Интерстеллар: наука за кадром - Кип Торн

Meier, D. L. (2012). Black Hole Astrophysics: The Engine Paradigm (Springer Verlag, Berlin).

Merritt D. (2013). Dynamics and Evolution of Galactic Nuclei (Princeton University Press, Princeton, New Jersey).

Nahin, P. J. (1999). Time Machines: Time Travel in Physics, Metaphysics and Science Fiction, 2nd edition (Springer Verlag, New York).

Obst, L. (1996). Hello, He Lied: & Other Truths from the Hollywood Trenches (Little, Brown, Boston).

Obst, L. (2013). Sleepless in Hollywood: Tales from the New Abnormal in the Movie Business (Simon & Schuster, New York).

O’Neill, G. K. (1978). The High Frontier: Human Colonies in Space (William Morrow, New York; 3rd edition published by Apogee Books, 2000).

Paczynski, B., and Wiita, P. J. (1980). “Thick Accretion Disks and Supercritical Luminosities,” Astronomy and Astrophysics, 88, 23–31.

Panek, R. (2011). The 4 % Universe: Dark Matter, Dark Energy, and the Race to Discover the Rest of Reality (Houghton Mifflin Harcourt, New York).

Perryman, M. (2011). The Exoplanet Handbook (Cambridge University Press, Cambridge, England).

Pineault, S., and Roeder, R. C. (1977a). “Applications of Geometrical Optics to theKerr Metric. I. Analytical Results,” Astrophysical Journal, 212, 541–549.

Pineault, S., and Roeder, R. C. (1977b). “Applications of Geometrical Optics to the Kerr Metric. II. Numerical Results,” Astrophysical Journal, 213, 548–557.

Poisson, E., and Israel, W. (1990). “Internal Structure of Black Holes,” Physical Review D, 41, 1796–1809.

Rees, M., ed. (2005). Universe: The Definitive Visual Guide (Dorling Kindersley, New York).

Schutz, B. (2003). Gravity from the Ground Up: An Introductory Guide to Gravity and General Relativity (Cambridge University Press, Cambridge, England).

Schutz, B. (2009). A First Course in General Relativity, 2nd edition (Cambridge University Press, Cambridge, England).

Singh, P. S. (2004). Big Bang: The Origin of the Universe (HarperCollins, New York).

Shostak, S. (2009). Confessions of an Alien Hunter: A Scientist’s Search for Extraterrestrial Intelligence (National Geographic, Washington, DC).

Stewart, I. (2002). The Annotated Flatland: A Romance of Many Dimensions (Basic Books, New York).

Teo, E. (2003). “Spherical Photon Orbits Around a Kerr Black Hole,” General Relativity and Gravitation, 35, 1909–1926.

Thorne, K. S. (2003). “Warping Spacetime,” in The Future of Theoretical Physics and Cosmology: Celebrating Stephen Hawking’s 60th Birthday, edited by G. W. Gibbons, S. J. Rankin, and E.P. S. Shellard (Cambridge University Press, Cambridge, England), Chapter 5, pp. 74–104.

Toomey, D. (2007). The New Time Travelers: A Journey to the Frontiers of Physics (W. W. Norton, New York).

Visser, M. (1995). Lorentzian Wormholes: From Einstein to Hawking (American Institute of Physics, Woodbury, New York).

Vilenkin, A. (2006). Many Worlds in One: The Search for Other Universes (Hill and Wang, New York).

Wheeler, J. A., and Ford, K.(1998). Geons, Black Holes and Quantum Foam: A Life in Physics (W. W. Norton, New York).

Will, C. M. (1993). Was Einstein Right? Putting General Relativity to the Test (Basic Books, New York).

Witten, E. (2000). “The Cosmological Constant from the Viewpoint of String Theory,” доступно по адресу arxiv.org/abs/hep-ph/0002297.

Yang, H., Zimmerman, A., Zenginoglu, A., Zhang, F., Berti, E., and Chen, Y. (2013). “Quasinormal Modes of Nearly Extremal Kerr Spacetimes: Spectrum Bifurcation and Power-Law Ringdown,” Physical Review D, 88, 044047.

Сноски

1

Непереведенное (а может, непереводимое) название фильма буквально означает «Межзвездный». Прим. ред.

2

Англ. wormhole; среди российских физиков также в ходу термины «кротовая нора» и «кротовина». Прим. перев.

3

Дыра названа в честь отличающегося гигантскими размерами и прожорливостью героя романа французского писателя Франсуа Рабле (1494–1553). В одном из ранних вариантов сценария дыр было две – Гаргантюа и Пантагрюэль. Прим. ред.

4

Для краткости все интерпретации и экстраполяции Кипа Торна, призванные объяснить научные аспекты фильма, мы будем называть Кип-версией. Прим. ред.

5

Flashdance, режиссер Эдриан Лайн, 1983. The Fisher King, режиссер Терри Гиллиам, 1991. Contact, режиссер Роберт Земекис, 1997. How to Lose a Guy in 10 Days, режиссер Дональд Перти, 2003. В двух последних играл Мэттью Макконахи. Прим. ред.

6

The Perils of Pauline – название двух сериалов (1914, 1933) и двух фильмов (1947, 1967), над героинями которых то и дело нависает новая опасность. Прим. перев.

7

Краткое название Калифорнийского технологического института. Прим. ред.

8

Big Bang, дословно – «Большой бабах». Прим. перев.

9

Введите в поисковике Google «gravitational waves from the big bang» («гравитационные волны большого взрыва») или «CMB polarization» («поляризация реликтового излучения»), чтобы прочитать об этом потрясающем открытии, сделанном в марте 2014 года. Некоторые подробности я раскрою в конце главы 16. Прим. автора.

В марте 2014 года действительно было заявлено о детектировании ненулевых возмущений реликтового излучения, но ряд авторов оспорили результаты эксперимента. Одним из основных контраргументов было игнорирование вклада эффектов межзвездной пыли. Прим. науч. ред.

10

Световой год – это расстояние, которое свет преодолевает за один год: около ста триллионов километров. Прим. автора.

11

Выражаясь более научно, ее масса в миллион или более раз превышает солнечную, то есть на некотором фиксированном удалении сила ее гравитационного притяжения эквивалентна силе притяжения миллиона Солнц. Прим. автора.

12

В этой книге я использую слова «масса» и «вес» как синонимы. Прим. автора.

13

Здесь имеется в виду соотношение между массой черной дыры и ее радиусом Шварцшильда, который характеризует горизонт событий. Прим. науч. ред.

14

Механизм верно описан для полярного сияния на Земле. Для других планет наиболее яркие линии в спектре излучения определяются составом атмосферы. Так, для Юпитера наиболее яркой будет линия излучения водорода в ультрафиолетовом спектре. Прим. науч. ред.

15

Cреди российских физиков бытует термин «релятивистская струя». Прим. перев.

16

Современная наука предполагает, что вакуум представляет собой не полное отсутствие каких-либо объектов (частиц, излучений и т. д.), а сложную структуру, и частицы понимаются как некие возбуждения над вакуумом. Прим. науч. ред.

17

Скажем, если энергия световых волн подвержена сильнейшим квантовым флуктуациям, которые настолько значительны, что случайным образом чрезвычайно сильно искривляют пространство и время. Такие искривления выходят за рамки законов относительности Эйнштейна, а их влияние на световые волны лежит за рамками квантовой теории света. Прим. автора.

18

Выражение «пылкий брак» пустил в ход мой научный руководитель Джон Уилер, настоящий мастер по части метких названий. Кроме того, Джону принадлежат выражения «черная дыра» и «червоточина», а также фраза: «У черных дыр нет волос» (см. главу 6). Однажды он рассказал мне, что часами лежит в теплой ванне, воспаряя разумом в поисках подходящего слова. Прим. автора.

19

См. приложение «Некоторые технические примечания» в конце книги. Прим. автора.

20

Эффект состоит в испускании излучателем гамма-квантов без отдачи. Важным свойством этого излучения является чрезвычайно малая ширина линии излучения (спектр состоит «почти из одной частоты»), что позволяет проводить ряд тонких измерений в различных экспериментах. Прим. науч. ред.

21

Впрочем, см. начало главы 24. Прим. автора.

22

Под «ровным» имеется в виду пространство – время нулевой кривизны. Прим. науч. ред.

23

Неизменной с учетом очевидных замедлений из-за взаимодействия с электронами в межпланетном пространстве (так называемые «плазменные поправки»). Прим. автора.

24

Эта закономерность является проявлением принципа Ферма, одного из фундаментальных принципов физики, связанного с принципом наименьшего действия. Прим. науч. ред.

25

В 1907 году Эйнштейну подумалось, что если бы он свалился, например, с крыши своего дома, то во время падения не чувствовал бы гравитации. Он называл эту мысль «счастливейшей в своей жизни», поскольку она сподвигла его на изучение гравитации, благодаря чему, в свою очередь, появились идея об искривлении времени и пространства и законы, которым это искривление подчиняется. Прим. автора.

26

Можно также утверждать, что изменение геометрии пространства – времени (искривление пространства черной дыры) динамически связано с изменением энергии материи, заполняющей пространство – время, что и выражается уравнениями Эйнштейна. Изменение одного неизбежно влечет изменение другого. Прим. науч. ред.

27

Слаба настолько, что уравнения движения Ньютона почти идеально описывают движение планет, за исключением некоторых случаев, например одного из первых открытых эффектов общей теории относительности – смещения перигелия Меркурия. Но и это смещение мало – 43' за целое столетие. Прим. науч. ред.

28

Интересно, что если перейти в систему тела, падающего в черную дыру, то время (измеренное в его собственной системе отсчета) достижения гравитационного радиуса оказывается конечным, хотя с точки зрения стороннего наблюдателя это происходит бесконечно долго. Прим. науч. ред.