Брайан Грин - Брайан Грин. Ткань космоса - Пространство, время и структура реальности

6. Предложения, которые пытались обойти введение темной материи или темной энергии допускали, что даже принятое поведение гравитации на больших масштабах может отличаться от того, что думали Ньютон и Эйнштейн, и, таким образом, пытались оценить гравитационные эффекты, не совместимые только с материалом, который мы можем видеть. Пока еще эти предложения в высшей степени умозрительны и имеют минимальную поддержку как у экспериментаторов, так и у теоретиков.

7. Эту идею ввели физики С. Гиддингс, С. Томас, С. Димопоулос и Г. Ландсберг.

8. Отметим, что фаза сжатия такой отскочившей вселенной не то же самое, что фаза расширения, бегущая в обратном направлении. Физические процессы, такие как разбрызгивание яиц и таяние свечей, будут происходить в обычном "прямом" направлении времени во время расширения и должны будут продолжатся так же во время последующей фазы сжатия. Поэтому энтропия должна будет возрастать во время обеих фаз.

9. Подготовленный читатель должен заметить, что циклическая модель может быть выражена на языке четырехмерной эффективной теории поля на одной из 3-бран, и в этой форме она разделяет многие свойства более привычных инфляционных моделей, движимых скалярным полем. Когда я говорю "радикально новый механизм", я ссылаюсь на концептуальное описание в терминах сталкивающихся бран, с которыми и само которое есть поразительно новый путь размышления о космологии.

10. Не запутайтесь в подсчете измерений. Две 3-браны вместе с пространственным интервалом между ними имеют четыре измерения. Время дает пятое. Что оставляет шесть остальных для пространства Калаби-Яу.

11. Важное исключение, отмеченное в конце этой главы и обсуждаемое дальше в деталях в Главе 14, имеет дело с неоднородностями в гравитационном поле, так называемыми изначальными гравитационными волнами. Инфляционная космология и циклическая модель отличаются в этом отношении, что дает один из путей, на котором есть шанс, что они могут быть экпериментально отличены.

12. Квантовая механика гарантирует, что всегда имеется ненулевая вероятность, что случайная флуктуация разрушит циклический процесс (например, одна брана повернется относительно другой), заставив модель застопориться. Даже если вероятность мизерна, рано или поздно событие непременно произойдет, а потому циклы не могут продолжаться бесконечно.

Глава 14

1. A. Einstein, "Vierteljahrschrift fur gerichtliche Medizin und offentliches Sanitatswesen" 44 37 (1912). D. Brill and J. Cohen, Phys. Rev. vol. 143, no. 4, 1011 (1966); H. Pfister and K. Braun, Class. Quantum Grav. 2, 909 (1985).

2. За четыре десятилетия от первоначального предложения Шиффа и Пью были предприняты другие тесты схемы увлечения. Эти эксперименты (проведенные среди других Бруно Бертотти, Игнацио Киуфолини и Петером Бендером, а также И.И.Шапиро, Р.Д. Ризенбергом, Дж.Ф.Чандлером и Р.В. Бэбкоком) изучали движение Луны, а также спутников, вращающихся вокруг Земли, и нашли строгое доказательство эффектов увлечения. Преимущество Гравитационного Зонда B ( Gravity' Probe B ) в том, что это первый полностью контролируемый эксперимент, один из тех, которые находятся под полным контролем экспериментаторов, что должно дать самое точное и самое прямое доказательство схемы увлечения.

3. Хотя приведенные рисунки эффективны в том, что дают почувствовать открытие Эйнштейна, другое ограничение стандартных представлений деформированного пространства в том, что они не иллюстрируют деформацию времени. Это важно потому, что ОТО показывает, что для обычного объекта вроде Солнца, в противоположность чему-нибудь экстремальному вроде черной дыры, деформация времени (чем ближе вы к Солнцу, тем медленнее будут идти ваши часы) намного более выражена, чем деформация пространства. Затруднительно изобразить деформацию времени графически, но труднее передать, как деформированное время дает вклад в искривление пространственных траекторий, таких как земная эллиптическая орбита вокруг Солнца, именно поэтому Рис. 3.10 (и другие рисунки среди любых попыток визуализировать ОТО, которых я только видел) сориентирован исключительно на деформированном пространстве. Но полезно иметь в виду, что в большом количестве известных астрофизических окружающих явлений деформация времени доминирует.

4. В 1974 Руссел Халс и Джозеф Тейлор открыли двойную систему пульсаров – два пульсара (быстро вращающейся нейтронной звезды), обращающихся друг вокруг друга. Поскольку пульсары двигаются очень быстро и очень близко друг к другу, ОТО Эйнштейна предсказывает, что они будут испускать большое количество гравитационного излучения. Хотя в самом деле проблематично детектировать это излучение непосредственно, ОТО показывает, что излучение должно проявлять себя косвенно через другие вещи: энергия, эмитированная через излучение, должна вызывать постепенное снижение периода обращения двух пульсаров по орбите. Пульсары наблюдаются непрерывно с момента их открытия и на самом деле их орбитальный период уменьшается – и способом, который согласуется с предсказаниями ОТО с точностью, примерно, на одну часть из тысячи. Таким образом, даже без прямого детектирования эмитированной гравитационной радиации это обеспечивает строгое доказательство ее существования. За это открытие Халсу и Тейлору присудили Нобелевскую премию по физике за 1993.