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,
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 (
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.
5. Однако см. комментарий 4 выше.
6. С точки зрения энергетики, следовательно, космические лучи обеспечивают естественно возникший ускоритель, который намного более мощный, чем любой из тех, что мы имеем или будем создавать в обозримом будущем. Препятствие в том, что, хотя частицы космических лучей могут иметь экстремально высокие энергии, мы не можем контролировать, что во что влепилось, – когда это происходит от столкновений космических лучей, мы являемся пассивными наблюдателями. Более того, число частиц космических лучей с данной энергией быстро падает, когда уровень энергии повышается. Хотя около 10 миллиардов частиц космических лучей с энергией, эквивалентной массе протона (примерно одна тысячная от планируемой мощности Большого Адронного Коллайдера), падает на каждый квадратный километр поверхности Земли каждую секунду (и несколько полностью проходят через ее тело также каждую секунду), только одна из самых энергичных частиц (около 100 миллиардов масс протона) упадет на данный квадратный километр земной поверхности каждое
7. Подготовленный читатель обнаружит, что сохранение энергии в теории с динамическим пространством-временем это тонкая проблема. Определенно, тензор напряжений от всех источников для уравнений Эйнштейна ковариантно сохраняется. Но это не обязательно переносится на глобальный закон сохранения для энергии. И по хорошей причине. Тензор напряжений не учитывает гравитационной энергии – общеизвестно трудного понятия в ОТО. На достаточно коротких дистанциях и временных масштабах – таких, которые возникают в экспериментах на ускорителях, – локальное сохранение энергии применимо, но утверждения относительно глобального сохранения должны делаться с большей осторожностью.
8. Это верно для простейших инфляционных моделей. Исследователи нашли, что более усложненные реализации инфляции могут подавлять производство гравитационных волн.
9. Жизнеспособный кандидат на темную материю должен быть стабильной или очень долгоживущей частицей – которая не распадается на другие частицы. Ожидается, что это верно для легчайших из суперсимметричных партнеров частиц, а потому более точное утверждение, что легчайшие из зино, хиггсино или фотино являются подходящими кандидатами на темную материю.
10. Не так давно объединенная итальяно-китайская исследовательская группа, известная как Эксперимент по Темной Материи (
