10 Things You Didn't Know About Black Holes

Let’s first get one misconception out of the way: Black holes scattered across the universe are not empty spaces, but in fact a lot of matter crammed into a small area. Their density is so extreme that not even a beam of light can escape the power of their gravitation pull. In many ways, they are the cosmological equivalent of an animal with an insatiable appetite, consuming anything that ventures too close.

Due to the incredible nature of black holes, the Perimeter Institute for Theoretical Physicsdecided to share 10 facts you may not know about them:

Комментарии к «Интерстеллар» – кто такие высшие существа?

Примечание 0: посвящается выходу фильма на торрентах оптических носителях.

Примечание 1: если вы ещё не смотрели фильм, то в этом переводе есть спойлеры!

Примечание 2: это перевод выдержки из книги Кипа Торна «Наука Интерстеллар». В отрывке обсуждаются существа, которых в оригинале называют «bulk beings». В русском переводе эту фразу никак, насколько я понял, не перевели, да и в фильме их упомянули всего один раз. По смыслу – это существа, эволюционировавшие до высших измерений, т.е. до измерений, больших, чем 4 (3 пространственные + время). Так что я решил перевести название как «высшие существа».

Все персонажи фильма убеждены в существовании высших существ, хотя используют это слово очень редко. Обычно персонажи говорят об этих существах «Они». В начале фильма Амелия Брэнд говорит астронавту Куперу: «Кто бы Они ни были, Они, по-видимому, заботятся о нас. Эта чёрная дыра позволит нам добраться до других звёзд. Она появилась тогда, когда мы в ней нуждались».

Одна из интересных идей Кристофера Нолана состоит в том, что Они – это эволюционировавшие люди. В далёком будущем в их распоряжении оказалось ещё одно пространственное измерение, и они живут во многомерном пространстве. В конце Купер говорит роботу TARS: «Ты не понял? Это не существа. Они – это мы, пытаются помочь, как я пытался помочь Мёрф». TARS отвечает: «Люди не строили этот тессеракт». «Пока нет, — говорит Купер, — но когда-нибудь. Не мы с тобой, но люди, люди, которые эволюционировали за пределы известных нам четырёх измерений».

Двумерная брана и трёхмерное пространство

В 1844 году Эдвин Эббот написал сатирическое произведение Флатландия: Многомерный роман. Хотя эта сатира викторианской эпохи сейчас выглядит старомодной, она сильно связана с Интерстеллар. Рекомендую к прочтению.

Она описывает приключения квадратного существа, живущего в двумерной вселенной Флатландии. Квадрат оказывается в одномерной вселенной Лайнландии, в нуль-мерной вселенной Пойнтландии и в трёхмерной Трёхмерии.

Когда я встретился с Кристофером Ноланом, мы оба с удовольствием отметили, что читали это произведение и оно нам понравилось.

Представьте, что вы – двумерный квадрат, живущий во Флатландии. Это может быть поверхность стола или бумаги, или резиновая мембрана. Я буду по-современному называть её двумерной браной.

Как образованное существо, вы подозреваете о существовании трёхмерного пространства, в котором находится ваша брана, но не уверены в этом. Представьте, что однажды к вам приходит в гости сфера. «Высшее существо».



Сперва вы не понимаете, что это высшее существо, но понаблюдав и подумав, вы не находите другого объяснения. Вы наблюдаете следующее: внезапно, без предупреждения и без видимого источника, на вашей бране появляется голубая точка. Она расширяется в голубой круг, который растёт до максимального диаметра, а затем сжимается обратно в точку, и исчезает (левая часть картинки).

Если верить в закон сохранения материи, нельзя создать что-то из ничего. Значит, происшедшее можно объяснить только тем, что изображено в правой части картинки. Трёхмерное существо, сфера, прошла через вашу брану. При этом вы наблюдали её двумерное сечение.

Представьте, что человек из трёх измерений пересекает вашу двумерную брану. Что вы увидите?

Высшие существа из пятого измерения, пересекающие нашу трёхмерную брану

Представьте, что наша вселенная с тремя пространственными и одним временным измерением, находится в пятимерном пространстве (четыре пространственных и одно временное). И там есть живые существа. У них должны быть центр и поверхность. Их поверхность будет состоять из всех точек, в четырёхмерном пространстве, которые находятся на определённом расстоянии от центра – например, 30 сантиметров. Поверхность существа будет иметь три измерения, а внутренности – четыре.

Представьте, что это существо пересекает нашу брану. Что мы увидим? Очевидно, сферические сечения гиперсферы.



Из ниоткуда появится точка (1), расширится до трёхмерной сферы (2), которая будет расширяться до максимума (3), затем сжиматься (4), дойдёт до точки (5) и исчезнет.

Можете представить, что мы увидим, если через нашу брану пройдёт четырёхмерный человек? Для этого надо представить, как выглядит четырёхмерный человек, и как выглядят его сечения.

Природа высших существ и их гравитация

Из чего же сделаны высшие существа? Наверняка не из такой же материи, как мы. У атомов три измерения, они могут существовать только в трёх измерениях. Как и субатомные частицы. Как и электрические и магнитные поля и та сила, что держит вместе атомы ядра.

Лучшие учёные умы пытались понять, как материя, силы и поля ведут себя, если наша вселенная – это действительно брана в многомерном пространстве. И пришли к выводу, что все частицы, силы и поля должны быть ограничены нашей браной, за исключением одной силы – гравитации, и тем искажением пространства, которое она создаёт.

В четырёх измерениях могут быть и другие поля и силы, но мы их не можем засечь. Можем только рассуждать и фантазировать – а физики этим и занимаются. Но экспериментальных подтверждений у нас нет. В фильме мы видим такие рассуждения на доске профессора Брэнда.

И скорее всего мы никогда не сможем их увидеть или почувствовать. При проходе высших существ через нашу брану мы не увидим их состав – их сечения будут прозрачными.

С другой стороны, мы почувствуем гравитацию и искривление пространства и времени. К примеру, если в моём желудке появится гиперсфера с достаточно сильным притяжением, мой желудок сожмётся, а мускулы напрягутся, сопротивляясь притяжению.



Если сечение многомерного существа появится и исчезнет перед шахматной доской или палитрой, его искривление пространства будет работать как линза, изменяя видимую картинку. Если существу будет вращаться, оно может затянуть пространство в водоворот.

Купер, Брэнд и команда корабля Эндюранс не чувствовала гравитации высших существ и не видела искривления пространства. Это, может быть, мы увидим в следующей части фильма, если она будет. Но старший Купер, летя через измерения закрывающегося тессеракта, достаёт до команды Эндюранс и более молодого себя при помощи гравитации. Брэнд видит и чувствует его присутствие, и думает, что он – это Они.

Всё, что вы хотели знать о Вселенной, но боялись спросить

Откуда мы пришли и куда уйдём? Есть ли границы у Вселенной? Как звучат планеты и космос? Правда ли, что чёрные дыры настолько кровожадны? Является ли наша Вселенная единственной? В нашей новой подборке TED-выступлений всё, что вы хотели знать о Вселенной, но боялись спросить. ;)

Сегодняшняя подборка выступлений на TED посвящена космической тематике. Предмет обсуждения — Вселенная. Постараемся затронуть всё, начиная от обсуждения новейшего оборудования, которое используется для исследования тайн мироздания, и заканчивая научными теориями и философскими размышлениями на тему существования множества миров.

Видео № 1

Выступление астронома Эндрю Коннолли. Он рассказывает об огромных телескопах, которые стараются заглянуть в начало времён.

Видео № 2

Философ Джим Холт рассуждает о причинах существования Вселенной и предлагает три возможных ответа на этот вопрос. Или четыре.

Видео № 3

Физик Брайан Грин рассуждает на тему, которая уже давно будоражит множество учёных умов и простых обывателей: является ли наша Вселенная единственной?

Видео № 4

Астрофизик Джордж Смут разработал что-то вроде макета Вселенной, который рассказывает и показывает, как космос работает изнутри.

Видео № 5

Ещё одна модель Вселенной от физика Гаретта Лиси. На этот раз с восемью измерениями.

Видео № 6

А в этом видео вы можете услышать песню Вселенной, а также отдельные голоса планет Солнечной системы.

Видео № 7

Ещё один саундтрек от Вселенной, но на этот раз с очень интересными пояснениями физика Жанны Левин. Оказывается, чёрные дыры на самом деле не такие уж и прожорливые. ;)

Видео № 8

Астрофизик Мартин Риз рассказывает о том, является ли это столетие последним для нас на Земле.

Видео № 9

История нашего мира всего за 18 минут!

Видео № 10

Конечно же, мы не могли пройти мимо теории струн. ;)