# Где Бог делит на ноль: Брайан Грин о черных дырах и ткани пространства

Источник: https://www.youtube.com/watch?v=1L6hinhDXQE
Канал: StarTalk
Опубликовано: 02.07.2024

---

Брайан Грин проводит Всемирный фестиваль науки (World Science Festival) с 2008 года [2:15]. За 15 лет проект объединил физику с танцем, музыкой и изобразительным искусством для вовлечения широкой аудитории [3:09]. Ученый утверждает, что искусственный интеллект станет для современных творцов таким же инструментом, каким в XIX веке стала фотокамера [4:01].

## 🎨 Влияние технологий на искусство и образование
[[JUMP:03:48]]

Появление фотоаппарата освободило художников от необходимости документировать реальность [4:27]. Это привело к расцвету импрессионизма, где важнее стали чувства и интерпретация сцены [4:34]. Брайан Грин считает, что ИИ ускорит творческий процесс за счет мгновенного поиска ассоциаций [5:08]. Компьютер предлагает связи, на поиск которых у человека ушли бы годы [5:21].

В юности Брайан Грин предпочитал учебники с обилием уравнений, а не текста [6:10]. Он считал математику более строгим и конкретным инструментом познания мира [6:23]. После окончания колледжа физик осознал ограниченность сугубо технического образования [7:02]. С тех пор он использует слова для передачи сути абстрактной реальности широкой публике [7:29].

## 🕳️ Загадка сингулярности и поведение кварков
[[JUMP:07:41]]

Кварки существуют парами и удерживаются глюонными силами [8:08]. При попытке раздвинуть их сила притяжения растет, напоминая растяжение резиновой ленты [8:21]. Если приложить достаточно энергии, «лента» рвется, создавая две новые пары кварков из затраченной энергии [8:53]. Нил Деграсс Тайсон ставит вопрос о том, поглотят ли плодящиеся кварки всю гравитационную энергию черной дыры [9:14].

Математика общей теории относительности Эйнштейна не дает ответа на вопрос о процессах внутри сингулярности [9:53]. Ученые используют термин «fuzzballs» (пушистые клубки) для описания черных дыр без сингулярности в центре [10:07]. В традиционной модели искривление пространства в центре объекта стремится к бесконечности [10:48]. Это состояние физики сравнивают с делением на ноль в математических вычислениях [10:21].

## ⚛️ От «ультрафиолетовой катастрофы» к квантам
[[JUMP:13:50]]

В конце XIX века физики столкнулись с невозможностью объяснить спектр излучения нагретых тел [14:03]. Уравнения предсказывали бесконечный рост энергии при высоких частотах, что назвали ультрафиолетовой катастрофой [14:32]. В 1900 году Макс Планк предположил, что энергия излучается порциями — квантами [14:57]. Это допущение позволило математически описать наблюдаемые процессы и дало начало квантовой механике [15:23].

Альберт Эйнштейн развил идею Планка в 1905 году, описав фотоэлектрический эффект [16:16]. За это открытие он получил Нобелевскую премию, а не за теорию относительности [16:30]. Брайан Грин отмечает, что Эйнштейн мог бы претендовать на восемь премий за свои предсказания [16:56]. Среди них — гравитационные волны, существование которых ученый сам ставил под сомнение [17:01].

## 🔬 Крах мега-проектов и открытие бозона Хиггса
[[JUMP:20:00]]

США потеряли лидерство в физике частиц после закрытия проекта Сверхпроводящего суперколлайдера (SSC) в Техасе [20:05]. Строительство отменили в период между 1989 и 1992 годами из-за перерасхода средств и окончания Холодной войны [20:45]. Нил Деграсс Тайсон считает, что физики перестали восприниматься как защитники страны от коммунистической угрозы [21:00]. Центр мировых исследований сместился в Европу, в лабораторию CERN [21:42].

4 июля 2012 года сотрудники CERN объявили об открытии бозона Хиггса [22:20]. Эта частица является квантом поля Хиггса, которое заполняет все пространство Вселенной [24:47]. Проходя через это поле, элементарные частицы испытывают сопротивление и обретают массу [25:01]. Брайан Грин приводит аналогию:

*   Обычный человек (безбилетник) проходит сквозь вечеринку без сопротивления [26:59].
*   Его «партийная масса» близка к нулю [27:11].
*   Звезда масштаба Бейонсе вызывает скопление толпы и движется крайне медленно [27:31].
*   Это сопротивление толпы и есть аналог обретения массы в поле Хиггса [27:39].

## 🌌 Темная материя и суперсимметрия
[[JUMP:28:16]]

Поле Хиггса дает массу только фундаментальным частицам, таким как электроны и кварки [28:42]. Основной вес протона формируется за счет энергии связей (глюонов), удерживающих кварки вместе [30:17]. Согласно формуле $E=mc^2$, энергия связи проявляется как дополнительная масса [30:24]. Аналогичным образом существование нейтрино было предсказано из-за дефицита энергии при распаде частиц [31:08].

Теория суперсимметрии (SUSY) предполагает наличие «теневых» партнеров у всех известных частиц [35:21]. У электрона появляется селектрон, у кварка — скварк [35:46]. Расчеты показывают, что легчайшая суперсимметричная частица должна быть стабильной [36:36]. Ее расчетная плотность во Вселенной совпадает с наблюдаемым количеством темной материи [38:43]. Однако эксперименты на Большом адронном коллайдере пока не обнаружили этих партнеров [39:23].

## 🕸️ Ткань пространства из червоточин
[[JUMP:40:31]]

Вакуум не является абсолютной пустотой из-за квантовых флуктуаций [41:29]. В нем постоянно рождаются и исчезают пары виртуальных частиц [41:42]. Физики предполагают, что структура пространства-времени удерживается квантовой запутанностью [43:25]. Математическая модель ER = EPR связывает червоточины (мостики Эйнштейна — Розена) с явлением запутанности [43:53].

Если разорвать связи квантовой запутанности, пространство буквально распадется на части [44:20]. Брайан Грин описывает это как «дискретизацию» Вселенной на мелкие фрагменты [0:25]. Червоточины в этой концепции выступают не как экзотические туннели, а как фундаментальные нити, сшивающие реальность [43:40]. Математика требует наличия 10 измерений для работы уравнений теории струн [45:26].

## 📈 Трагедия темной энергии и постоянная Хаббла
[[JUMP:49:39]]

Космологическая константа Эйнштейна описывает энергию вакуума, действующую против гравитации [50:31]. В 1998 году астрономы обнаружили ускоряющееся расширение Вселенной [51:00]. Квантовая теория предсказывает значение этой энергии, которое расходится с наблюдениями в $10^{123}$ раз [51:21]. Это величайшее расхождение между теорией и экспериментом в истории науки [51:34].

Ученые обсуждают возможность того, что космологическая константа меняется со временем [53:16]. Это могло бы разрешить «напряжение Хаббла» — разницу в измерениях скорости расширения Вселенной разными методами [55:03]. Брайан Грин считает, что гравитацию нельзя просто квантовать по старым правилам [52:37]. Она изначально и глубоко связана с квантовыми принципами через запутанность и геометрию [52:50].