Ведущую роль в этих исследованиях сыграли Вячеслав Муханов, Геннадий Чибисов, Стивен Хокинг, Алексей Старобинский, Алан Гут, Co-Янг Пи, Джеймс Бардин, Пол Стейнхард и Майкл Тернер.
16
Аббревиатура от Cosmic Background Explorer. (Прим. ред.)
17
Подчеркнём, что речь идёт о фундаментальных частицах, таких как электроны и кварки, потому что у составных частиц, таких как протоны и нейтроны (состоящих из 3 кварков), значительная часть массы возникает из-за взаимодействия между конституэнтами (энергия глюонов, связывающих кварки внутри протонов и нейтронов, даёт основной вклад в массу этих составных частиц).
18
Если более точно, не сила гравитационного поля сама по себе определяет замедление времени, а величина гравитационного потенциала. Например, если вы зависните внутри сферической полости в центре массивной звезды, то не будете вообще чувствовать гравитационную силу, но поскольку вы находитесь глубоко внутри ямы гравитационного потенциала, время для вас будет течь медленнее, чем для того, кто находится за пределами звезды.
19
Перевод М. Лозинского. (Прим. перев.)
20
Этот результат (и родственные идеи) был получен рядом исследователей в различных контекстах и наиболее чётко выражен Александром Виленкиным, а также Сидни Коулменом и Фрэнком де Луччией.
21
Если хотите знать, как теория струн преодолевает проблемы, препятствовавшие предыдущим попыткам объединить гравитацию и квантовую механику, смотрите главу 6 книги «Элегантная Вселенная»; краткий обзор вопроса представлен в комментарии {31}. Если совсем коротко, то причина в том, что в отличие от частицы, которая находится в одной единственной точке, струна обладает длиной, а потому чуть растянута вдоль некоторой области пространства. В свою очередь такое растяжение ослабляет силу квантовых флуктуаций на малых расстояниях, которые и блокировали предыдущие попытки. К концу 1980-х годов появились сильные аргументы в пользу успешного объединения общей теории относительности и квантовой механики под эгидой теории струн; более поздние исследования добавили значительной убеждённости в этом вопросе (см. главу 9).
22
Если некий объект был бы по-настоящему одномерным, мы не смогли бы его видеть, потому что у него нет поверхности, от которой могли бы отражаться фотоны, и он не мог бы сам порождать фотоны посредством атомных переходов. Поэтому когда я говорю «увидеть», то подразумеваю все возможные способы наблюдения или экспериментирования, которые могли бы подтвердить пространственную протяжённость объекта. Тогда утверждение состоит в том, что любое пространственное измерение, меньшее чем разрешающая способность оборудования, не может быть обнаружено на эксперименте.
23
Более точно, та составляющая компонента Вселенной, которая наиболее существенна для нашей формы жизни, была бы разительно другой. Поскольку известные частицы и объекты, из которых они состоят — звёзды, планеты, люди и так далее, — сводятся к менее чем 5 процентам массы Вселенной, такое нарушение не будет влиять на бо́льшую часть Вселенной, по крайней мере в том, что касается её массы. Однако, если рассматривать это влияние на жизнь в привычном нам виде, разница будет огромной.
24
Существуют некоторые умеренные ограничения, которые квантовая теория поля накладывает на свои внутренние параметры. Во избежание определённых типов неприемлемого физического поведения (нарушения закона сохранения, нарушения определённых преобразований симметрии и так далее) могут накладываться ограничения на заряды (электрические, а также ядерные) частиц теории. Более того, поскольку сумма вероятностей во всех физических процессах обязана быть равной 1, массы частиц также не могут быть любыми. Но даже при этом допустимые значения характеристик частиц варьируются достаточно широко.
25
Когда говорят о центре чёрной дыры, то часто создаётся впечатление, что это некое место в пространстве. Но это не так. Центром чёрной дыры следует считать определённый момент времени. При пересечении горизонта событий чёрной дыры время и пространство (радиальное направление) меняются ролями. Если вы падаете в чёрную дыру, ваше радиальное движение являет собой движение во времени. Таким образом, вас толкает в центр чёрной дыры точно так же, как вас толкает к следующему моменту времени. В этом смысле центр чёрной дыры похож на последний момент времени.
26
По многим причинам энтропия является ключевым понятием в физике. В обсуждаемом случае энтропия используется как диагностика того, не упускает ли теория струн какую-нибудь существенную физику при описании чёрных дыр. Если бы так случилось, то результат вычислений беспорядка внутри чёрной дыры на основе струнной математики оказался бы неверным. Тот факт, что ответ точно совпадает с тем, что Бекенштейн и Хокинг вывели с помощью совсем других рассуждений, указывает на то, что теория струн успешно ухватила фундаментальное физическое описание. Это очень обнадёживающий результат. Более подробно об этом можно прочитать в книге «Элегантная Вселенная», глава 13.
27
Утверждение теории струн об успешном соединении квантовой механики и общей теории относительности основывается на множестве вычислений, а также на убедительных результатах, описанных в главе 9.
28
Можно считать это существенным обобщением результатов, затронутых в главе 4, когда различные формы дополнительных измерений могут приводить к тождественным физическим моделям.
29
Такой результат не является таинственным математическим совпадением. Наоборот, в строгом математическом смысле струны обладают высокосимметричной формой, и именно эта симметрия позволяет устранить все противоречия. Более детальное изложение содержится в комментарии {39}.
30
Первая революция началась с работ Джона Шварца и Майкла Грина 1984 года, в которых была дана современная формулировка теории струн.
31
Внимательный читатель заметит, что ломтик хлеба на самом деле трёхмерен (у него есть ширина, длина и толщина), но пусть вас это не беспокоит. Толщина хлебного ломтика напоминает, что ломтики — это визуализация больших три-бран.
32
Вы можете спросить, движется ли всё многомерное пространство. Но каким бы интересным не был этот вопрос, он, однако, не имеет отношения к нашему обсуждению.
33
Для читателей, знакомых с проблемой стрелы времени, отметим, что я предполагаю, в согласии с наблюдательными данными, что энтропия уменьшается по направлению в прошлое. Более подробное описание дано в книге «Ткань космоса», глава 6.
34
Отметим как интересную деталь, что авторы циклической модели с бранами нашли вполне утилитарное применение тёмной энергии (тёмная энергия будет подробно обсуждаться в главе 6). В последнюю фазу каждого цикла присутствие тёмной энергии в мирах на бранах гарантирует согласие с современными наблюдениями ускоряющегося расширения; в свою очередь, это ускоряющееся расширение разбавляет плотность энтропии, что даёт начало следующему космологическому циклу.
35
Одно пояснение насчёт терминологии. Бо́льшей частью в этой книге термины «космологическая постоянная» и «тёмная энергия» равнозаменяемы. Если требуется большая точность, я говорю о значении космологической постоянной для обозначения количества тёмной энергии, заполняющей пространство. Как было отмечено ранее, физики часто используют термин «тёмная энергия» более свободно, для обозначения всего, что может выглядеть (или маскироваться) как космологическая постоянная на больших временны́х интервалах, однако может медленно меняться и, следовательно, не быть постоянной на самом деле.
36
Именно так работает 3D-технология в кино: подходящим образом подбирая смещение для почти тождественных кадров, кинематографисты заставляют ваш мозг интерпретировать возникающие параллаксы как разные расстояния, создавая таким образом иллюзию ЗD-окружения.
