Пульсирующая Вселенная - Николай Николаевич Горькавый

механике с самого начала существовали бросающиеся в глаза пробелы, которые просто игнорировались. Популяризаторы постоянно твердят, что квантовая механика — это что-то странное, недоступное для понимания... Чтобы все встало на свои места, достаточно признать, что во Вселенной мы существуем не в одном экземпляре. Шонов Кэрроллов бесконечно много. Как и каждого из нас. Тысячи раз в секунду во Вселенной возникают все новые и новые наши копии. Каждый раз, когда происходит квантовое событие, мир дублируется, создавая копию, в которой квантовое событие так и не произошло. В квантовой механике нет ничего мистического или необъяснимого. Это просто физика.

Вселенная. Происхождение жизни, смысл нашего существования и огромный космос

Шон Кэрролл

Знаменитый физик Шон Кэрролл в свойственной ему увлекательной манере объясняет принципы, которые лежат в основах научных революций от Дарвина до Эйнштейна, и показывает как невероятные научные открытия последнего столетия изменили наш мир. Что есть жизнь и смерть, каково наше место в этой Вселенной, как устроен мир на квантовом, космическом и человеческом уровне, как общечеловеческие ценности связаны с наукой? Четырнадцать миллиардов лет минуло с момента Большого взрыва, наблюдаемая область пространства заполнена несколькими сотнями миллиардов галактик, каждая галактика в среднем содержит сто миллиардов звезд. Человек — крошечное, незаметное существо. По сравнению со Вселенной человек еще мельче, чем атом по сравнению с Землей. Мы малы, Вселенная велика. И у нас нет инструкции для ее познания. Тем не менее мы удивительно много узнали о том, как именно устроено все вокруг.

Мир физики и физика мира. Простые законы мироздания

Джим Аль-Халили

Фантастические масштабы и диапазон тем, которыми занимается современная физика, поражают воображение. Мы знаем, из чего состоит всё (или почти всё), что нас окружает, видим невидимое, исследуем связи всех кубиков мироздания, можем проследить эволюцию Вселенной чуть ли не с момента зарождения пространства и времени, а законы физики позволяют создавать технологии, которые меняют нашу жизнь. Всё, что окружает вас в настоящий момент, всё, что создало или построило человечество, стало реальностью благодаря нашему понимаю законов природы — сил, участвующих в формировании мира и свойств материи, на которую эти силы воздействуют. Как же понять законы мира, в котором мы живем? Джим Аль-Халили — автор бестселлеров и ведущий BBC — признается в любви к физике и хочет показать, насколько она прекрасна. Прочитав эту книгу вы сможете не только понять что физики вкладывают в понятия «пространство и время», «энергия и материя», но и узнать, что ждет нас в будущем. Темная материя и энергия, мультивселенные и многое другое перестанут быть для вас пустыми словами. Познакомьтесь с рассказом о современной физике без формул и занудных объяснений!

Примечания

1

Mather J. C. and Boslough J. The very first light. Basic Books, New York, 2008.

2

Тензор — это математический объект, который является обобщением вектора. Вектор характеризуется набором координат, количество которых равно размерности пространства. При смене системы координат направление вектора меняется, а его длина остается инвариантом, то есть постоянной величиной. В тензорном анализе вектор рассматривается как тензор первого порядка. Тензор второго порядка можно представить в виде двумерной матрицы. Например, тензор второго порядка в четырехмерном пространстве задается матрицей 4  4 из 16 элементов (параметров). Тензор обладает инвариантными свойствами и не может обратиться в ноль при преобразованиях координат.

3

'tHooft G. Strange misconceptions of general relativity. https://webspace.science.uu.nl/~hooft101/gravitating_misconceptions.html, 2010.

4

Anderson Ph. W. Four last «conjectures», arXiv:1804.1118, 2018.

5

Метрический тензор второго ранга gik задает свойства четырехмерного пространства с помощью матрицы чисел 4 × 4. Когда почти все элементы матрицы состоят из нулей и только по диагонали расположены единицы, то такой тензор Минковского описывает плоское пространство, где выполняются правила школьной геометрии: сумма внутренних углов треугольника равна 180 градусам, квадрат гипотенузы равен сумме квадратов катетов и др. Эти школьные теоремы становятся неверными при искривлении пространства, когда его геометрия (углы между кривыми, объемы фигур и т. д.) начинает описываться сложным метрическим тензором. Например, треугольник, нарисованный на земном глобусе, уже не будет иметь сумму внутренних углов в 180 градусов.

6

Псевдотензор в теории Эйнштейна — это математический объект, подобный тензору, но который ведет себя при преобразованиях координат не как истинный тензор. Например, можно найти систему координат, в которой псевдотензор энергии-импульса гравитационного поля превращается в ноль во всех точках вокруг массивного тела.

7

Радиус Шварцшильда, или гравитационный радиус, — это физический параметр, который соответствует радиусу, определяющему «горизонт событий» черной дыры. Для любой массы можно вычислить такой характерный радиус (для массы Солнца он равен 3 километрам), но только в особенных случаях тело может сжаться до такой степени. Назван в честь немецкого астронома Карла Шварцшильда, который в 1916 году вычислил величину этого радиуса в рамках общей теории относительности.

8

Антропный принцип: «Мы видим Вселенную такой, потому что только в такой Вселенной мог возникнуть наблюдатель, человек».

9

Принцип общей ковариантности в теории Эйнштейна на практике выражается в том, что все уравнения теории записываются в тензорном, инвариантном виде, не зависящем от системы координат. Эйнштейн рассматривал общую теорию относительности как общековариантное, тензорное обобщение теории гравитации Ньютона. И тем страннее было обнаружить, что ключевой параметр гравитационного поля — его энергия — не может быть описан в теории Эйнштейна с помощью истинного тензора.

10

Невозможность описания гравитационной энергии с помощью истинного тензора (что называют нетензорностью энергии) отражается в том факте, что гравитационную энергию нельзя «привязать» к определенной точке пространства. В любой точке искривленного пространства, которая играет роль гравитационного поля, можно расположить свободно летящего наблюдателя, с точки зрения которого в данной точке нет никакого поля и его энергии. Следовательно, в отличие от энергии электромагнитного поля, гравитационную энергию нельзя локализовать, то есть нельзя утверждать, что в любой заданной точке вокруг массивного тела есть какая-то энергия гравитационного поля. Этот факт называется нелокализуемостью гравитационной энергии.

11

В общей теории относительности компонента g00 метрического тензора отражает замедление времени в гравитационном поле, а grr