Физикът Емил Ахмедов за втория закон на Нютон, метриката на Минковски и природата на пространство-времето.
Можете да прекарате години от живота си, определяйки какво е времето. Това е личен въпрос на всеки човек, който заема своя собствена цивилизационна ниша. Разбира се, опитът да се отговори на подобни въпроси е част от човешката култура. Но за един физик връзките между различните вещества са важни, а връзките не са вербални, а формулирани. Пример за такава връзка е вторият закон на Нютон. Той твърди, че F=ma - силата кара тяло с маса m да се движи с ускорение a. Можете да прекарате години от живота си, опитвайки се да определите значението на властта. Можете да прекарате години от живота си, опитвайки се да определите какво е веществото на масата. Но за един физик формулната връзка между сила, маса и ускорение е важна. Сега ще подчертая в какъв смисъл.
Посочва се, че законът F=ma, вторият закон на Нютон, следва от експеримента. Това не означава, че има конкретен експеримент, в който се измерват сила, маса, ускорение и се установява, че F=ma. Има редица природни явления, които са описани накратко под формата на тази формула и други формули и връзки. За един физик точно това е важно: има величина, измерена в нютони – това е сила; има количество, измерено в килограми - това е маса; има количество, измерено в метри в секунда на квадрат - това е ускорение. Още от детството си осъзнах, че физиката е наука, която установява връзки между количествата, които могат да бъдат измерени в килограми, метри и секунди. Нютон се изразява с тази формула в килограми, метри и секунди.
Опитайте се да отговорите на въпроса „Каква е природата на времето?“. Този въпрос е легитимен, но това, което е важно за физик и инженер, не е абстрактен отговор, а формула, която свързва времето с нещо, отляво и отдясно. След това въпросът „Каква е природата на това, което е вдясно, и с какво е свързано времето?“ ще стане легитимен. Който иска, нека отговори. Но за един физик връзката между едното и другото е важна, причинно-следствена връзка: ако я променя така, тогава тя се променя така. Това е факт от обективната реалност, независимо как го чувстваме.
Какво е времето за физика? Има стандарт за време, който например се пази в Париж. Не знам какво сега се приема за еталон на времето, но мога да приема една-единствена вибрация на молекулата като еталон на времето. И ако една молекула направи 10 милиарда вибрации, тогава тя се наричаше секунда. Преди това секундата се приемаше като стандарт, но сега можете да вземете една вибрация, след това секунда е 10 милиарда вибрации на молекула. Атомният часовник, хронометърът, се измерва просто като броене на броя на трептенията между началния момент и крайния момент на дадена молекула. Така се измерва времето, такава е природата му за физик.
Можете също да попитате: каква е природата на пространството, как е подредено на микроскопично ниво? Ако получите отговор на този въпрос под формата на формула, свързваща някои от характеристиките на пространството с нещо друго, тогава съм готов да го обсъдя. Като физик това ми е интересно. Ако започнете да казвате, че пространството като субстанция е подобно на глина или нещо друго, не ме интересува, това твърдение не е информативно за мен.
Природата на пространството за физик е следната: човек може да въведе координатна мрежа в пространството, тоест може да си представи координатни оси в пространството и да посочи начин за определяне на позицията в тези координати, както и разстоянието между всякакви две точки в пространството. Как да измерим разстоянието в самолет? Въвеждате координатна мрежа - оста Y и ос X. Посочвате точка, тя има две координати. Например, искате да намерите разстоянието от тази точка до точката Y, която също има свои собствени координати. Изчислявате разликата между координатите по едната и другата ос, квадратирате ги, събирате ги с помощта на Питагоровата теорема и взимате квадратния корен. Това е разстоянието между две точки - евклидовата равнина, евклидовото двумерно пространство. Така се определя. В момента не ми е необходимо нищо друго, за да правя прогнози. Тогава можете да се запитате: откъде идва тази формула, защо е вярна? Но отново отговорът ще ме интересува само формулиран, а не вербален.
Пространството в Нютоновата механика е такова триизмерно пространство, в което има три оси: вертикалната ос Z, хоризонталната X и перпендикулярната на тях Y. Позицията на точка в това пространство се определя като три координатни стойности. Избрах нещо за центъра на координатите, като ъгъла в тази стая, насочих осите перпендикулярно една на друга и казвам, че точката е на три метра от началото в една посока, пет в другата и десет в трета посока. След това трябва да настроя формула, която определя разстоянието между тази точка и всяка друга. По същия начин изчислявам дължините на този сегмент по три оси (имам сегмент, свързващ тези точки, той има три проекции на три оси). Сумирам квадратите на проекциите, вземам квадратен корен и това ми дава отговор каква е дължината на отсечката. След като напиша тази формула, мога да изучавам движението на материални точки, частици под действието на силите. Например под въздействието на някакви сили моята частица извършва някакво движение. Написах тази крива и с помощта на формулата мога да определя всички характеристики на тази крива и да разбера числено каква сила и в какъв момент е действала върху частицата и й е придала такова и такова ускорение, частицата е имала такова и такова маса и т.н. След това ще установя правилността на закона, - например, F = ma. Или, използвайки закона F=ma, ще предвидя как ще се движи една частица под действието на определена сила.
Така беше и в механиката на Нютон, където времето се измерваше отделно с помощта на нещо. Галилей преброи вибрациите на полилеите в катедралата на Piazza dei Miracoli, в Пиза, той преброи собствения си пулс: колко пъти пулсът му тиктака и колко пъти полилеят му се люлее. За него мерната единица беше една шестдесета от секундата. Някой друг може да построи швейцарски хронометър, но някой друг не се задоволява с това и изисква да има атомен хронометър. Всичко зависи от степента на точност на твърдението, което той иска да получи.
В Нютоновата механика времето и разстоянията във времето се измерват отделно. Просто разстоянието във времето се измерваше по следната формула: между единия и другия момент имаше толкова много трептения, например на махало. Така че измервахме времето като брой трептения. По същия начин измервахме разстоянието в пространството – така работеше нютоновата механика.
В специалната теория на относителността се появи ново твърдение, че няма отделен начин за измерване на разстояния във времето и няма отделен начин за измерване на разстояния в пространството, но има един-единствен начин за измерване на разстояния в пространство-време. Този метод се дава от формулата на Минковски, която гласи, че разстоянието между две точки в пространство-времето се изчислява по следната формула: c 2 пъти продължителността на времето, по делта t 2, минус квадрата на дължината в пространството - c 2 *Δt 2 -(x 1 -x 0) 2 -(y 1 -y 0) 2 -(z 1 -z 0) 2 .Същата дължина на квадрат, тоест минус разстоянието на X-квадрат минус разстоянието на квадрата Y минус разстоянието на квадрата Z.
Формулата на Минковски следва от същия източник като F=ma, от описанието на съвкупността от експериментални данни. Ако приемете тази формула, значи обширно описвате определен набор от експериментални данни. Нищо повече не трябва да се казва за тази формула на този етап.
Когато се говори за пространствено-времевия континуум или пространство-времето, всъщност се има предвид начинът за определяне на координати в пространството и начинът за определяне на разстоянието чрез метриката на Минковски. Това е природата на пространство-времето за физика.
Формулата на Минковски е много различна от формулата на Евклид, от начина, по който се дефинират разстоянията в евклидовото пространство. Поради това, от гледна точка на човек, запознат с геометрията на Евклид, повечето от твърденията на геометрията на Минковски изглеждат много парадоксални, така че повечето от твърденията на специалната теория на относителността изглеждат парадоксални. Но в същото време човек не осъзнава, че говорим за много фини явления.
Всеки физически закон, без значение колко фундаментален може да е, има граници на приложимост. Той не е абсолютно прав. За разлика от законите на логиката, физическият закон има граници на приложимост. Например, Нютоновата механика е приложима, ако се движим със скорости, които са много по-малки от скоростта на светлината, имаме работа с достатъчно малки ускорения, а гравитационното поле е достатъчно слабо. Ако започнем да се движим с висока скорост, имаме работа с много силни гравитационни полета, механиката на Нютон се заменя със специалната и общата теория на относителността. Те не го опровергават, а го включват като компонент. Просто ако вземем механиката на специалната и общата теория на относителността и преминем към малки гравитационни полета и ниски скорости, ще получим същите закони като в механиката на Нютон.
Формулата на Минковски е приложима само в приближението, когато пренебрегваме кривината на пространство-времето и когато става въпрос за инерционни референтни системи. Ако говорим за неинерционни референтни системи, тогава формулата вече не е приложима. И ако пространство-времето е изкривено, тогава тази формула не е приложима. Повечето от парадоксите на специалната теория на относителността произтичат от факта, че хората забравят за границите на приложимост на тази формула.
Емил Ахмедов, доктор на физико-математическите науки, водещ научен сътрудник в Института по теоретична и експериментална физика А. И. Алиханов, професор в катедрата по теоретична физика в Московския физико-технически институт.
| Коментари: 0 |
Емил Ахмедов
Ще ви кажа какво е суперсиметрия. Суперсиметрията все още не е експериментално открито явление, но, първо, в момента на раждането й са възложени големи надежди, и второ, тя е важна част от математическата физика и математика. Въпреки факта, че в момента не е открит експериментално, никой не каза, че няма да бъде открит в бъдеще, той е важна част от съвременната наука. И така, за да кажа какво е суперсиметрията, трябва да кажа какво представляват суперсиметричните координати или какви са координатите като цяло.
Емил Ахмедов
Какво е елементарна частица? Думата "частица" идва от думата "част", така че обикновено се представя, че това е някаква тухла, от която изграждаме цялото. Тухла се асоциира с нещо твърдо, твърдо, компактно, малко, а частицата е свързана с някаква топка (това е първото нещо, което идва на ум на обикновен човек, когато каже „елементарна частица“). Физикът Емил Ахмедов за модела на Томсън на атома, алфа частиците и разсейването на Ръдърфорд.
Емил Ахмедов
Добре известно е, че скоростта на светлината не зависи от референтната система. Това твърдение е вярно само в плоско пространство-време, а не извито, и освен това само при прехода от инерционна референтна система към инерционна. Ако сте преминали в плоско пространство-време от инерционна референтна система към инерционна, тогава скоростта на светлината не зависи от скоростта на движение на една рамка спрямо другата. Но ако преминете към неинерционна референтна система, тогава скоростта на светлината вече не е толкова свята крава, тя дори може да зависи от координати, ако я разбирате като разделяне на пространственото приращение на временното приращение. Физикът Емил Ахмедов за принципа на Ферма, Нютонова гравитация и ефектите от общата теория на относителността.
Емил Ахмедов
В съвременния смисъл се оказва, че законът за запазване на енергията и законът за запазване на инерцията следват от един по-фундаментален принцип, който се състои в така наречената транслационна инвариантност в пространството и времето. Какво означава? Какво означава транслационна инвариантност като цяло?
Емил Ахмедов
Моята история ще бъде по-историческа: ще говоря за това как са възникнали теорията на Максуел и концепцията за електромагнитните вълни. Известни бяха законите на Кулон, законът на Био-Савар, различни закони за индукция на Фарадей и др. Максуел се опита да опише теоретично този набор от експериментални данни. Доколкото знам, работата му се състои от около шестстотин страници. Той се опита да обясни законите на Фарадей чисто механично, описвайки електромагнитното поле като набор от зъбни колела с различни видове зацепвания. През 19 век механичното описание на природата е много популярно. Повечето от тези шестстотин страници липсваха, защото не съдържаха никакви конструктивни твърдения. Може би малко преувеличавам, но единственото конструктивно нещо, което беше в тази работа на Максуел, бяха неговите уравнения, формули.
Емил Ахмедов
Физикът Емил Ахмедов за определяне на позицията в самолета и в пространството, необходимите координати и атомните часовници. Ще говоря за общите принципи на GPS и GLONASS. След това ще обясня какво общо има това със специалната и общата теория на относителността. Ще започна отдалече. Триъгълникът е твърда фигура в равнината в смисъл, че ако вземете три панти и ги свържете с три твърди пръчки, тогава тези панти не могат да бъдат преместени, не могат да бъдат преместени. Ако вземете четири или повече панти и ги свържете с подходящия брой пръчки, за да направите многоъгълник, тогава този многоъгълник може да се клати. Четириъгълник може да бъде деформиран, така че ако има повече от три ъгъла, фигурата на равнината вече не е твърда.
Емил Ахмедов
18-19 век преминават под знака на успеха на Нютоновата механика, която показва удивителна ефективност при описанието на движението на планетите от Слънчевата система. Но науката започна да се движи напред, когато изостави този механистичен подход. Под знака на всичко това, което се случва, възниква такъв парадокс на Лаплас, който казва, че навсякъде няма воля. Тоест човек не може да действа по собствена воля, всичко е предопределено и предвидимо. Физикът Емил Ахмедов за диференциалните уравнения, идеалните линии и точки и решението на парадокса на Лаплас.
Емил Ахмедов
Почти всеки знае отношението E0=mc^2. Всеки образован човек знае, че E=mc^2. В същото време те забравят, че ако се вгледате по-отблизо и го погледнете неразговорно, тогава съотношението изглежда като E0=mc^2, E има индекс 0 и свързва останалата енергия с масата и скоростта на светлина. Трябва да се помни, че енергията е ключовото понятие тук. Така че, разговорно казано, тази връзка казва, че всяка маса е енергия, но не всяка енергия е маса. Тук не бива да забравяме за това, че не всяка енергия е маса! Всяка маса е енергия, но обратното не е вярно. И не за каквато и да е енергия, а само за енергията на покой, вярно е, че тя е равна на mc ^ 2. Откъде идва това съотношение? Физикът Емил Ахмедов за връзката между маса и енергия, пространство-време Минковски и координати на 4-вектора.
Емил Ахмедов
Какви наблюдения са в основата на специалната теория на относителността? Как е получен постулатът, че скоростта на светлината не зависи от референтната система? За какво е теоремата на Ньотер? И има ли явления, които противоречат на SRT? За това говори докторът на физико-математическите науки Емил Ахмедов.
Емил Ахмедов
Доктор на физико-математическите науки Емил Ахмедов разказва за трансформациите на Лоренц, специалната теория на относителността, парадокса на близнаците и парадокса на бара и хамбара.
Културно-образователен център "Архе" кани доктора на физико-математическите науки Емил Ахмедов на курса "Фундаментална физика".
Тема на втората лекция: "Квантова теория на полето".
Лекцията ще говори за това какво е полето и как да го квантуваме. След това ще говорим за това какви нови явления възникват, когато полето се квантува. В края на лекцията ще говорим за ефекта на Хокинг и фундаменталните проблеми на квантовата теория на полето.
Относно лектора:
- доктор на физико-математическите науки, водещ научен сътрудник в Института по теоретична и експериментална физика А. И. Алиханов, доцент в катедрата по теоретична физика на Московския физико-технически институт, доцент в Математическия факултет на Националния Изследователски университет Висше училище по икономика.
За курса на лекциите "Фундаментална физика":
Лекциите са предназначени за гимназисти, младши ученици и хора, интересуващи се от математика и физика. Използвайки прости и илюстративни примери, използвайки елементарни формули, лекторът ще се опита да отговори на следните въпроси:
- Какво е специалната теория на относителността и как е подредена геометрията на пространство-времето? Защо скоростта на светлината е независима от референтната система и защо не може да бъде превишена? Ще бъдат обсъдени няколко примера за парадокси (напр. парадоксът на близнаците) и как те се разрешават.
- Как работи извито пространство-време и какво е общата теория на относителността? Ще бъдат анализирани някои прости и илюстративни примери за извити пространства.
- Какво представляват черните дупки? Как да ги представим? Какво се случва с обекти в близост до черни дупки?
- Какво е квантова механика? Как се осъществява преходът от механика на частиците към механика на вълните? Откъде идва вероятностната интерпретация на квантовата механика? Няколко парадокси ще бъдат премахнати. Например парадоксът на котката Шрьодингер и парадоксът на Айнщайн-Подолски-Розен.
- Какво е поле? Какво е квантовата теория на полето? Какво е полето на Хигс и как работи?
- Какво е радиация на Хокинг?
- Какво е теория на струните? Защо е нужна тя?
Физикът Емил Ахмедов за диференциалните уравнения, идеалните линии и точки и решението на парадокса на Лаплас.
18-19 век преминават под знака на успеха на Нютоновата механика, която показва удивителна ефективност при описанието на движението на планетите от Слънчевата система. Освен това той със сигурност доведе до успех в други области, по-обикновени, и се оказа ефективен при описването на природата на топлината, термодинамиката. Тоест, термодинамиката на газовете беше описана под формата на движение на атомите в нея чисто механично. И Максуел, когато пишеше своите уравнения на електродинамиката, се опита механично, с помощта на зъбни колела и зъбни колела, да опише дори електромагнитни полета. Но всъщност това няма нищо общо с естеството на електромагнитните полета и науката започна да се движи, когато изостави този механистичен подход.
Под знака на всичко това, което се случва, възниква такъв парадокс на Лаплас, който казва, че навсякъде няма воля. Тоест човек не може да действа по собствена воля, всичко е предопределено и предвидимо.
Ако вярвате както в механистичния, така и в полевия подход, тогава всички природни явления се описват под формата на определени функции и диференциални уравнения върху тях. Какво представляват функциите и диференциалните уравнения, сега ще обсъдим. Например, най-простата функция е позицията на частица. Това са три функции, тоест координата в три посоки. Има позицията на частицата в даден момент t в тази позиция, в следващия път в друга позиция и т.н.
Оказва се функция - зависимостта от времето на позицията на частицата. Тази функция се описва с добре познатото диференциално уравнение, наречено втори закон на Нютон. Тя е диференциална, защото съдържа две производни на тази функция. Това е ускорението, умножено по масата, и всичко това се определя от силата, действаща върху тази частица. Ето диференциалното уравнение за вас. Ако зададете началната позиция на частицата и нейната начална скорост, тогава решението на това уравнение е еднозначно определено.
В термодинамиката всичко също е описано недвусмислено. Имате само частица, не една, а много от тях. Идеята за това колко частици се съдържат в един газ се дава от числото на Авогадро. Във всеки обем газ има огромен брой частици. Тези частици се движат, сблъскват се една с друга, сблъскват се със стени и това води до термодинамични явления. Оказва се, че ако имате достатъчно мощен компютър, който може да работи с такъв огромен масив от данни, тогава, знаейки първоначалното положение на всички частици и техните начални скорости, можете недвусмислено да определите тяхното последващо развитие и поведение на газа, да предскажете напълно всички подробности за поведението на газа и съставните му частици и т.н.
Тази идея може да бъде продължена по-нататък. Ние също се състои от молекули, атоми, които взаимодействат помежду си, действат един върху друг с някакви сили. И ако зададем началните позиции и началната скорост на всички тези частици, от които сме изградени, тогава нашето поведение е напълно предопределено, защото нашето съзнание и всичко останало, ако вярваме в този механистичен модел, се определя изцяло от тези химични реакции които се случват в нашия мозък и тела и така нататък. Съответно няма и воля. Всички мои последващи действия са предопределени от всичко, което се случва наоколо. И така, това е парадоксът на Лаплас, че всичко е предопределено.
Смяташе се, че парадоксът на Лаплас се решава от квантовата механика, тъй като се появява вероятностна интерпретация. Въпреки това, вероятностната интерпретация на квантовата механика възниква, когато системата се отвори. Тоест, ако въздействате на малка квантова система с голяма класическа система, това се нарича измерване, измерва се състоянието на квантовата механична система и в този момент се появява вероятностна интерпретация. И ако квантово-механичната система е затворена, тогава тя се описва напълно от така наречената вълнова функция. Поради вероятностната си интерпретация тя се нарича вероятностна вълна, но това няма значение.
Както и да се нарича, затворена квантово механична система се описва с вълнова функция, която също се подчинява на диференциално уравнение, наречено уравнение на Шрьодингер. Важно е следното: ако знаете началните условия за това диференциално уравнение, тоест началните стойности на вълновата функция, нейните производни, тогава след това уникално възстановявате вълновата функция по всяко време. А квантовата механична система, ако е затворена, се описва уникално с помощта на тази вълнова функция. И не е необходима вероятностна интерпретация, защото вие не отключвате системата.
Можем да кажем, че отново всичко е предопределено. С това може да се спори, но без значение с каква теория си имаме работа - с теорията на относителността, с общата теория на относителността, с уравнението на гравитацията, с уравненията на Максуел, уравненията, описващи слаби и силни взаимодействия - всички тези сили са описва се с диференциални уравнения от втори ред. Тези уравнения съдържат полета, които са функции на координатите, тоест на позицията в пространството и времето, стойността на някакво поле. Неговите промени в пространството и времето се описват с диференциално уравнение. Тоест отново всичко изглежда е предопределено.
Откъде идват парадоксите? Нека се отдръпнем за секунда и се опитаме да обясним какво се случва. Значителна част от парадоксите възникват, когато се опитваме да екстраполираме някакъв природен закон за всички случаи. Например добре познатият парадокс: кое е първо - пилето или яйцето? Философски проблем, който предполага, че през цялата история на Вселената е имало кокошки, които са снасяли яйца, яйца, излюпени на кокошки, и т.н. Ясно е, че това не винаги е било така. В резултат на еволюцията имаше междинни състояния, които раждаха нещо като яйце, по-близо и повече като яйце, и от тези яйца или подобие на яйца се излюпваха птици или животни, които бяха все по-близки до това, което сега наричаме пиле. Парадоксът на пилето и яйцето е решен по този начин.
За да се върнем към парадокса на Лаплас, ние, естествените учени, винаги използваме някакво приближение. Всеки естествен научен закон, без значение колко фундаментален може да е, винаги е верен в някакво приближение. Вторият закон на Нютон е верен, ако имаме работа с достатъчно големи обекти - от зърно и повече - движещи се със скорости, които са много по-малки от скоростта на светлината, с ускорения, близки до тези, които изпитваме на Земята и в Слънчевата система, при гравитацията полета, които създават нещо като слънцето, звезди като слънцето или планети като земята. Ако започнем да обсъждаме обекти, движещи се с много висока скорост, трябва да се справим със специалната теория на относителността. Ако обсъждаме много силни гравитационни полета, трябва да се занимаваме с общата теория на относителността. Ако трябва да работим с много малки обекти, трябва да се занимаваме с квантовата механика. Ако трябва да се занимаваме с много високи скорости за много малки обекти, трябва да се занимаваме с квантовата теория на полето. В следващата стъпка, ако искаме да се занимаваме с квантовата теория на полето в много силни гравитационни полета, вероятно ще трябва да се справим с нещо като квантовата гравитация, която все още е в процес на създаване, а останалите теории са били разработени.
Откъде идва това приближение? Математиката, както обичат да казват с голям патос, е това, което ни позволява да намерим някакъв ред в хаоса около нас. Тоест ние винаги използваме математически формули, за да опишем нещо математически идеализирано, което приблизително описва какво всъщност се случва в природата. И дори можем да определим в какво приближение и дори да подобрим това приближение, доближавайки се до реалната ситуация. Например, няма идеални, безкрайно тънки прави линии, няма идеални точки и обекти без размер, няма идеални инерционни референтни системи.
Но в действителност какво се случва? Можем да изчислим добива от дадена област, като я опишем с правоъгълник или многоъгълник, чиито ръбове са съставени от прави сегменти, като приемем, че са безкрайно тънки. Това ни позволява да оценим площта на тази плоска фигура и реколтата, която ще приберем, като често пренебрегваме факта, че тази повърхност не е плоска, но вътре в този многоъгълник има могили, вдлъбнатини и т.н. Въпросът е колко близо работим.
По същия начин, използвайки перфектни тънки линии, точки и т.н., можем да броим у дома. За точността при изчисляване на къщите са достатъчни няколко милиметра, за да нямаме пролуки в прозорците. От друга страна, с каква точност трябва да изчислим обект като детектор в ускорител (а това е нещо, сравнимо с три-, четири- или пететажна къща)? Там различните му детайли се напасват един към друг с точност до микрон. Там точността е необходима по-висока, защото е необходимо с такава точност да се определят следите на частиците и върховете на реакцията. Въпросът е с каква точност искаме да опишем. Затова винаги правим някакво приближение, ограничено от някаква точност, с която искаме да опишем нещо, и всичко следва от това.
Следователно диференциалните уравнения, които описват законите на природата, всъщност са някакъв вид приближение към това, което наистина се случва в природата. Никой не е казал, че ако отидем до още по-малки размери, ще видим фина структура в пространството и времето, някакъв вид зърнеста структура, чието поведение вече няма да се описва с диференциални уравнения, а с уравнения с крайни разлики. Да, в такива уравнения отново ще има проблем с факта, че всичко е предвидимо. Но какво ще стане, ако това не са уравнения с крайна разлика? Факт е, че най-вероятно парадоксът на Лаплас се обяснява с факта, че не е необходимо да се екстраполират природните закони, приложими към дадена ситуация, към всички случаи в живота и природата.
Емил Ахмедов, доктор на физико-математическите науки, водещ научен сътрудник в Института по теоретична и експериментална физика А. И. Алиханов, професор в катедрата по теоретична физика в Московския физико-технически институт.
| Коментари: 0 |
Въпросът за свободната воля е един от старите философски проблеми, но през последните десетилетия има много интересни развития в тази област. Участниците в разговора ще обсъдят тези новости. По-специално ще говорим за „Примерите от Франкфурт“, „Манипулативният аргумент“ от Д. Перебум и „Принципа на крайната отговорност“ на Р. Кейн. Разглеждането на тези и други концептуални инструменти ще позволи на участниците в разговора да оценят реалния напредък в разбирането на проблема за свободната воля.
Детерминизмът е общонаучна концепция и философска доктрина за причинността, закономерността, генетичната връзка, взаимодействието и обусловеността на всички явления и процеси, протичащи в света.
С помощта на анестезиолога Дженифър Анистън и учен, въоръжен с чук, професор Маркъс дю Сотой търси отговор на въпроса какво е „аз“. За да направи това, той се подлага на няколко интересни и необичайни експеримента. Маркъс ще научи на каква възраст се появява нашето самосъзнание и дали други живи същества го имат. Той приспива ума си в анестетичен опит, за да го разбере по-добре, след което получава преживяване извън тялото, за да локализира себе си. След това Маркъс отива в Холивуд, за да разбере как знаменитостите помагат да разберем по-добре микроскопичната активност на нашия мозък . След това той участва в експеримент за четене на мисли, който коренно променя разбирането му за това какво е „аз“.
Ако са известни първоначалните условия на системата, е възможно, използвайки законите на природата, да се предвиди нейното крайно състояние.
Свободната воля е важна част от мисленето за свободната воля като цяло. Религиите се различават значително по начина, по който реагират на основния аргумент срещу свободната воля, и по този начин могат да дадат различни отговори на парадокса на свободната воля, твърдението, че всезнанието е несъвместимо със свободната воля.
„Съвременните събития имат връзка с предишни събития, основани на очевидния принцип, че нито един обект не може да започне да съществува без причината, която го е породила... Волята, колкото и свободна да е, не може без определен мотив да породи действия, дори тези, които се считат за неутрални... Трябва да разглеждаме сегашното състояние на Вселената като резултат от предишното й състояние и причина за следващото. Умът, който във всеки един момент би познавал всички сили, действащи в природата, и относителното разположение на съставните му части, ако освен това беше достатъчно обширен, за да подложи тези данни на анализ, би обхванал в една формула движенията на най-огромните тела във Вселената и най-лекия атом; нищо не би било неясно за него и бъдещето, както миналото, щеше да бъде пред очите му... Кривата, описана от молекулата на въздуха или парата, се контролира също толкова строго и определено, както планетарните орбити: между тях има само разлика, която е наложена от нашето невежество"
Има проблем в съвместимостта на нашата идея за свобода и как работи светът. От една страна знаем, че всяко събитие има своя собствена причина. Веригата от причини отива много далеч. И изглежда, че това, което се случва днес, е предопределено от събитията от миналото. От друга страна, има идеята, че ние сме способни сами да инициираме действия, наистина можем да променим бъдещето. Метафизичният проблем за свободната воля е проблемът за връзката между каузалния ред, между факта, че всички събития са детерминирани и факта, че правим свободен избор или свободно действие. Но това не е абстрактен проблем. Концепцията за личност и отговорност е изградена върху идеите за наличието на свобода. Можем ли да извършваме безплатни действия, на какво се основава моралната и правна отговорност и ще стане ли роботът човек? В този брой предлагаме да обсъдим аргумента за манипулиране на Дирк Перебум.
Иля Щуров
Кога е въведено понятието "функция" в научното обращение? Какви решения са предложени за проблема с вибрациите на струните? Какви подходи са съществували за разбиране на функциите? И как се развиха спорът за струните? За това говори математикът Иля Щуров.
Във фундаменталната физика, за разлика от математиката, има само три основни нерешени проблема, с които се занимават практически всички учени от тази област на науката - това е проблемът за космологичната константа, проблемът за ограничаването на кварка и проблемът с квантовата гравитация.
Проблемът за космологичната константа
Представете си дупка с топка в нея. Ако го преместите, той ще започне да трепти и без триене ще осцилира завинаги - получавате класически осцилатор. Но ако топката не бъде докосната, тя просто ще лежи на дъното.
Квантовата частица обаче не е топка, а вълна. Следователно основното състояние на квантовия осцилатор има енергия, различна от нула. Това е вълна с един гребен вътре в дупката. Тоест, една квантова частица осцилира дори в основно състояние. Това са така наречените нулеви трептения. Те се срещат във всяка квантова система, включително квантовата теория на полето.
В квантовата теория на полето вакуумът не е празнота. Състои се от нулеви вибрации. Ако няма гравитация, тогава енергията се изчислява от общата енергия на тези нулеви трептения. Сякаш са изхвърлени. И всички частици в квантовата теория на полето са възбуждения при нулеви трептения.
Въпреки това, при наличие на гравитация, нулевите трептения не могат да бъдат изхвърлени. В крайна сметка те "тежат" нещо, тоест огъват пространство-времето. Следователно има проблем.
Теоретично се предвижда, че трептенията в нулева точка представляват огромна вакуумна енергия. Наблюденията обаче показват, че енергията на вакуума в нашата Вселена е много малка. Това сега се нарича тъмна енергия в космоса. Води до ускорено разширяване на Вселената, като нещо „тежи“. Точно това е проблемът с космологичната константа: от една страна, квантовата теория на полето предвижда, че тя е огромна, а от друга страна, ние наблюдаваме много малка. Къде отива огромната вакуумна енергия, предвидена от квантовата теория на полето? И каква е тогава природата на тъмната енергия?
Проблемът с ограничаването на кварка
Известно е, че ядрото се състои от протони и неутрони. Те взаимодействат помежду си с помощта на ядрени сили. Ако бутнем протоните заедно, увеличавайки енергията, ще видим раждането на огромно разнообразие от нови частици - адрони.
Всички адрони са описани по един начин: съставени са от кварки. Това се наблюдава чрез разсейване на електрон върху протон при много високи енергии. Оказва се, че в този случай електронът е разпръснат почти по същия начин, както алфа частиците върху атомите. Последното е изследвано от Ръдърфорд в началото на 20-ти век: той вижда, че алфа частица се разпръсква от много концентриран център на ядрото, който има много малък размер. Оказва се, че по абсолютно същия начин електрон се разпръсква върху протон, но с едно предупреждение: изглежда, че протонът има три центъра със съответните заряди.
Вътре в протона наистина има три кварка. Но по някаква неизвестна причина не можем да получим тези кварки отделно, ние винаги ги виждаме само като част от адрони. Ние знаем теорията на кварките и това е квантовата хромодинамика, която описва кварките и глуоните. Последните носят взаимодействието между кварките, точно както фотоните между електрическите заряди. Ние разбираме добре квантовата хромодинамика при високи енергии. Тогава наистина описва физиката на адроните. Но при ниски енергии електронът се разпръсква от адроните като цяло. Как едно описание, с помощта на практически свободни кварки, преминава в друго – под формата на адрони като свързани състояния на кварки? И защо кварките не съществуват отделно? Тези въпроси са в основата на проблема със задържането.
Проблемът с квантовата гравитация
Квантовата теория на полето има проблеми със съществуването на безкрайни честоти. Грубо казано, полето може да се огъва произволно, с произволно висока точност. Поради това възникват така наречените дивергенции, а именно: при изчисляване на различни физически величини в квантовата теория на полето получаваме безкрайни приноси. Във всички разработени сега квантови теории на полето, с които се занимаваме, тези отклонения могат да бъдат елиминирани чрез предефиниране на няколко константи на свързване, като заряди и маси на частиците, например.
В същото време, за да се елиминира подобен проблем при квантуване на гравитацията, трябва да се предефинира безкраен брой константи на свързване. Тъй като енергията се увеличава, теорията трябва да бъде все по-сложна. Това предполага, че теорията на гравитацията е приложима само при ниски енергии и трябва да се основава на по-фундаментална (високоенергийна) теория, която все още не знаем.
През септември 2015 г. Стивън Хокинг за нова идея, която според физика ще помогне за решаването на 40-годишния парадокс на загубата на информация в черните дупки. Този парадокс е формулиран на границата между квантовата теория на полето и общата теория на относителността, така че неговото разрешаване може да помогне за формулирането на теорията на квантовата гравитация.
Ученият се позовава в съобщението си на някои специални свойства на пространството, като ги използва правилно, можете да посочите как и под каква форма информацията напуска черна дупка. „По горещи преследвания“ след анонса вече подреждаме предложението на Хокинг, но всички подробности за хипотезата все още чакат публикуване.
Три месеца по-късно, почти веднага след Нова година, в електронната услуга за предпечат на arXiv.org се появи статия, в която физикът, заедно с колегите Андрю Стромингер и Малкълм Пари, разкрива по-подробно същността на предложението си. Едновременно с публикуването на предпечатката, Хокинг изпрати статията за публикуване в едно от най-уважаваните списания по физика - Писма за физически преглед. Пет месеца по-късно работата беше прегледана и се появи на уебсайта на списанието на 6 юни.
Това предизвика неочакван прилив на публикации за портали към други вселени, разположени в черни дупки и други странни явления. Техният източник е научнопопулярна лекция, която Хокинг изнесе през август 2015 г. В публикуваната работа няма нито дума за алтернативни вселени, но има точно онези подробности, които обясняват как да се справим с информационния парадокс.
Днес се връщаме към обсъждането на информационния парадокс и отново се обръщаме за коментар към Емил Ахмедов, доктор на физико-математическите науки и водещ изследовател в Института по теоретична и експериментална физика.
Преди да започнеш
За да се формулира информационния парадокс, е необходимо да се запомнят няколко важни свойства на черните дупки. Най-известният от тях е, че черната дупка има определена повърхност, наречена хоризонт на събитията, след отвъд която дори светлината не може да напусне околностите на обекта. Второто важно свойство е т. нар. „теорема без косми за черна дупка“. Според него всички полета, които създава черна дупка в покой, са неподвижни, тоест не се променят във времето. Това свойство на черна дупка следва от свойствата на хоризонта на събитията.
Важна стъпка в появата на информационния парадокс беше прогнозирането на радиацията на Хокинг, поради което черната дупка бавно се изпарява. Това е квантов ефект, свързан с усилването (усилването) на трептения в нулева точка в резултат на колапс - процесът на образуване на черна дупка.
Енергийният спектър на това излъчване е топлинен и колкото по-малка е черната дупка, толкова по-висока е температурата, която съответства на това излъчване. Това се дължи на факта, че черна дупка няма да може да задържи квантови възбуждения с дължина на вълната, по-голяма от нейния размер. Следователно, от общи съображения, той ще излъчва с характерна дължина на вълната от порядъка на размера на неговия хоризонт. А радиусът на хоризонта на черна дупка е пропорционален на нейната маса. Съответно, характерната радиационна енергия, която е пропорционална на честотата, трябва да бъде обратно пропорционална на масата на черната дупка. Но характерната енергия на радиационните кванти е неговата температура. Тези евристични аргументи, които принадлежат на Владимир Наумович Грибов, се потвърждават от подробни изчисления.
Температурата на Хокинг е много ниска – за черна дупка с масата на Слънцето тя ще бъде десет милионни от келвин. И черна дупка с още по-голяма маса съответно ще има още по-ниска температура. Следователно, най-вероятно е невъзможно да се види радиацията на Хокинг на практика в обозримо бъдеще. Освен ако не е възможно да се открие разпадането на така наречените първични черни дупки, които са се образували в ранните етапи от развитието на Вселената. Наистина, тогава плътността на материята трябва да е била много висока и следователно могат да се образуват черни дупки с много малка маса. Такива дупки биха имали много високи температури. Човек може да се надява да види резултатите от тяхното разпадане от радиацията на Хокинг, ако се вгледаме в най-отдалечените, тоест най-ранните, региони на видимата част на Вселената. Но досега не са открити подобни явления.
Радиацията на Хокинг не зависи от това от какъв материал се е образувала черната дупка в резултат на колапса. В него за дадена енергия с еднаква вероятност могат да се появят различни частици – да речем фотони и неутрални пи-мезони. В резултат на това се получава неприемлива за физиката ситуация – губи се фундаменталната възможност за възстановяване на „съдбата“ на един-единствен атом, попаднал в черна дупка. На езика на математиката това означава, че матрицата на трансформация, която прехвърля системата от състоянието преди образуването на черна дупка в състоянието след нейното изпаряване, се оказва неунитарна (говорим за S-матрицата, една на централните обекти в квантовата теория на полето). Това означава например, че вероятностите за някои процеси може да са по-големи от единица.
Това е парадоксът на загубата на информация – базирайки се на общата теория на относителността и квантовата теория на полето, Хокинг успява да получи ситуация, която просто не би трябвало да бъде във физиката. Възможно е формулирането на този парадокс да се третира по различни начини, но неговата ясна и точна разрешимост е едно от свойствата на „реалната” теория на квантовата гравитация.
Емил Ахмедов принадлежи към групата физици, които смятат, че няма парадокс със загубата на информация. Неяснотата, свързана с парадокса, се дължи на големия брой груби предположения, които Хокинг прави в своята формулировка. Наред с други неща, това са:
1) Енергията на радиационните частици на черна дупка е доста малка в сравнение с общата енергия или масата на черната дупка.
2) Хоризонтът на събитията е достатъчно далеч от сингулярността и към него е приложима общата теория на относителността.
3) Квантовите корекции имат малък принос към спектъра на лъчението на Хокинг.
Емил обаче смята, че е много важно да се разбере в детайли как се разпадат черните дупки и как продуктите от разпада носят информация за първоначалното състояние на колапсиращата материя.
Нова работа и нейната предистория
Новият документ на Хокинг, Стромингер и Пари е озаглавен "Мека коса върху черните дупки". Според нейното популярно изложение от Гари Хоровиц, почетен професор по физика в Калифорнийския университет, документът преразглежда фундаменталните факти зад формулирането на парадокса, като валидността на „теоремата за черната дупка без косми“.
н+1: Доколкото разбирам, за времето, което е минало от пускането на предпечата, вероятно вече е имало няколко семинара, които анализират подробно работата на Хокинг?
Емил Ахмедов:Дори проведохме училищна конференция за студенти и студенти през април. Обадихме се на учениците на Малкълм Пари и Хокинг, те изнесоха лекции и малко или много разбрахме какво твърди работата. Може да се каже, че са стигнали до дълбоко недоразумение.
н+1: Стромингер, Пари и Хокинг прегледаха две предложения, направени от Стивън Хокинг в оригиналния документ от 1975 г. Изглежда са казали, че наистина не е вярно. Откъде дойде това твърдение?
E.A.:Помните ли, миналия път ви обясних, че има така наречената „теорема без коса“? Пространство и време в присъствието на черна дупка в даден момент от време, на всяко разстояние от него,Характеризира се с три числа: маса, момент на въртене и заряд. Съответно, основното състояние на квантовата теория на полето на фона на черна дупка трябва да се характеризира с тези параметри. И тъй като радиацията на Хокинг не носи никаква информация, това означава, че почти всичко, което е било преди колапса, е изчезнало.
Сега Строминджър, Пари и Хокинг преразгледаха това твърдение. Като начало те казват, че ако оставите черната дупка на далечни разстояния не в даден момент от време, а в посока на безкрайността на светлината - тоест, движейки се заедно със светлината - тогава характеристиките на това излъчване съдържат много повече параметри, по-точно - безкраен брой параметри.параметри.
н+1: Тоест те не са ограничени до ъгловия импулс, заряда и масата на черната дупка?
E.A.:да. Мога дори да дам аналог от електромагнетизма, който може би ще бъде по-разбираем.
Нека да разгледаме електромагнитното поле на група заряди. Ако вземем този момент във времето и просто погледнем тази група от много голямо разстояние, тогава ще видим само кулоновото поле. При него могат да възникнат корекции - диполен момент, квадруполен момент, но кулоновото поле ще бъде доминиращата величина на големи разстояния.
Освен това има аналог на "теоремата без коса" - решението на уравненията на Максуел, което не се променя при завъртане около центъра и пада до нула на големи разстояния - е единственото и това е кулоновото поле. Единствената му характеристика е зарядът. В този смисъл ситуацията е аналогична на "теоремата без коса". Ако няма инвариантност по отношение на ротациите, тогава може да има корекции под формата на дипол, квадрупол и по-високи моменти.
Всичко по-горе е вярно, ако погледнем зарядите в даден момент и забравим за тяхното движение. Ако зарядите правят някакво движение, значи излъчват нещо. Тогава в допълнение към горните характеристики ще имате и радиационни характеристики. И дори на голямо разстояние, в допълнение към кулоновото поле, ще има и радиационно поле, което носи безкраен брой характеристики. Подобна ситуация съществува при наличието на гравитационни полета и радиация. Подчертавам, че засега това не е пряко свързано с разрешаването на информационния парадокс.
Това беше известно преди статията на Хокинг, Стромингер и Пари - още през 60-те и 70-те години. Нов интерес към този въпрос се появи поради работата на Стромингер с неговите ученици и съавтори. Работата е там, че този безкраен брой характеристики на излъчване на голямо разстояние е свързан със съществуването на някаква много голяма асимптотична симетрия в тази част от пространство-времето. Строминджър го изучава, опитвайки се да обобщи принципа на съответствието на AdS/CFT за случая на плоско пространство. [малко повече за това в предишно интервю]
Какво ново предлагат Хокинг, Пери и Строминджър
E.A.:Всичко, което казах за безкрайно големия брой характеристики на радиацията вярно, когато сте много далеч от всякакви източници на гравитационни и електромагнитни полета. А именно, това е вярно в грубо приближение на водещия ред при светлинна безкрайност, тоест без никакви корекции. Хокинг, Пери и Стромингер сега казват, че подобна ситуация трябва да съществува не само на безкрайно разстояние от източници на радиация, но и близо до хоризонта на събитията на черна дупка.
н+1: Определено не е безкрайно разстояние.
E.A.:Да, това определено не е безкрайно разстояние, но Хокинг и съавтори твърдят, че са успели да опишат как описаните по-горе симетрии могат да бъдат разширени от безкрайност до хоризонта на черна дупка. Освен това не за най-общия случай на полета, а засега само за електромагнитно излъчване.
Има много въпроси относно това твърдение. Казват буквално, че има буквално същата симетрия на хоризонта на черна дупка като в безкрайността. Откъде идва това твърдение, не можах да разбера подробно. Ако погледнете статията на Хокинг, Стромингер и Пари, няма толкова много формули, има повече думи. И не успях да извлека тестената формула от тези думи.
н+1: Откъде тогава дойде това твърдение?
E.A.:Хокинг се интересуваше от факта, че метриката на пространство-времето на големи разстояния от черна дупка може да бъде описана с повече параметри, отколкото само заряд, маса и ъглов импулс. Това е очевидно нарушение на "теоремата без коса". Той смяташе, че същото може да бъде обобщено за характеристиките на метриката пространство-време близо до хоризонта на събитията на черната дупка.
Всъщност от общите съображения е ясно, че ако вземем предвид влиянието върху черната дупка на частици/вълни, падащи или изхвърлени от хоризонта на събитията според Хокинг, тогава този хоризонт по някакъв начин ще бъде деформиран. Тези деформации могат да се характеризират с безкраен брой параметри, тъй като могат да се появят локално във всяка част от него. И тази картина е подобна на това как деформацията на пространство-времето се случва при светлинна безкрайност в резултат на излъчването, което отива там. Тоест, аналогията между хоризонта на събитията и светлинната безкрайност е очевидна.
н+1: Тоест, правилно разбирам, че в статията се посочва, че радиацията на Хокинг ще има безкрайно много характеристики, а не само разпределение на температурата, което зависи от масата, заряда и въртящия момент?
E.A.:да. И съответно с помощта на тези характеристики можете напълно да характеризирате състоянието на черна дупка. На думи всичко това отдавна е ясно на мен и на много мои колеги, но ясни и лесно проверявани формули по тази тема не съм виждал. Нещо повече, дори от хора, които разбират този въпрос и са го обсъждали заедно с Хокинг, Стромингер и Пари.
н+1: Излиза, че това е по-скоро философска работа?
E.A.:Това е по-скоро формулиране на идея. Като идея ми харесва. Повтарям, първоначално беше ясно и на мен, и на много мои колеги. Тоест за мен това не е нищо ново, освен че такива добре познати хора се изказаха по тази тема в същия дух, както други, по-малко известни хора се изказаха.
н+1: Имаше още една малка точка освен "косата". Хокинг, Стромингер и Пари казват, че вакуумното състояние по някакъв начин не е уникално?
E.A.:Характеристиките на черна дупка са същите като характеристиките на вакуума (основно състояние) в квантовата теория на полето на фона на черна дупка. Факт е, че дори в присъствието на радиация на Хокинг, ние имаме работа с основното състояние на квантовата теория на полето, тъй като радиацията на Хокинг е усилване на трептения в нулева точка, които присъстват във вакуум, тоест в основно състояние. По-рано те смятаха, че има само три от тези характеристики, но сега видяха, че трябва да има безкраен брой такива характеристики. Отдавна е известно, че има безкрайно много такива характеристики в безкрайността, а сега те твърдят, че всичко е абсолютно същото в областта на черна дупка. По този начин основното състояние на квантовата теория на полето в присъствието на черна дупка има безкрайно голямо израждане и различните основни състояния се различават чрез горните характеристики и се превеждат едно в друго чрез безкрайни трансформации на симетрия.
Хокинг, Пери и Строминджър дори твърдят, че са го доказали строго. Тоест, ако попитате директно Малкълм Пари, той ще каже, че са доказали това твърдение. И той е човек, който не хвърля думи на вятъра. Просто не разбирам напълно тези твърдения.
н+1: По време на последното интервю споменахте друг фактор, който не беше взет предвид от Хокинг. Чудя се дали е коригирано при "кръпка на дупки" в описанието на парадокса?
E.A.:Казах следното - квантовата теория на полето на фона на черна дупка е в нестационарно състояние. Може да съм го изразил малко по-различно, но това имах предвид. Хокинг, Стромингер и Пари говорят за вакуума и неговите характеристики. За мен това не е достатъчно – поради факта, че квантовата теория на полето е в нестационарно състояние на фона на черна дупка, тя не остава във вакуумно състояние, а преминава в някакъв вид възбудено състояние. А именно вътрешните степени на свобода на теорията на полето се възбуждат. Тоест, в допълнение към нулевите трептения, възбудените състояния на квантовата теория на полето също ще допринесат за излъчването на черна дупка. И това, разбира се, също така характеризира състоянието на квантовата теория на полето на фона на черна дупка и допълва картината.
Но това, което току-що казах, в никакъв случай не е общоприета гледна точка. Споделят го може би петима души по света. Тази гледна точка обаче може да бъде подкрепена с подробни изчисления [Емил Т. Ахмедов и др. /PRD, 2016 г.], а формулата е обективна. Всеки може да го провери и да се увери, че е правилен или неправилен.
мисловен експеримент
н+1: И ако фантазирате - възможно ли е все още да си представите някакъв експеримент, който да провери теорията? В крайна сметка всяка теория дава своите прогнози, които са критериите за коректност.E.A.:Разбира се, всички тези ефекти са слаби и в момента представляват само академичен интерес. Безнадеждно е, за съжаление, да проверим съществуването на радиация на Хокинг и да видим нейните характеристики близо до онези обекти в небето, които считаме за черни дупки.
н+1: И ако си представим, че можем да изпратим апарата?
E.A.:Дори да си представим, че можем да изпратим устройството - тези ефекти все още са много слаби. Температурата на черна дупка с масата на Слънцето ще бъде около десет милионни от келвин - това е нищожна стойност дори на фона на реликтово космологично излъчване.
Единственото нещо, на което се надяват учените, е да видят явления от микроскопични черни дупки. Когато гледаме небето, ние гледаме не само в далечината, но и в миналото. В ранните етапи на развитието на Вселената, когато тя е била много плътна, могат да се образуват малки първични черни дупки. Ако вземем черна дупка с маса, равна на масата на връх Еверест, тогава тя по-скоро не излъчва бавно, а експлодира, тъй като температурата й е огромна.
н+1: Ясно е, че колкото по-малка е черната дупка, толкова по-висока е температурата на радиацията. Но ако можем да уловим от далече поне един квант, излъчван от черна дупка?
E.A.:За да потвърдим експериментално наблюденията на Хокинг, Стромингер и Пари, един квант от потока, излъчван от черна дупка, не ни е достатъчен. Ако погледнем черна дупка отдалеч, тогава целият поток се дава от безкраен брой характеристики.
н+1: Тоест, ако успеем да уловим целия поток радиация от черна дупка, тогава бихме могли да получим отговор дали теорията е вярна или не.
E.A.:Е, теоретично, ако обградим черна дупка с кутия и съберем всичко, което тя излъчва, можем да определим величината на безкраен брой заряди. Подчертавам, че някои от тях ще бъдат равни на нула, а някои не. Всичко това би характеризирало напълно състоянието на черна дупка.
Но още веднъж ще уточня, че това не трябва да се прави в безкрайност, защото черната дупка може да не е сама, може да е заобиколена от нещо. Тези тела също могат да излъчват гравитационно и електромагнитно излъчване. За да получим характеристиките на конкретна черна дупка, трябва да уловим радиация близо до нейния хоризонт.
н+1: Оказва се, че просто трябва да изградим огромен детектор около черна дупка - един вид сфера на Дайсън.
E.A.: Х и т.н. Разбира се, не твърдя, че е необходимо да се извърши точно такъв сложен и дори невъзможен експеримент, за да се потвърдят горните наблюдения. Ако видим, че някаква микроскопична (например първична) черна дупка излъчва и нейните характеристики се променят и излъчването отнема точно тези характеристики, които са се променили, тогава това би било достатъчно.
Интервюира Владимир Королев
Крис Фрил - британски фотограф, автор на илюстрации, които са използвани в материала. Той прекара последните 10 години, опитвайки се да получи снимка, която му хареса. Той вече е работил в 150 държави и би искал да има време да посети останалите 46, докато стане домашен дом.
