Примечания книги Вселенная Стивена Хокинга. Автор книги Стивен Хокинг

1

Впервые флуктуации, или анизотропия, реликтового микроволнового излучения были обнаружены советским проектом «Реликт». – Прим. науч. ред.

2

Телескоп как зрительную трубу первым изобрел голландский очковый мастер Иоганн Липперсгей в 1608 году, но Галилей первым направил телескоп на небо в 1609 году и использовал его для астрономических наблюдений. – Прим. перев.

3

Здесь и далее в квадратных скобках помещаются замечания переводчика, уточняющие авторский текст. – Прим. изд.

4

Это не совсем так. Внутренним строением гравитирующих тел можно пренебречь, только если распределение плотности в них сферически симметрично (то есть зависит только от расстояния до центра тела). В случае планет и Солнца все обстоит, строго говоря, иначе – эти тела как минимум слегка сплюснуты у полюсов. Например, сплюснутость Солнца – одна из причин прецессии перигелия Меркурия. У планет земной группы бывают и другие неоднородности распределения плотности. Исследования гравитационного поля Земли и других небесных тел составляют предмет отдельной области науки – гравиметрии. – Прим. перев.

5

1 миля = 1,60934 километра.

6

Гершель не составлял «каталог огромного числа звезд». Речь идет об исследовании распределения звезд в пространстве в разных направлениях на небе путем подсчетов числа звезд разного блеска в 1083 площадках по всему небу. Исследование этого распределения позволило Гершелю сделать вывод о наличии у звездной вселенной структуры, и тем он опровергнул представление о равномерном распределении звезд в пространстве, а также о том, что Солнце является частью огромной, но конечной по своим размерам звездной системы – нашей Галактики. – Прим. перев.

7

Первым, кто предположил, что некоторые туманности, видимые на небе, могут быть отдельными галактиками, был немецкий философ Иммануил Кант. Эту мысль он высказал в своем трактате, опубликованном в 1755 году. Первое надежное доказательство того, что туманность Андромеды не является частью Млечного Пути, а представляет собой другую галактику, получено эстонским астрономом Эрнстом Эпиком, который в 1918 году определил расстояние до туманности. Хаббл первым стал массово определять расстояния до галактик. – Прим. перев.

8

По-видимому, имеется в виду крупномасштабное распределение вещества, ведь распределение звезд в пространстве весьма неоднородно – большая их часть сосредоточена в звездных системах, называемых галактиками. – Прим. перев.

9

Анизотропия микроволнового реликтового излучения была открыта в 1992 году с помощью советского космического аппарата серии «Прогноз». Эксперимент назывался «Реликт». Рабочая группа в составе руководителя эксперимента И. А. Струкова, а также Д. П. Скулачева, А. А. Брюханова и М. В. Сажина в январе 1992 года на научном семинаре в ГАИШ МГУ сообщила об обнаружении анизотропии. Одновременно с этим в научный журнал «Письма в Астрономический журнал» отправили статью на русском языке, а в журнал Monthly Notices of Royal Astronomical Society – на английском. Публикация статьи в последнем журнале была задержана. В конце апреля 1992 года Дж. Смут, научный руководитель проекта DMR, установленного на космическом аппарате COBE, объявил на специальной пресс-конференции об открытии анизотропии реликтового излучения. Репортеры посвятили этому событию огромное количество статей в средствах массовой информации, назвав радиокарты COBE «ликом Господа Бога». За свою работу Дж. Смут был впоследствии удостоен Нобелевской премии. Однако первыми «лик Господа Бога» увидели все-таки советские ученые. – Прим. науч. ред.

10

Согласно актуальным наблюдательным данным, наша Вселенная состоит из обычного (барионного) вещества (4 %), темной материи (23 %) и темной энергии (73 %). Последняя, действуя как силы отталкивания, приводит к современному ускоренному расширению нашей Вселенной. – Прим. науч. ред.

11

Вообще говоря, в математике есть средства представления бесконечных чисел и выполнения некоторых операций над ними (например, так называемые трансфинитные числа). Правда, они не подходят для рассматриваемой задачи. – Прим. перев.

12

Вера автора в превалирование марксистско-ленинских идей в среде советских ученых совершенно беспочвенна. – Прим. науч. ред.

13

Речь идет о цитате из частично переведенного на русский язык романа Джойса «На помине Финнеганов». – Прим. изд.

14

Об экспериментальном открытии гравитационных волн коллаборациями LIGO и VIRGO было объявлено 11 февраля 2016 года. 14 сентября 2015 года был зарегистрирован сигнал слияния двух черных дыр двумя детекторами LIGO в Хэнфорде и Ливингстоне. В 2017 году за создание детектора гравитационных волн и экспериментальное доказательство их существования трем американским физикам – Райнеру Вайсу, Кипу Торну и Барри Бэрришу – была присуждена Нобелевская премия по физике. – Прим. перев.

15

От англ. confine – ограничивать, держать взаперти, удерживать. – Прим. изд.

16

Это крайне упрощенная мысль. – Прим. науч. ред.

17

И превращения в нейтронную звезду. – Прим. науч. ред.

18

Согласно современным представлениям коллапс звезды в черную дыру происходит, если масса звезды превышает три массы Солнца. Это так называемый предел Оппенгеймера – Волкова (см. Черепащук А. М. Тесные двойные системы. – Т. 2. – М., 2013). – Прим. науч. ред.

19

Наподобие сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути. – Прим. перев.

20

Решение уравнений Эйнштейна для сферически-симметричного распределения вещества впервые получено К. Шварцшильдом в 1916 году. Решение Шварцшильда содержит горизонт событий и центральную сингулярность. Исследованием центральной сингулярности занимались многие ученые (Э. Толмен, Л. Ландау и др.) задолго до С. Хокинга и Р. Пенроуза. – Прим. науч. ред.

21

Число кандидатов в черные дыры с надежно определенными массами достигло 26 (См.: Черепащук А. М. Тесные двойные системы. – Т. 2. – М., 2013). – Прим. науч. ред.

22

Наблюдаемые кривые вращения галактик в современных моделях объясняются наличием темной материи, часть которой могут составлять черные дыры. – Прим. науч. ред.

23

Существуют модели так называемой расширенной гравитации, в которых черная дыра «испаряется» не полностью, а до некоторого реликтового остатка. – Прим. науч. ред.

24

Возраст Вселенной – 13,7 млрд лет. – Прим. науч. ред.

25

В 2006 году Международный астрономический союз сформулировал три критерия, определяющих планету, и одному из них Плутон не соответствовал – он не расчистил свою орбиту. Сейчас Плутон считается крупнейшей карликовой планетой Солнечной системы. Кроме того, среднее расстояние от Плутона до Земли составляет 5,7 млрд километров. Расстояние от Земли до Сатурна в среднем равно 1,4 млрд километров, что ближе всего к оценке автора относительно расположения черной дыры. – Прим. пер.

26

Здесь и далее в оригинале – Плутона. См. примечание на с. 157. – Прим. изд.

27

Это только одна из возможных моделей. – Прим. науч. ред.

28

О современных представлениях о ранней Вселенной см.: Сажин М. В. Современная космология в популярном изложении (2002); Горбунов Д. С., Рубаков В. А. Введение в теорию ранней Вселенной. – Прим. науч. ред.

29

Такааки Кадзита и Артур Макдональд получили Нобелевскую премию по физике 2015 года за открытие нейтринных осцилляций, показывающих, что нейтрино имеют массу. – Прим. перев.

30

Подробно и достаточно популярно об этом говорится в книгах: Сильченко О. К. Происхождение и эволюция галактик (2017); Сурдин В. Г. Галактики (2013). – Прим. науч. ред.

31

На часть нижеследующих вопросов дает ответ теория инфляционного расширения ранней Вселенной. – Прим. науч. ред.

32

В создании и развитии теории инфляции принимали участие советские ученые А. Линде, А. Старобинский и другие. – Прим. науч. ред.

33

Согласно современным наблюдательным данным в настоящее время Вселенная также расширяется ускоренно под действием так называемой темной энергии. – Прим. науч. ред.

34

Государственный астрономический институт имени П. К. Штернберга (ГАИШ) МГУ. – Прим. изд.

35

Физический институт имени П. Н. Лебедева Российской академии наук. – Прим. изд.

36

Распространенное на Западе представление о том, что в Советском Союзе существовала цензура научных статей, совершенно неверно. Вместе с тем зарубежные журналы всячески тормозили публикацию статей советских авторов; поэтому многие открытия, совершенные советскими учеными, необоснованно приписываются западным ученым. – Прим. ред.

37

Подробно об этом см.: Хокинг С., Пенроуз Р. Природа пространства и времени, 2018. – Прим. науч. ред.

38

Современная Вселенная расширяется с ускорением. – Прим. науч. ред.

39

Анизотропия реликтового излучения впервые обнаружена советским экспериментом «Реликт» в 1992 году, а позже – подтверждена данными спутника COBE. – Прим. науч. ред.

40

Большинство современных космологов придерживаются другой интерпретации анизотропии реликтового излучения и крупномасштабной структуры Вселенной. См.: Сажин М. В. Современная космология в популярном изложении (2002); Горбунов Д. С., Рубаков В. А. Введение в теорию ранней Вселенной (2008). – Прим. науч. ред.

41

Это утверждение автора не соответствует действительности: многократно подтвержденный наблюдениями факт ускоренного расширения нашей Вселенной свидетельствует о наличии так называемой темной энергии, которая может быть описана как динамическим уравнением состояния, связывающим ее давление и плотность, так и новой фундаментальной постоянной, ассоциированной с космологической постоянной. В последнем случае космологическая постоянная не равна нулю. – Прим. науч. ред.

42

Расстояние до центра Галактики составляет около 25 тысяч световых лет, так что путь туда и обратно на скорости, близкой к скорости света, займет около 50 000 лет. – Прим. перев.

43

Жила-была леди по имени Грета. / Летала она быстрей скорости света. / Раз в среду взлетев в относительный путь, / Вернулась во вторник, чтоб лечь и уснуть. – Прим. ред.

44

На тот момент из элементарных частиц был также известен квант света – фотон, существование которого было теоретически предсказано в 1900–1917 годах Максом Планком и Альбертом Эйнштейном. Оно было подтверждено экспериментально Артуром Комптоном в 1923 году. – Прим. перев.

45

Кротовая нора, или червоточина, – это то, что соединяет между собой две неискривленные области пространства-времени. Место соединения называется собственно кротовой норой, центральный участок соединения называется горловиной кротовой норы. – Прим. науч. ред.

46

Точнее, магнитное поле – это силовое поле, действующее на движущиеся электрические заряды; магнитная составляющая электромагнитного поля. – Прим. науч. ред.

47

См.: примечание на с. 165.

48

Если точнее, то не в черную дыру, а в нейтронную звезду; соответствующий предел для коллапса в черную дыру называется предел Оппенгеймера – Волкова. – Прим. науч. ред.

49

Доклад в Овьедо (Испания) на церемонии получения премии принца Астурийского за вклад в достижение гармонии и согласия (октябрь 1989 г.). Переработан для этого издания.

50

Франкенштейн – сокращенное название романа Мэри Шелли «Франкенштейн, или Современный Прометей» (1818). Распространенное ошибочное именование чудовища, созданного в лаборатории ученым Виктором Франкенштейном из неживой материи. В романе монстр не имел имени. – Прим. пер.

51

Первоначально это эссе было прочитано перед аудиторией в мае 1992 г. в колледже Гонвилля и Киза.

52

Лекция прочитана на семинаре клуба «Сигма» в Кембриджском университете (апрель 1990 г.).

53

Пер. П. Козлова.

54

Небольшая сборная металлическая палатка.

55

Библия короля Якова – наиболее авторитетное издание этой книги на английском языке, готовившееся под патронатом Якова I и увидевшее свет в 1611 году. – Прим. изд.

56

В 1970-х годах научная группа В. Б. Брагинского в МГУ им. М. В. Ломоносова и группа Дж. Тайсона сделали аналогичные детекторы и опровергли результаты Вебера. – Прим. ред.

57

Наземная гравитационно-волновая обсерватория. – Прим. ред.

58

В 2015 и в 2017 г. усовершенствованная обсерватория LIGO зарегистрировала три гравитационных сигнала, источником которых предположительно является процесс слияния двух черных дыр с массами около 30 масс Солнца. Началась эра наблюдательной гравитационно-волновой астрономии. – Прим. ред.

59

Советские ученые пользовались теоретическими работами А. А. Фридмана (1920, 1923 г.) и имеющимися наблюдательными данными. Идеологические концепции роли не играли. – Прим. ред.

60

Лившиц и Халатников – общепризнанные мировые специалисты в области космологии и теории относительности. В своей книге «Краткая история времени» Ст. Хокинг пишет следующее: «Лифшиц и Халатников исследовали модели Вселенной, близкие к фридмановским, но при этом учли неоднородности и случайные скорости галактик в реальной Вселенной. Они показали: несмотря на то, что галактики теперь не удалялись в точности радиально друг от друга, такие модели все же могли начать свое существование со стадии Большого взрыва, хотя это было возможно только в исключительных случаях – моделях, где галактики двигались строго определенным образом. Лифшиц и Халатников заключили, что, поскольку моделей без сингулярности Большого взрыва, похожих на фридмановские, бесконечно больше, чем моделей с сингулярностью Большого взрыва, мы должны сделать вывод, что в реальности никакого Большого взрыва и не было. Позднее они поняли, что существует гораздо более общий класс «фридманоподобных» моделей с сингулярностями, где галактики не должны двигаться каким бы то ни было специальным образом, и в 1970 году отказались от своей идеи. Лифшиц и Халатников продемонстрировали, что если общая теория относительности верна, то Вселенная могла иметь сингулярность типа Большого взрыва, и в этом состоит ценность их работы». – Прим. ред.

61

До Пенроуза были хорошо известны точные решения Шварцшильда, Керра – Ньюмена и других. – Прим. ред.

62

См. прим. выше. – Прим. ред.

63

Существуют модели расширенной гравитации, в которых черная дыра испаряется не полностью, а до некоторого реликтового остатка с массой порядка десятка планковских масс. Наиболее интенсивно испаряются черные дыры малых масс, которые образовались не в результате коллапса звезд, а за счет различных процессов в ранней Вселенной. На финальных стадиях испарения, прежде чем достигнуть состояния реликтового остатка, такие черные мини-дыры могут порождать мощное излучение, продукты распада которого могут служить предметом астрономических наблюдений. – Прим. ред.

64

Или графиозом ильмовых (вязовых) – грибковой болезнью, распространенной среди деревьев этого семейства и вызывающей их усыхание. – Прим. изд.

65

The Ascent of Man (англ.). Man переводится как «человек» и «мужчина». – Прим. изд.

66

Или вариантов развития. – Прим. ред.

67

Как известно, с определенностью – то есть из наблюдательных астрономических данных – можно судить только об ускоренном расширении нашей Вселенной, которое в частном случае может описываться космологической постоянной. – Прим. ред.

68

Горизонт Коши – это поверхность, которая ограничивает область причинной предсказуемости по начальным условиям (по аналогии с дифференциальными уравнениями, т. н. «условиями Коши»), заданным на некоторой пространственноподобной трехмерной поверхности. Горизонт Коши является трехмерной поверхностью, образованной траекториями световых лучей. – Прим. ред.

69

Основоположники теории инфляции и ее модификаций – А. Гут, А. А. Старобинский, А. Д. Линде. – Прим. ред.

70

Теорию малых неоднородностей создали советские ученые: В. Муханов, А. Д. Линде, В. А. Рубаков, М. В. Сажин, А. А. Старобинский. Позже эту теорию развили в деталях в том числе и зарубежные авторы. – Прим. ред.

71

Эти различия в микроволновом фоне носят название «анизотропия реликтового излучения». Она была открыта советским космическим аппаратом «Реликт» в 1992 г. – Прим. ред.

72

Это сильно преувеличено, поскольку вопросы о подтверждении теории инфляции до сих пор остаются открытыми, хотя основные аргументы в пользу этой теории (разработанной А. Гутом, А. А. Старобинским и А. Д. Линде) очень сильны. – Прим. ред.

73

Около 20 советских рублей. В Советском Союзе подобная пластинка после 1961 года стоила 1 руб. 70 коп. – Прим. пер.

74

«Пожалуйста, порадуй меня» (англ.). Дебютная пластинка группы «Битлз». – Прим. пер.

75

Британский журналист и радиоведущий. – Прим. пер.

76

Интро́ит (от лат. introitus – вступление) – входное песнопение литургической мессы в католическом и лютеранском богослужении. – Прим. пер.

77

«Я ни о чем не жалею» (фр.) – Прим. пер.