Параллельные миры

3. Ученые искали антивещество во Вселенной, и им удалось найти немного (за исключением потоков антивещества недалеко от центра Млечного Пути). Поскольку вещество и антивещество практически неразличимы, поскольку они повинуются одним и тем же законам физики и химии, различить их довольно сложно. Однако одним из способов являются поиски характерного гамма-излучения в 1,02 млн электронвольт. Это отпечаток присутствия антивещества, поскольку это минимальная освобождаемая энергия при столкновении электрона с антиэлектроном. Но когда мы сканируем Вселенную, мы не находим больших количеств гамма-лучей в 1,02 млн электронвольт, что указывает на то, что антивещество во Вселенной встречается весьма редко.

4. Предел Чандрасекара можно вывести, рассуждая следующим образом. С одной стороны, действие гравитации сжимает белый карлик до невероятной плотности, все ближе и ближе придвигая электроны звезды друг к другу. С другой стороны, существует принцип исключения Паули, который гласит, чтоу двухэлектронов не может быть совершенно одинакового состояния. Это означает, что два электрона не могут занимать в точности одно и то же положение с одними и теми же свойствами, так что существует сила, расталкивающая электроны в стороны (в дополнение кэлектроста-тическому отталкиванию). Это означает, что существует давление, расталкивающее электроны, которое не дает им вжаться друг в друга. Таким образом, мы можем вычислить массу белого карлика, когда эти две силы (одна — отталкивающая, а вторая — притягивающая) в точности уравновешивают друг друга, именно это и будет пределом Чандрасекара в 1,4 солнечной массы.

В случае с нейтронной звездой мы имеем дело с гравитацией, которая сжимает шар из чистых нейтронов, так что здесь будет другой предел Чандрасекара, приблизительно равный 3 солнечным массам, поскольку нейтроны также отталкиваются друг от друга вследствие этого взаимодействия. Но когда нейтронная звезда превзойдет свой предел Чандрасекара, она коллапсирует в черную дыру.

5. Они были среди первых, кто привлек квантовую механику к физике черных дыр. Согласно квантовой теории, существует конечная вероятность того, что субатомная частица может вырваться их хватки черной дыры путем туннелирования, а отсюда следует, что черная дыра должна медленно испускать излучение. Это является примером туннелирования.

б. Один из широко известных примеров сексуального парадокса был описан английским философом Джонатаном Харрисоном в произведении, которое было опубликовано в 1979 году в журнале «Энелисиз» (Analysis). Читателям предлагалось найти смысл в этом парадоксе.

История начинается с того момента, как девушка по имени Джокаста Джоунс находит старую камеру глубокой заморозки. Внутри она обнаруживает привлекательного человека, которого заморозили заживо. Она отогревает его и узнает, что его зовут Дам. Дам рассказывает ей, что у него есть книга, в которой говорится, как построить камеру глубокой заморозки, которая может сохранять человека, а также как построить машину времени. Эти двое влюбляются друг в друга, женятся и вскоре у них рождается мальчик, которого они называют Ди.

Годы спустя, когда Ди вырастает, он решает пойти по стопам отца и построить машину времени. На этот раз путешествие в прошлое совершают и Ди, и Дам; при этом они берут книгу с собой. Однако это путешествие оканчивается трагедией — они оказываются в далеком прошлом в затруднительном положении и без всяких запасов пищи. Понимая, что конец близок, Ди совершает единственную вещь, которая может помочь ему выжить, — он убивает своего отца и съедает его. Тогда Ди решает построить камеру глубокой заморозки, следуя инструкциям, приведенным в книге. Чтобы спастись, он входит в эту камеру, его замораживает, и процессы его жизнедеятельности приостанавливаются.

Много лет спустя Джокаста Джоунс находит эту камеру заморозки и решает отогреть Ди. Для маскировки Ди называется Дамом. Они влюбляются друг в друга, а потом у них рождается ребенок по имени Ди… и цикл продолжает повторяться.

Предложение Харрисона вызвало с дюжину ответов. Один из читателей заявил, что «история была настолько экстравагантна в своем подтексте, что к ней придется относиться как к reductio ad abusurdum сомнительного допущения, на котором основывается эта история: возможность путешествий во времени». Обратите внимание на то, что здесь не содержится дедушкиного парадокса, поскольку Ди ни в один из моментов прошлого не совершает ничего, что сделало бы настоящее невозможным. (Однако присутствует информационный парадокс, поскольку книга, в которой содержатся секреты приостановления жизненных функций и путешествий во времени, появляется из ниоткуда. Однако не книга является самой важной частью истории.)

Другой читатель указал на присутствие странного биологического парадокса. Поскольку у каждого человека половина ДНК от матери и половина от отца, это означает, что Ди должен иметь половину ДНК от миссис Джоунс и половину от своего отца, Дама. Однако Ди — это Дам. Таким образом, Ди и Дам должны обладать одним и тем же набором ДНК, поскольку это один и тот же человек. Но это невозможно, поскольку по законам генетики половина их генов от миссис Джоунс. Иными словами, истории о путешествиях во времени, в которых человек возвращается в прошлое, встречает свою мать и себя в качестве своего же отца, противоречат законам генетики.

Кто-то может подумать, что в сексуальном парадоксе есть брешь. Если вы можете быть одновременно и своим отцом и своей матерью, то вся ДНК идет от вас самих. В произведении Роберта Хайнлайна «Все вы зомби» девушка идет на операцию по смене пола, а затем дважды возвращается во времени, чтобы стать своей же собственной матерью, отцом, сыном и дочерью. Однако даже в этом причудливом рассказе присутствует нарушение законов генетики.

В рассказе «Все вы зомби» девушка по имени Джейн воспитывается в сиротском приюте. Однажды она встречает привлекательного незнакомца и влюбляется в него. Она рожает девочку, которую таинственным образом похищают. У Джейн возникают осложнения после родов, и врачи вынуждены изменить ее пол, превратив в мужчину. Год спустя этот мужчина встречает путешественника во времени, который забирает его в прошлое, где он встречает Джейн в молодости. Они влюбляются друг в друга, Джейн беременеет. Затем мужчина похищает своего собственного ребенка — девочку — и возвращается еще дальше в прошлое, оставив девочку в приюте. Затем Джейн вырастает и встречает привлекательного незнакомца. Этой истории почти удается избежать сексуального парадокса. Половина генов принадлежит девушке Джейн и половина — Джейн-незнакомцу. И все же oneрация по изменению пола не может изменить вашу Х-хромосому на Y-хромосому, а потому здесь все же присутствует сексуальный парадокс.

7. В конечном счете для разрешения этих сложных математических вопросов необходимо обратиться к физике нового рода. Например, многие физики, такие, как Стивен Хокинг и Кип Торн, пользуются так называемой полуклассической аппроксимацией — то есть гибридной теорией. Они предполагают, что субатомные частицы повинуются квантовому принципу, но они позволяют гравитации быть плавной и неквантованной (то есть они исключают гравитоны из своихрасчетов). Поскольку все расхождения и аномалии происходят из-за гравитонов, полуклассический подход не испытывает никакихтрудностей. Однако можно математически показать, что полуклассический подход содержит противоречия, — то есть, в конечном счете, он дает неверные ответы, а потому на результаты, полученные с привлечением полуклассического подхода, опираться нельзя, особенно в самых интересных областях, таких, как центр черной дыры, вход в машину времени, а также момент Большого Взрыва. Обратите внимание, что многие «доказательства», утверждающие, что путешествия во времени невозможны или что нельзя пройти сквозь черную дыру, были сделаны при использовании полуклассической аппроксимации, а потому полагаться на них нельзя. Именно поэтому нам приходится обратиться к квантовой теории гравитации, такой, как струнная теория и М-теория.

8. В принципе, можно было суммировать всю струнную теорию в условиях нашей струнной теории поля. Однако теория не была сформулирована в окончательном виде, поскольку была нарушена инвариантность относительно преобразований Лоренца. Позднее Виттену удалось построить изящную версию теории поля открытых бозонных струн, которая являлась ковариантной. Еще позже группа ученых из Массачусетского технологического института, группа Киото и я смогли построить ковариантную теорию замкнутых бозонных струн (которая, однако, была неполиномиальной, а потому работать с ней было сложно). Сегодня с приходом М-теории интерес ученых сместился к мембранам, но еще не ясно, может ли быть разработана истинная мембранная теория поля.

9. В действительности существует несколько причин, почему десять и одиннадцать являются предпочтительными числами в струнной теории и в М-теории. Во-первых, если мы изучим представления группы Лоренца во все высших и высших измерениях, то мы обнаружим, что в целом количество фермионов возрастает экспоненциально вместе с измерением, в то время как количество бозонов увеличивается в линейной зависимости от измерения. Таким образом, лишь для малого количества измерений мы можем вывести супер симметричную теорию с равным количеством фермионов и бозонов. Если мы тщательно проанализируем теорию групп, то обнаружим, что идеальное равновесие достигается в десяти и одиннадцати измерениях (учитывая, что мы имеем дело с частицами с максимальным спином 2, а не 3 и выше). Так, на основании исключительно теории групп мы можем показать, что предпочтительными являются десять и одиннадцать измерений.