В новом выпуске StarTalk физик Джанна Левин и ведущие обсуждают фундаментальные перевороты в нашем понимании космоса — от «величайшей ошибки» Эйнштейна до возможности путешествий во времени через кротовые норы. Разговор касается не только уравнений, но и человеческого эго, которое часто мешает ученым принять пугающую истину о расширяющейся Вселенной.
🧠 Величайшая ошибка Эйнштейна: сопротивление истине 3:53
Альберт Эйнштейн, несмотря на свою гениальность, столкнулся с серьезным эмоциональным сопротивлением собственным открытиям. Джанна Левин отмечает, что ученый страстно хотел верить в статичную и вечную Вселенную, у которой нет ни начала, ни конца. Когда его собственные уравнения общей теории относительности указали на то, что Вселенная должна либо расширяться, либо сжиматься, он ввел так называемую космологическую константу ($\Lambda$).
Эта константа была математическим трюком, призванным «уравновесить» гравитацию и сделать Вселенную неподвижной. Однако, как объясняет Левин, это было состояние крайне неустойчивого равновесия:
- Аналогия с мраморным шариком: Представьте шарик на вершине холма. Он может замереть в одной точке, но малейшее дуновение ветра (в масштабах космоса — любое возмущение) заставит его скатиться вниз.
- Статичность против реальности: Эйнштейн надеялся, что Вселенная предпочтет стабильность, но природа распорядилась иначе.
Интересно, что в 1998 году ученые обнаружили: эта «ошибка» Эйнштейна на самом деле существует, но работает на ускорение расширения Вселенной, а не на её стабилизацию. Как иронично замечает Левин, Эйнштейн оказывается прав даже тогда, когда пытается ошибиться.
🔭 Эдвин Хаббл и «Гарлем Пикеринга» 8:31
До 1920-х годов человечество не знало наверняка, существуют ли другие галактики. Эдвин Хаббл, изучая туманные пятна на небе, первоначально принял их за яркие звезды внутри нашего Млечного Пути. Его мнение изменилось, когда он обнаружил переменную звезду — цефеиду — на одной из фотографических пластинок, пометив её восклицательным знаком.
Однако этот прорыв был бы невозможен без работы женщин-астрономов из Гарвардской обсерватории, известных как «Гарлем Пикеринга».
- Генриетта Ливитт: Она классифицировала переменные звезды, что позволило вычислять колоссальные расстояния в космосе.
- Социальный контекст: Директор обсерватории Чарльз Пикеринг нанимал женщин, платя им «25 центов на доллар» по сравнению с мужчинами, считая, что его горничная справится с вычислениями лучше ученых-мужчин.
- Итог: Эти женщины, многие из которых умерли в бедности, стали «невоспетыми героями», заложившими фундамент для открытия расширения Вселенной.
⏳ Пространство-время: почему нельзя забывать про координаты 19:39
Концепция пространства-времени часто кажется интуитивно непонятной, но в реальности мы используем её ежедневно. Если вы назначаете встречу, вам недостаточно знать время — вам нужно место. Эйнштейн просто объединил эти понятия в единую четырехмерную структуру.
Джанна Левин настаивает на написании «SpaceTime» без дефиса, утверждая, что дефис искусственно разделяет то, что в физике неразрывно. Важные свойства этой структуры включают:
- Растяжение и сжатие: Время течет с разной скоростью в зависимости от гравитации и движения.
- Эффект черных дыр: Вблизи массивных объектов время замедляется. Левин сравнивает это с поворотом в пространстве-времени: то, что для далекого наблюдателя является временем, вблизи черной дыры «поворачивается» и становится пространственной координатой.
[Image of space-time curvature around a black hole]
🚗 Парадоксы путешествий во времени и «частицы джина» 23:54
Обсуждая поп-культуру, участники замечают, что машина времени из фильма «Назад в будущее» должна была быть не только временным, но и пространственным устройством.
- Проблема орбиты: Если вы переместитесь на три дня назад, Земля будет в другой точке своей орбиты, и вы окажетесь в открытом космосе.
- Галактическое движение: Солнечная система также движется вокруг центра Галактики, что делает расчеты еще сложнее.
Особый интерес вызывает концепция «частиц джина» (Djinn particles). Это объекты или информация, которые существуют в замкнутой временной петле и не имеют момента создания. В фильме это песня Чака Берри, которую он «услышал» от Марти Макфлая, который сам играл её, зная как хит Берри. По мнению собеседников, теоретически законы физики допускают такие петли, если они не создают логических противоречий.
🌀 Кротовые норы: короткий путь через космос 30:39
Кротовые норы (червоточины) — это теоретические туннели, соединяющие удаленные части Вселенной. Кип Торн, коллега Левин и лауреат Нобелевской премии, показал, что такие норы могут работать не только как пространственные, но и как временные сокращения.
Однако создание стабильной кротовой норы требует экзотической материи:
- Проблема схлопывания: Обычная материя заставит вход в нору мгновенно закрыться, раздавив любого путешественника.
- Необходимое топливо: Требуется энергия с отрицательным давлением, которая отталкивала бы стенки норы, удерживая её открытой. На данный момент такое «топливо» не обнаружено в наблюдаемой Вселенной.
В завершение дискуссии Нил Деграсс Тайсон и Джанна Левин сошлись во мнении, что человеческое эго часто мешает прогрессу. Вера в то, что мы находимся в центре мира, мешала признать гелиоцентрическую систему, а позже — и расширение Вселенной. Тем не менее, история науки дает надежду: то, что казалось невозможным 200 лет назад (например, полет на Луну), сегодня является фактом. Возможно, и кротовые норы когда-нибудь станут привычным способом передвижения.
