Уявіть, що світ не тривимірний, а двовимірний. Якою тоді була б сила гравітації? Несподівані відповіді на це запитання вказують фізикам шлях до єдиної теорії природи. Від самого становлення як науки фізика шукає єдність у природі. Ісаак Ньютон показав, що та сама сила, яка змушує яблуко падати, утримує планети на їхніх орбітах. Джеймс Клерк Максвелл об’єднав теорії електрики, магнетизму й оптики в єдину теорію електромагнетизму. Через століття фізики додали до неї слабкі ядерні сили та створили теорію електрослабкої взаємодії. Альберт Айнштайн поєднав простір і час у єдиний просторово-часовий континуум.
читатиРозглянуто різні підходи до розв’язання проблеми утворення спостережуваного габблівського потоку матерії — проблеми, що бере початок із піонерських праць Сахарова. За допомогою екстраполяції космологічної стандартної моделі в минуле визначено геометричні властивості й умови існування раннього Всесвіту. Обговорюється нова концепція космогенезу, заснована на геодезично повних геометріях чорних/білих дір з інтегровною сингулярністю.
читатиВивчення чорних дір середнього розміру, масою трохи менше мільйона сонячних мас, можливо, дасть ключ до розуміння того, як утворилися їхні більші побратими й галактики. Уже десять років минуло відтоді, як астрономи з’ясували, що в центрах майже всіх великих галактик містяться величезні чорні діри — космічні об’єкти з таким сильним гравітаційним полем, що навіть світло не може з них вирватися. На завершальній стадії своєї еволюції зорі можуть перетворюватися на невеликі чорні діри з масою, що перевищує масу нашого Сонця в 3-100 разів, але такі чорні діри зоряної маси — просто ліліпути порівняно з жахливими велетнями в центрах галактик, маса яких вимірюється мільйонами й мільярдами Сонць.
читатиСеред великого розмаїття небесних тіл особливе місце посідає клас об’єктів, які називають чорними дірами (ЧД). Їхнє поле тяжіння настільки велике, що жодна частинка, зокрема частинка (квант) світла, не може вирватися зсередини такого об’єкта й піти на нескінченність. Тому його поверхня діє як своєрідний клапан, що пропускає речовину лише в один бік — усередину ЧД (звідси й ця назва: речовина падає в ЧД як у діру, а світло з неї вийти не може). Ця унікальна властивість чорних дір прямо веде до унікального факту — зовнішньому спостерігачеві такий об’єкт видається гарячим тілом, що є джерелом теплового випромінювання. Цю та інші теплові властивості чорних дір описує спеціальна теорія — термодинаміка чорних дір.
читатиУ наш час важко знайти людину, яка не чула б про чорні діри. Водночас, мабуть, не менш важко відшукати того, хто зміг би пояснити, що це таке. Утім, для фахівців чорні діри вже перестали бути фантастикою — астрономічні спостереження давно довели існування як «малих» чорних дір (із масою порядку сонячної), що утворилися внаслідок гравітаційного стиснення зір, так і надмасивних (до $10^9$ мас Сонця), породжених колапсом цілих зоряних скупчень у центрах багатьох галактик, зокрема й нашої. У наш час мікроскопічні чорні діри шукають у потоках космічних променів надвисоких енергій (міжнародна лабораторія Pierre Auger, Аргентина) і навіть припускають можливість «налагодити їхнє виробництво» на Великому адронному колайдері (LHC). Однак справжня роль чорних дір, їхнє «призначення» для Всесвіту, перебуває далеко за межами астрономії та фізики елементарних частинок. Вивчаючи їх, дослідники значно просунулися в науковому розумінні раніше суто філософських питань — що таке простір і час, чи існують межі пізнання Природи, який зв’язок між матерією та інформацією. Спробуємо висвітлити все найважливіше з цієї теми.
читати