Интерстеллар: наука за кадром - Кип Торн

60

Как было сказано в примечании к главе 1, результаты этих экспериментов до сих пор не окончательно приняты научным сообществом. Прим. науч. ред.

61

Центробежная сила зависит от углового момента планеты; он является мерой ее орбитальной скорости и не меняется вдоль всей ее орбиты (см. главу 10). Изображая на рис. 17.2 зависимость силы от расстояния до Гарантюа, я считаю угловой момент планеты Миллер постоянным. Если бы он был чуть меньше взятого значения, величина центробежной силы тоже была бы повсюду меньше, две кривые на рис. 17.2 не пересекались бы и при отсутствии точек равновесия планета упала бы в черную дыру. Поэтому положение планеты Миллер на рис. 17.1 и 17.2 – ближайшее к Гаргантюа из стабильных; я выбрал его, чтобы получить максимально возможное замедление времени. Другие подробности см. в приложении «Некоторые технические примечания» в конце книги. Прим. автора.

62

Некоторые ученые высказывали предположение, что планета Миллер, находись она еще чуть ближе в горизонту событий Гаргантюа (за так называемым пределом Роша), состояла бы из неких частиц, сохранившихся с ранних стадий развития Вселенной. Прим. науч. ред.

63

Значения резонансных частот в таблице представлены в непривычных для нас единицах измерения. Чтобы преобразовать в более понятный вид, их надо умножить на скорость света в кубе и поделить на 2πGM, где π = 3,14159…, G – гравитационная постоянная Ньютона, а M – масса Гаргантюа. Этот коэффициент преобразования приблизительно равен одному колебанию в час, поэтому значение первой предсказанной частоты в таблице – примерно 0,67 колебания в час. Для скорости затухания используется тот же самый коэффициент. Прим. автора.

64

Когда в фильме «Эндюранс» находится на орбите вокруг планеты Манн, мы видим, что Гаргантюа занимает около 0,9 градуса обзора – приблизительно вдвое больше, чем Луна, если смотреть на нее с Земли. Согласно моим расчетам, это значит, что планета Манн удалена от Гаргантюа примерно на 600 радиусов черной дыры. Тогда время, необходимое, чтобы планета приблизилась к Гаргантюа, составит не менее 40 дней – это гораздо дольше, чем, судя по всему, находится на планете или рядом с ней экипаж, но вполне подходит как время полета до планеты; см. главу 7. Прим. автора.

65

Зато законы теории относительности допускают возврат во времени «обходным маневром»: улететь в космос и вернуться раньше собственного отлета. Я расскажу об этом подробнее в главе 30. Прим. автора.

66

см. главу 3, где вкратце рассказывается о постижении законов квантовой гравитации. Прим. автора.

67

Flat (англ.) – плоский, line (англ.) – линия, point (англ.) – точка, space (англ.) – пространство. Прим. ред.

68

Сила притяжения, обратно пропорциональная квадрату расстояния, обеспечивает также замкнутость траектории небесного тела, вращающегося вокруг Солнца. Если пропорцию нарушить, возможны незамкнутые траектории, полностью заполняющие пространство между двумя фиксированными окружностями в плоскости вращения. Прим. науч. ред.

69

Виллем де Ситтер (1872–1934) – нидерландский астроном. Прим. ред.

70

О квантовых флуктуациях я расскажу в главе 26, а о полях балка – в главе 25. Прим. автора.

71

Пространство анти-де-Ситтера имеет отрицательную кривизну (подобно гиперболоиду в гиперпространстве). Характеристики этого пространства также включают в себя космологическую постоянную, связанную (как полагают) с квантовыми флуктуациями вакуума. Прим. науч. ред.

72

См. [Рэндалл 2011]. Прим. автора.

73

Откуда это магическое расстояние в 0,1 миллиметра, почему не 1 километр или 1 пикометр? Я выбрал эту величину весьма произвольно. Эксперименты показывают, что приблизительно 0,1 мм – это верхний предел, до которого гравитация продолжает подчиняться закону обратных квадратов. Однако мы вполне могли бы взять и меньшее расстояние. Прим. автора.

74

Сильное растяжение объектов под действием приливных сил ученые полушутливо называют «эффект лапши» или «спагеттификация». Прим. перев.

75

Данные наблюдений прекрасно объясняются моделью, включающей в себя темную энергию и темную материю, что говорит в пользу их существования. Прим. науч. ред.

76

Gravity Recovery And Climate Experiment, совместная космическая миссия США и Германии, запущена в мае 2002 года, на 2014 год все еще ведет сбор данных. Прим. автора.

Grace (англ.) – грация, изящество. Прим. ред.

77

Gravity Field and Steady-State Ocean Circulation Explorer – «Исследователь гравитационного поля и установившихся океанских течений». Прим. автора.

78

В соответствии с законами теории относительности темная энергия, которая (предположительно) ускоряет расширение Вселенной, имеет еще одно свойство – она порождает в нашей бране огромное напряжение, будто брана – натянутый жгут. Также из релятивистских законов Эйнштейна следует: чтобы пространство – время вне AdS-бутерброда было, как мы того хотим, не искривленным, каждая ограничительная брана должна испытывать внутреннее давление, равное половине внутреннего напряжения нашей браны. В этом-то давлении и таится опасность. Прим. автора.

79

Либо коробление может привести к отклонению одной или обеих бран наружу, с высвобождением AdS-слоя. В результате ньютоновский закон обратных квадратов перестанет действовать, и все планеты разлетятся прочь от Солнца – что, возможно, не так уж пагубно для нашей Вселенной, но весьма печально для человечества. Прим. автора.

80

Значения для различных членов и прочие сведения об уравнении расписаны на остальных пятнадцати досках – все это написал за профессора я. Вы можете посмотреть фотографии всех шестнадцати досок на сайте Interstellar.withgoogle.com. Прим. автора.

81

Точнее, положения центров масс этих зеркал. Прим. автора.

82

В 1955 году Джон Уилер указал на возможность существования квантовой пены с червоточинами размером в 10–35 метра – в 10 триллионов триллионов раз меньше атома (так называемая планковская длина). Прим. автора.

83

Плита, найденная возле египетского города Розетта (Рашид); выбитый на ней текст послужил Жану-Франсуа Шампольону (1790–1832) отправной точкой для расшифровки египетских иероглифов. Прим. ред.

84

На самом деле он моделировал поведение так называемой «скалярной волны», но это несущественное уточнение. Несколько лет спустя Эндрю Абрамс и Чак Эванс из Университета Северной Каролины повторили моделирование Чоптюка с гравитационной волной и получили тот же результат – голую сингулярность. Прим. автора.

85

Израэль и Пуассон назвали эту сингулярность «сингулярностью инфляции массы», под этим именем она и известна с тех пор среди физиков. Я предпочитаю название «падающая сингулярность» и использую в этой книге его. Прим. автора.

86

Это происходит, поскольку угловой момент «Эндюранс» немного меньше, чем угловой момент планеты Манн. На рис. 27.3 «Эндюранс» поднимается на кромку кратера, а планета Манн, не дойдя до нее, по спирали движется вниз по склону (центробежные силы выталкивают ее наружу) и затем поднимается по склону гравитационной энергии, удаляясь прочь от Гаргантюа. Прим. автора.

87

Аналогия с вулканом работает благодаря следующему ключевому моменту: общая сила (гравитационная плюс центробежная), действующая на «Эндюранс», пропорциональна уклону «энергетической поверхности» (рис. 27.3 и 27.5). Сообразили? Прим. автора.

88

Сигналы, поступающие снаружи, из-за высокой скорости «Рейнджера» подвергаются доплеровскому красному смещению, которое компенсирует синее смещение, вызванное гравитационным притяжением дыры, поэтому цвета выглядят как обычно. Прим. автора.

89

Из-за аберрации звездного света. Прим. автора.

90

На рис. 29.7 Купер перевернут так, что его взгляд обращен к макушке Мёрф, как на рис. 29.6. Это значит, что на изображениях 2–5 Мёрф тоже должна быть перевернута. Однако если бы на четырех изображениях она была перевернута, а на двух нет, это запутало бы кинозрителя, поэтому здесь, как и в фильме, все изображения показаны неперевернутыми. Прим. автора.