Брайан Грин - Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности и поиски окончательной теории
Рекомендуемая литература
Abbot Edwin A. «Flatland: A Romance of Many Dimensions». Princeton: Princeton University Press, 1991. (Рус. пер.: Эббот Э. «Флатляндия». М.: Амфора, 2001.)
Barrow John D. «Theories of Everything». New York: Fawcett-Columbine, 1992.
Bronowski Jacob. «The Ascent of Man». Boston: Little, Brown. 1973.
Clark Ronald W. «Einstein, The Life and Times». New York: Avon, 1984.
Crease Robert P., and Charles C. Mann. «The Second Creation». New Brunswick, N. J.: Rutgers University Press, 1996.
Davies P. C. W. «Superforce». New York: Simon & Schuster, 1984. (Рус. пер.: Девис П. «Суперсила. Поиски единой теории природы». М.: Мир, 1989.)
Davies Р. С. W. and J. Brown, eds. «Superstrings: A Theory of Everything?» Cambridge, Eng.: Cambridge University Press, 1988.
Deutsch David. «The Fabric of Reality». New York: Alien Lane, 1997. (Рус, пер.: Дойч Д. «Структура реальности». Ижевск: РХД, 2001.)
Einstein Albert. «The Meaning of Relativity». Princeton: Princeton University Press, 1988.
Einstein Albert. «Relativity». New York: Crown, 1961.
Ferns Timothy. «Coming of Age in the Milky Way». New York: Anchor, 1989.
Ferns Timothy. «The Whole Shebang». New York: Simon & Schuster, 1997.
Fölsing Albrecht. «Albert Einstein». New York: Viking, 1997.
Feynman Richard. «The Character of Physical Law». Cambridge, Mass.: MIT Press, 1995. (Рус. пер.: Фейнман P. «Характер физических законов». М.: Мир, 1968.)
Gamow George. «Mr. Tompkins in Paperback». Cambridge, Eng.: Cambridge University Press, 1993. (См. рус. изд.: Гамов Г. «Мистер Томпкинс в Стране Чудес, или истории о c, G и ħ». М.: УРСС, 2003; Гамов Г. «Мистер Томпкинс исследует атом». М.: УРСС, 2003.)
Gell-Mann Murray. «The Quark and the Jaguar». New York: Freeman, 1994.
Glashow Sheldon. «Interactions». New York: Time-Warner Books, 1988.
Guth Alan H. «The Inflationary Universe». Reading, Mass.: Addison-Wesley, 1997.
Hawking Stephen. «A Brief History of Time». New York: Bantam Books, 1988. (Рус. пер.: Хокинг С. «От Большого взрыва до чёрных дыр». М.: Мир, 1990.)
Hawking Stephen, and Roger Penrose. «The Nature of Space and Time». Princeton: Princeton University Press, 1996. (Рус. пер.: Хокинг С., Пенроуз Р. «Природа пространства и времени». Ижевск: РХД, 2000.)
Hey Tony and Patrick Walters. «Einstein’s Mirror». Cambridge, Eng.: Cambridge University Press, 1997.
Kaku Michio. «Beyond Einstein». New York: Anchor, 1987.
Kaku Michio. «Hyperspace». New York: Oxford University Press, 1994.
Lederman Leon, with Dick Teresi. «The God Panicle». Boston: Houghton Mifflin, 1993.
Lindley David. «The End of Physics». New York: Basic Books, 1993.
Lindley David. «Where Does the Weirdness Go?» New York: Basic Books, 1996.
Overbye Dennis. «Lonely Hearts of the Cosmos». New York: HarperCollins, 1991.
Pais Abraham. «Subtle Is the Lord: The Science and the Life of Albert Einstein». New York: Oxford University Press, 1982. (Рус. пер.: Пайс А. «Научная деятельность и жизнь Альберта Эйнштейна». М.: Наука, Физматлит, 1989.)
Penrose Roger. «The Emperor’s New Mind». Oxford, Eng.: Oxford University Press, 1989. (Рус. пер.: Пенроуз P. «Новый ум короля». М.: URSS, 2008.)
Rees Martin J. «Before the Beginning». Reading, Mass.: Addison-Wesley, 1997.
Smolin Lee. «The Life of the Cosmos». New York: Oxford University Press, 1997.
Thorne Kip. «Black Holes and Time Warps». New York: Norton, 1994.
Weinberg Steven. «The First Three Minutes». New York: Basic Books, 1993. (Рус. пер.: Вайнберг. С. «Первые три минуты». М.: Мир, 1981.)
Weinberg Steven. «Dreams of a Final Theory». New York: Pantheon, 1992. (Рус. пер.: Вайнберг С. «Мечты об окончательной теории». М.: URSS, 2008.)
Wheeler John A. «A Journey into Gravity and Spacetime». New York: Scientific American Library, 1990.
Примечания
1
Подразумевается, что заряды частиц выражены в единицах элементарного заряда e = 1,6 ∙ 10−19 Кл. (Прим. перев.)
2
От английского «glue» — «клей, склеивать». (Прим. перев.)
3
Помимо показанных на рис. 1.1 петель (замкнутых струн), могут также существовать струны со свободными концами (так называемые открытые струны). Чтобы упростить изложение, в большей части книги мы ограничимся замкнутыми струнами, хотя практически всё, о чём мы будем говорить, справедливо для струн обоих типов.
4
Редукционизм представляет собой философскую концепцию, согласно которой все высшие явления могут быть сведены к основополагающим низшим явлениям. В разные эпохи редукционизм принимал разные формы, например, в XVIII в. большую популярность имел механицизм, говоривший о возможности сведения всех явлений к механическим. (Прим. перев.)
5
Присутствие массивных тел, подобных нашей Земле, усложняет картину за счёт добавления гравитационных сил. Поскольку мы сфокусируем своё внимание на движении в горизонтальном, а не в вертикальном направлении, можно игнорировать присутствие Земли. В следующей главе мы подробно рассмотрим гравитацию.
6
Если выражаться более точно, 300 000 км/с — это скорость света в вакууме. Когда свет распространяется в какой-либо среде, например в воздухе или стекле, его скорость уменьшается, подобно тому, как камень, брошенный со скалы, замедляет своё движение, войдя в воду. Поскольку замедление скорости света в среде по отношению к его скорости в вакууме не оказывает никакого влияния на рассматриваемые нами релятивистские эффекты, мы будем его в дальнейшем игнорировать.
7
Хотя на рис. 2.4 правильно изображено сжатие тела в направлении движения, этот рисунок не даёт представления о том, что мы в действительности увидим, если мимо нас пролетит тело, движущееся со световой скоростью (при условии, что наш глаз или фотографическое оборудование, которое мы используем, имеют достаточную разрешающую способность, чтобы вообще хоть что-то увидеть!). Чтобы увидеть что-то, глаз или камера должны получать свет, отражённый от поверхности тела. Однако, поскольку отражённый свет приходит от разных участков тела, тот свет, который мы будем видеть в каждый момент времени, будет проходить по путям различной длины. Результатом явится релятивистская иллюзия — тело будет выглядеть сократившимся по длине и повёрнутым.
8
Если говорить точнее, Эйнштейн осознал, что принцип эквивалентности сохраняется до тех пор, пока наблюдения ограничены достаточно малой областью пространства, т. е. до тех пор, пока ваше «купе» достаточно мало. Причина этого состоит в следующем. Интенсивность (и направление) гравитационных полей могут изменяться от точки к точке. Однако мы считаем, что купе в целом ускоряется как единое тело и, следовательно, это ускорение имитирует действие однородного гравитационного поля. Чем меньше будет купе, тем меньше пространство, в котором гравитационное поле может изменяться и, следовательно, тем более применимым станет принцип эквивалентности. Разность между однородным гравитационным полем, имитируемым ускорением, и возможно неоднородным «реальным» гравитационным полем, созданным совокупностью массивных тел, носит название «приливного» гравитационного поля (поскольку им объясняется влияние тяготения Луны на приливы на Земле). Подытоживая данное примечание, можно сказать, что уменьшая размер купе, можно сделать приливные гравитационные поля менее заметными и добиться того, что ускоренное движение и «реальное» гравитационное поле будут неразличимы.
9
Искушённый читатель поймёт, что в примере с аттракционом «Верхом на торнадо», т. е. в случае равномерно вращающейся системы отсчёта, искривлённые трёхмерные пространственные сечения, на которых мы сконцентрировали наше внимание, объединятся в четырёхмерное пространство-время с нулевой кривизной.
10
Точность существующих атомных часов достаточна для того, чтобы обнаружить столь малые и даже ещё меньшие искривления времени. Например, в 1976 г. Робер Вессо и Мартин Левин из Смитсонианской астрофизической обсерватории Гарвардского университета совместно со своими коллегами из Национального управления по аэронавтике и космическим исследованиям США (NASA) установили на ракете Scout D, стартовавшей с о. Уоллопс в штате Вирджиния, атомные часы, точность которых составляет одну триллионную долю секунды в час. Они надеялись продемонстрировать, что когда ракета достигнет достаточной высоты (в результате чего уменьшится влияние гравитационного притяжения Земли), идентичные часы, расположенные на Земле (которые будут в полной мере подвергаться действию земного тяготения) будут идти медленнее. Благодаря двустороннему обмену микроволновыми сигналами исследователи смогли сравнить показания двух атомных часов и установить, что действительно, на достигнутой ракетой максимальной высоте 10 000 км установленные на ней атомные часы обогнали на 4 миллиардных доли секунды часы, оставшиеся на Земле. Расхождение экспериментальных данных с результатами теоретических расчётов составило менее 0,01 %.
11
Это название принадлежит советским учёным Я. Б. Зельдовичу и И. Д. Новикову. (Прим. ред.)
12
К большому удивлению учёных, недавние тщательные исследования скорости расширения Вселенной показали, что в неё может давать вклад очень небольшая, но ненулевая космологическая постоянная.
13
Игра слов: H-бар (в оригинале «H-Bar») представляет собой английское чтение символа ħ, которым обозначается постоянная Планка. (Прим. перев.)
14
Более точно, Планк показал, что волны, минимальная энергия которых превышает их ожидаемый средний энергетический вклад (согласно термодинамике девятнадцатого века), подавляются по экспоненциальному закону. Степень подавления резко увеличивается с увеличением частоты.
