Один парень изучал физику и пытался опровергнуть выводы Теории Относительности. Он даже пытался опубликовать свои изыскания в престижном журнале Physical Review Letters. Его заслуженно отбрили рецензенты и развернул редактор журнала - статья была ошибочной. И хорошо, потому что было бы, мягко говоря, неловко. Этим парнем был Альберт Эйнштейн.
В отдалённом будущем Вселенную могут ожидать различные варианты судеб, но если тёмная энергия и правда постоянная – а об этом свидетельствуют все данные – то её развитие продолжит идти по красной кривой. Эта кривая приведёт Вселенную к варианту тепловой смерти. Однако тёмная энергия не обязательно должна быть космологической постоянной.
Одна из самых загадочных составляющих Вселенной – тёмная энергия. Честно говоря, её вообще не должно было быть. Раньше мы довольно логично предполагали, что Вселенная сбалансирована, и что её расширению противодействуют силы гравитации, действующие на всё, что в ней есть. Если гравитация выиграет, Вселенная снова сколлапсирует. Если выиграет расширение, всё разлетится в небытие. Однако сделанные после 1990 года наблюдения говорят о том, что расширение не просто выигрывает – удалённые галактики удаляются от нас со всё возрастающей скоростью. Однако можно ли назвать это новой идеей, или же это просто воскрешение того, что Эйнштейн назвал когда-то своей величайшей ошибкой: космологической постоянной ? Такой вопрос задаёт наш читатель:
Читать полностью »
Роджер Пенроуз стал лауреатом Нобелевской премии по физике 2020 года за теоремы о формировании черных дыр, которые он доказал совместно с Хокингом еще в 1960-70х годах. Поздравляем!
Однако главной заслугой Пенроуза в этом направлении является то, что он в свое время сделал теорию гравитации Эйнштейна (общую теорию относительности) мейнстримом. До Пенроуза считалось, что теорией относительности не стоит заниматься молодым физикам. В ней не осталось интересных проблем. Это старая, созданная еще в 1916 г., теория уже исследована вдоль и поперек.
Пенроуз показал, что это не так. Он развил новые математические методы (диаграммы Пенроуза) и получил множество интересных результатов. Он положил начало золотому веку черных дыр, кульминацией которого принято считать открытие эффекта испарения черных дыр посредством излучения Хокинга. Одним из результатов того плодотворного периода является и его гипотеза космической цензуры, согласно которой голые сингулярности запрещены Природой.
А разве у них есть поверхность? Ведь все привыкли к представлению о черной дыре как о сингулярности скрытой от нашего взора горизонтом события. Впрочем, исследуя термодинамику черных дыр, физики давно пришли к выводу, что они ведут себя не как трехмерные, а как двухмерные объекты. Например, количество составных частей черной дыры как термодинамической системы, пропорционально квадрату радиуса горизонта события, а не его кубу. Но данный «прозрачный намёк» принято относить скорее к проблемам, таким как: Куда девается информация провалившаяся за горизонт события? Если из двух квантово запутанных частиц одна пересекла горизонт события, то с чем запутана оставшаяся?
Однако показать, что такая поверхность вполне материальна, можно используя известные эффекты теории относительности. Так, с точки зрения неподвижного внешнего наблюдателя, никакой падающий в черную дыру объект никогда не пересечет горизонт события, потому что по мере приближения к нему, время в системе отсчета, связанной с объектом, будет замедляться относительно внешнего наблюдателя из-за того, что в гравитационном поле вблизи массивных тел, время даже для неподвижных тел течет медленнее, чем вне поля. Скорость такого объекта относительно внешнего наблюдателя сначала нарастает, а затем замедляется. При приближении к горизонту события время для такого объекта почти остановится, поэтому для того чтобы преодолеть остаток пути с точки зрения внешнего наблюдателя ему потребуется бесконечно большой промежуток времени.
Читать полностью »
Два года назад, листая старую тетрадь с вычислениями, я наткнулся на явную ошибку в одном уравнении. Находясь в совершенном ужасе — это уравнение-то было опубликовано в научном журнале месяцем ранее, — бросил все дела и стал срочно переделывать расчет. И ошибка никуда не делась.
Как баг превратился в фичу, о научном прогрессе и всех приключениях в попытках опубликоваться в Nature. Спойлер: почти получилось.
Стрелец А* и его звездное скопление. Источник: оригинальная статья.
Европейская южная лаборатория (European Southern Observatory, ESO) при помощи системы VLT (Very Large Telescope, «Очень Большой Телескоп», ОБТ) впервые обнаружила эффекты, предсказанные общей теорией относительности Эйнштейна (ОТО), пронаблюдав за движением звезды, которая прошла через мощное гравитационное поле сверхмассивной чёрной дыры Стрелец А* в центре Млечного Пути.
Читать полностью »
Спустя почти 40 лет после его постановки, математики определились с одним из самых выдающихся вопросов в изучении общей теории относительности. В работе, опубликованной в интернете прошлой осенью, математики Михалис Дафермос и Джонатан Лак доказали, что сильная форма принципа космической цензуры, относящегося к странной структуре чёрных дыр, неверна.
«Лично я считаю эту работу невероятным достижением – качественным скачком в нашем понимании ОТО», — написал мне Игорь Роднянский, математик из Принстонского университета.
Читать полностью »
В ноябре 1915 года на лекции в Прусской академии наук, Альберт Эйнштейн описал идею, перевернувшую представление человечества о Вселенной. Вместо того, чтобы принимать геометрию пространства и времени фиксированной, Эйнштейн объяснил, что мы живём в четырёхмерной реальности под названием пространство-время, чья форма колеблется, реагируя на материю и энергию.
Эйнштейн подробно расписал эту важную идею в нескольких уравнениях, называемых "уравнениями Эйнштейна" (или уравнениями гравитационного поля), формирующих ядро его ОТО. Эту теорию подтвердили все экспериментальные проверки, которым она подвергалась в следующее столетие.
Читать полностью »
Альберт Эйнштейн выпустил свою общую теорию относительности в конце 1915 года. А должен был бы закончить её на два года раньше. Когда исследователи изучали его записи того периода, они увидели практически законченные уравнения, в которых не хватало лишь парочки деталей. «Это должна была быть окончательная теория», — сказал Джон Нортон, эксперт по Эйнштейну и историк науки из Питтсбургского университета.
Но Эйнштейн в последний момент допустил критическую ошибку, отправившую его на путь сомнений и открытий – такой сложный, что тот едва не стоил ему его величайшего научного достижения. Последствия его решения продолжают отзываться в математике и физике сегодняшнего дня.
Читать полностью »
Коллаборация LIGO-Virgo вместе с астрономами из 70 обсерваторий объявила сегодня о наблюдении слияния двух нейтронных звезд в гравитационном и электромагнитном диапазонах: увидели гамма-всплеск, а также рентгеновское, ультрафиолетовое, видимое, инфракрасное и радио излучение.
Иллюстрация столкновения нейтронных звезд. Узкий выбор по диагонали — поток гамма-лучей. Светящееся облако вокруг звезд — источник видимого света, который наблюдали телескопы после слияния. Credit: NSF/LIGO/Sonoma State University/Aurore Simonnet
Нейтронные звезды, самые маленькие и плотные из всех звезд, образуются при взрыве сверхновой. Когда две нейтронные звезды образуются в паре, они вращаются друг вокруг друга, и постепенно теряют энергию, сближаясь и излучая гравитационные волны, пока наконец не сталкиваются. Такое столкновение и наблюдали телескопы LIGO, а через две секунды после — гамма-вслеск достиг космического телескопа Ферми, и в последующие дни и недели астрономы могли наблюдать событие в других электромагнитных диапазонах.
Впервые гравитационные волны были зарегистрированы два года назад — от слияния черных дыр. С тех пор еще три сигнала от черных дыр были приняты детекторами, последний — всего за три дня до этого события.
Под катом — о сигнале и открытиях, с ним связанных: точной оценке на скорость гравитационных волн, независимой оценке на постоянную Хаббла и новых данных по физике нейтронных звезд.
Читать полностью »
