Джанна Левин занимает пост профессора астрономии и физики в Барнард-колледже Колумбийского университета. В ходе дискуссии с Нилом Деграссом Тайсоном она выдвинула гипотезу о том, что гравитация не является фундаментальным свойством Вселенной, а возникает как эмерджентное явление из квантовых взаимодействий .
🎨 Наука как часть культуры и проект Pioneer Works 4:11
Джанна Левин руководит научным направлением в культурном центре Pioneer Works в Нью-Йорке . Эта организация объединяет искусство и науку через выставки и открытые дискуссии. Центр стремится сделать науку живой частью городской культуры, а не закрытой академической дисциплиной .
В настоящее время центр восстанавливает телескоп 1893 года выпуска . Левин называет его экспонатом музейного качества с превосходной оптикой того времени. Проект по созданию обсерватории на крыше здания должен привлечь любителей астрономии и художников для совместных перформансов .
🧪 Природа научного прогресса 9:01
По мнению Тайсона, многие ошибочно полагают, что новые научные открытия полностью перечеркивают старые знания . Левин уточняет, что наука работает кумулятивно. Общая теория относительности Альберта Эйнштейна не опровергла законы Ньютона, а включила их в себя как частный случай .
Научные споры редко напоминают попытки «выиграть аргумент». Исследователи следуют за данными, а не навязывают им свои убеждения . Левин отмечает, что моменты крушения собственных предубеждений при получении новых результатов являются самыми ценными в её работе .
🧩 Квантование пространства и «атомы» времени 15:00
Левин сравнивает структуру пространства-времени с водой. На макроуровне вода кажется непрерывной средой, но состоит из отдельных молекул . Если пространство-время квантуется, то на масштабах в триллионы раз меньше атомного ядра оно может состоять из дискретных единиц .
Это подводит к философскому вопросу: можно ли называть одну молекулу H2O «водой»? . По словам Левин, свойства воды проявляются только в ансамбле молекул. Аналогично, свойства пространства могут исчезать при попытке изолировать отдельный «квант» пространства-времени .
🕸️ Гравитация как эмерджентное явление 18:10
Левин предполагает, что на самом глубоком уровне физики гравитации не существует . Гравитация может возникать как коллективное свойство множества квантовых взаимодействий. Она сравнивает это с температурой в комнате, которая является результатом движения множества частиц, а не свойством одной молекулы .
Для описания этой идеи используется аналогия квантовой запутанности как «нитей» . Издалека эти переплетенные нити выглядят как геометрия пространства-времени или горизонт событий черной дыры. Вблизи же остается только чистая квантовая механика .
📜 Эйнштейн, его водитель и затмение 1919 года 22:10
Тайсон пересказывает апокрифическую историю о водителе Эйнштейна . Водитель выучил лекцию физика наизусть и предложил поменяться ролями на одном из выступлений. Когда из зала задали сложный вопрос по топологии, водитель ответил: «Это настолько просто, что даже мой водитель в конце зала сможет ответить» .
Реальная мировая слава пришла к Эйнштейну после солнечного затмения 1919 года . Экспедиция британского астрофизика Эддингтона подтвердила искривление света звезд гравитацией Солнца . Этот акт британского ученого, подтвердившего теорию немецкого коллеги сразу после Первой мировой войны, стал важным символом единства науки .
📐 Четвертое измерение и бусты Лоренца 33:50
Левин объясняет разницу между пространственными измерениями и временем. В обычном пространстве можно «повернуться» влево или вправо . С временем нельзя совершить простой пространственный поворот. Чтобы изменить соотношение между пространством и временем, требуется «буст Лоренца» (Lorentz boost) .
Математически можно описать пространство с замкнутым временем, где будущее соединяется с прошлым . Однако физика обычно отвергает такие модели из-за парадоксов, таких как «парадокс дедушки» . Левин подчеркивает, что время фундаментально отличается от трех пространственных измерений своим направлением .
🎶 Интерпретация многих миров 39:10
По словам Левин, она не является сторонником многомировой интерпретации квантовой механики . Тем не менее, она находит изящной аналогию с музыкальными аккордами. Квантовая суперпозиция похожа на музыкальный аккорд: вы слышите одну сущность, но она физически состоит из наложения нескольких чистых нот .
Тайсон предполагает, что концепция «многих миров» — это попытка человеческого разума придать классический смысл неклассическим явлениям . В этой интерпретации при каждом квантовом событии Вселенная не «размножает» свою массу. Вместо этого реализуется одна из вероятностей, заложенных в волновой функции .
🕳️ Черные дыры как фундаментальные частицы 47:30
Левин указывает на сходство черных дыр с элементарными частицами . Изолированные черные дыры обладают только тремя характеристиками: массой, зарядом и спином. Они лишены индивидуальных деталей и неразличимы между собой, как электроны .
Черные дыры также подвержены испарению через излучение Хокинга . Чем меньше черная дыра, тем она горячее и тем быстрее она теряет массу. Физики предполагают, что первичные черные дыры малых размеров могли возникать в момент Большого взрыва и взрываться в конце своего жизненного цикла .
