Цитаты из книги «Кратчайшая история времени»

Одним из революционных свойств квантовой механики является то, что она не предсказывает единственного определенного результата наблюдения. Вместо этого квантовая механика предсказывает целый набор возможных исходов и позволяет определить, насколько вероятен каждый из них.

Энергия фотона тем больше, чем выше частота.

Чем выше частота света, тем больше энергия кванта. Поэтому хотя фотоны любого заданного цвета или частоты идентичны, в теории Планка фотоны разных частот отличаются друг от друга количеством переносимой энергии. Это означает, что в квантовой теории энергия минимального количества света любого заданного цвета – то есть количества света, которое переносится единичным фотоном, зависит от цвета. Например, поскольку частота фиолетового света в два раза больше частоты красного цвета, то энергия одного кванта фиолетового света в два раза больше энергии одного кванта красного цвета. Таким образом, минимальное количество энергии или фиолетового света в два раза больше минимального возможного количества энергии красного цвета.

немецкий ученый Макс Планк в 1900 году предположил, что свет, рентгеновское излучение и другие виды электромагнитных волн могут изучаться только дискретными порциями, которые он назвал квантами.

частота волны – это количество колебаний, происходящих в секунду, то есть число волн, прошедших в течение одной секунды.

Представление об исходно горячей Вселенной, которая потом остывала по мере своего расширения, основано на эйнштейновской теории тяготения, то есть общей теории относительности. Согласие этой теории со всеми имеющимися наблюдениями – грандиозный триумф теории. Но поскольку математика не может оперировать бесконечными числами[10], то сам вывод о рождении Вселенной в результате Большого взрыва, когда плотность и кривизна пространства-времени были бесконечными, означает, что общая теория относительности предсказывает существование точки во Вселенной, где сама эта теория уже не имеет силы. Это пример того, что математики называют сингулярностью. Возникновение в теории сингулярности вроде состояния бесконечной плотности и кривизны означает, что теория нуждается в корректировке. Общая теория относительности неполна, потому что не может сказать, как начиналась Вселенная.

В среднем каждый день во Вселенной взрываются сотни тысяч сверхновых. В каждой конкретной галактике сверхновые взрываются в среднем раз в столетие. Но это в среднем. К сожалению – во всяком случае для астрономов – последний раз вспышку сверхновой в Млечном Пути наблюдали 1604 году, то есть еще до изобретения телескопа.

В некоторых случаях при коллапсе очень массивной звезды ее внешние слои сбрасываются в ходе чудовищного взрыва – так называемой вспышки сверхновой. Вспышка сверхновой – это настолько мощное явление, что выделяемая при этом энергия оказывается сравнима с энергией излучения всех остальных звезд родительской галактики вместе взятых.

задачу о судьбе массивной звезды в общей теории относительности первым решил молодой американский ученый Роберт Оппенгеймер в 1939 году. Согласно Оппенгеймеру, дело обстоит следующим образом. Под действием гравитационного поля звезды траектории лучей света в пространстве-времени искривляются и отличаются от траекторий в отсутствие звезды. Этот эффект наблюдается как искривление света далеких звезд, наблюдаемых во время солнечного затмения. Траектории лучей света в пространстве-времени слегка искривляются в направлении звезды. По мере сжатия звезды плотность ее возрастает, также как и напряженность гравитационного поля на ее поверхности. (Для наглядности представьте себе гравитационное поле в виде «субстанции», истекающей из точки в центре звезды. Чем ближе к центру, тем плотнее «субстанция» и сильнее воздействие гравитационного поля.) Под действием более сильного поля траектории лучей света вблизи поверхности звезды еще сильнее искривляются в сторону светила. Наконец, когда звезда сожмется до определенного критического радиуса, гравитационное поле на ее поверхности оказывается настолько сильным, что заворачивает траектории лучей света, и они уже больше не могут покинуть звезду. Согласно теории относительности ничто не может двигаться быстрее скорости света. Это значит, что раз свет не может покинуть звезду, то это также невозможно и для любого другого объекта – он неминуемо будет втянут обратно гравитационным полем. Вокруг сколлапсировавшей звезды образуется область пространства-времени, из которой ничто не может уйти и достичь удаленного наблюдателя. Эта область называется черной дырой, а внешняя граница черной дыры называется горизонтом событий

В 1783 году профессор Кембриджского университета Джон Мичелл опубликовал в журнале «Философские труды Лондонского королевского общества» статью, где обратил внимание на то, что достаточно массивная компактная звезда должна создавать настолько сильное гравитационное поле, что свет не сможет покинуть ее: испущенное с поверхности такой звезды излучение не сможет далеко уйти и рано или поздно будет остановлено и возвращено назад силой тяжести звезды. Как раз такие объекты мы сейчас называем черными дырами: это действительно зияющие в пространстве черные пустоты.