Чёрная дыра — область в пространстве-времени, гравитационное притяжение которой настолько велико, что покинуть её не могут даже объекты, движущиеся со скоростью света, в том числе кванты самого света. Граница этой области называется горизонтом событий, а её характерный размер — гравитационным радиусом. В простейшем случае сферически симметричной чёрной дыры он равен радиусу Шварцшильда. Теоретически возможность существования таких областей пространства-времени следует из некоторых точных решений уравнений Эйнштейна, первое из которых было получено Карлом Шварцшильдом в 1915 году.

Концепция массивного тела, гравитационное притяжение которого настолько велико, что скорость, необходимая для преодоления этого притяжения (вторая космическая скорость), равна или превышает скорость света, впервые была высказана в 1784 году Джоном Мичеллом в письме, которое он послал в Королевское общество. Письмо содержало расчёт, из которого следовало, что для тела с радиусом в 500 солнечных радиусов и с плотностью Солнца вторая космическая скорость на его поверхности будет равна скорости света. Таким образом, свет не сможет покинуть это тело, и оно будет невидимым. Мичелл предположил, что в космосе может существовать множество таких недоступных наблюдению объектов. В 1796 году Лаплас включил обсуждение этой идеи в свой труд «Exposition du Systeme du Monde», однако в последующих изданиях этот раздел был опущен. Тем не менее, именно благодаря Лапласу эта мысль получила некоторую известность.

Юрий Казаков   21.02.2016 13:29   Заявить о нарушении

Что было, когда ничего не было? Ясно, что вопрос бессмысленный, чего же его задавать... В учебнике Ландау и Лифшица написано, что решения уравнений Эйнштейна нельзя продолжить в области отрицательного времени, поэтому бессмысленно спрашивать, что было до этого. Бессмысленно, но все люди всё равно спрашивали.

Юрий Казаков   21.02.2016 13:37   Заявить о нарушении

Энергия вещества во Вселенной не сохраняется. Первый парадокс. Вот мы знаем, что энергия сохраняется, — а вот это не правильно.
Потому что, если мы возьмем, например, загоним газ в ящик и дадим ящику расширяться... Вот ящик — это наша Вселенная, дадим ящику расширяться.
Газ — он давление оказывает на стенки ящика. И когда ящик расширяется, этот газ совершает работу над стенками ящика, и поэтому когда ящик расширяется, газ энергию свою теряет. Потому что он работу совершает, всё правильно, баланс энергии есть.
Но только факт-то состоит в том, что во время расширения Вселенной полная энергия газа уменьшается.
Потому что есть стандартное уравнение: изменение энергии равняется минус давление умножить на изменение объема (dE = –PdV).
Объем-то Вселенной растет, давление-то положительно, поэтому энергия - уменьшается.

Юрий Казаков   21.02.2016 13:41   Заявить о нарушении

Вот согласно теории Большого взрыва, полная масса вещества в начале, когда Вселенная родилась, должна была превосходить 10 в степени 80 тонн. Это уже много. Это совсем много... А если бы это всё отчислялялось даже прямо от сингулярности, то просто во Вселенной должно было быть бесконечное количество вещества. И тогда возникает вопрос: откуда же кто-то нам дал это бесконечное количество вещества, если до момента возникновения Вселенной, ну, ничего не было?
Сначала ничего не было, а потом вдруг стало, и так много, что даже как-то немножко странно.
То есть кто бы это мог сделать?.. А физики так вопрос формулировать не хотели, ну и сейчас не хотят.

Юрий Казаков   21.02.2016 13:44   Заявить о нарушении

В свое время — это было в 1984 году — Андрей Дмитриевич Сахаров, находясь в то время в Горьком, написал статью, которая содержала много вещей, часть из которых неизвестно зачем была написана, но одно место было написано замечательно. Он сказал, что если у нас Вселенная имеет много измерений, то эти измерения могут быть свернуты в тот тип, который мы сейчас видим, огромным количеством способов. И это огромное количество способов может объяснить, почему плотность энергии вакуума сейчас та, которая она сейчас есть. Почему? Потому что этих вакуумов так много, что один из них — по случайности — имеет энергию вакуума, которая сейчас имеется, а если бы мы жили чуть-чуть повыше или чуть-чуть пониже, то жизнь была бы невозможна.

Юрий Казаков   21.02.2016 13:49   Заявить о нарушении

Источник - http://scisne.net/a-1075

Юрий Казаков   21.02.2016 13:50   Заявить о нарушении

Извините, но в догмы не вкидаюсь. Предпочитаю мыслить. Спасибо за ваш объемный отзыв. Очень приятно, что есть люди, интересующиеся наукой.

Белоусов Андрей Викторович   21.02.2016 13:54   Заявить о нарушении

Уважаемый Юрий, вы идете против базовых физических принципов. Вы наверное начитались современной астрофизики? Я советую вам почитать простую школьную физику. Воронки в вакууме и так далее и тому подобное - это истинно фантастика. Извините, пишите пожалуйста о физике. Я фантастикой не интересуюсь. Если начинаешь изучать какой-нибудь предмет, обязательно начинайте изучать его со школьной программы.

Белоусов Андрей Викторович   21.02.2016 14:51   Заявить о нарушении

А волны гравитационные хотя бы есть, или это тоже всего лишь вымысел фантастов?

Юрий Казаков   21.02.2016 16:38   Заявить о нарушении

Кстати, а как наука должна относиться к сновиденьям? Наука признаёт их, или отрицает напрочь... Ведь нет возможности, чтобы один человек другому человеку мог достоверно, то бишь, научно доказать, что именно во сне он видел... Но то, что сновиденья существуют никто не сможет отрицать. Не так ли, господин Белоусов, отрицающий астрофизику и доказывающий в своей работе, что только то существует, что можно опытом проверить многократным, который даст один и тот же результат. - Вот только как проверить этой вашей наукой то, что она проверить не сумеет?
Быть может сумеет это сделать математический анализ?

Юрий Казаков   21.02.2016 16:54   Заявить о нарушении

Извините, Юрий, я, просто, не интересуюсь мистикой, фантастикой, фантази и умствованием - это не ко мне.

Белоусов Андрей Викторович   21.02.2016 17:46   Заявить о нарушении

Ну и ну, волны гравитации, это выдумки, и их нет в природе? И сновидений тоже нет? А что же есть тогда?

Юрий Казаков   21.02.2016 19:26   Заявить о нарушении

Риманова геометрия стала ключом к решению головоломки, над которой Эйнштейн бился много лет. Как уже говорилось в предыдущей главе, Эйнштейн отстаивал идею искривленного четырехмерного пространства-времени (иначе известного как наша Вселенная), не являющегося частью большего пространства. К счастью для него, Риман уже создал каркас теории, определив пространство нужным образом.

По словам Брайана Грина: «Гениальность Эйнштейна состояла в способности распознать, что этот математический аппарат идеально подходит для реализации его идей относительно гравитации. Он четко показал, что математические понятия римановой геометрии прекрасно подходят для физического описания гравитации».

Эйнштейн не только догадался, что пространственно-временной континуум можно описать при помощи римановой геометрии, но показал, что геометрия пространства-времени неразрывно связана с его физическими характеристиками. Тогда как специальная теория относительности уже объединила пространство и время путем введения понятия единого пространства-времени, последовавшая за ней общая теория относительности объединила пространство и время с материей и гравитацией. Это стало настоящим прорывом в научных представлениях. Ньютоновская физика рассматривала пространство как пассивную сцену, а не как активного участника происходящих на ней событий. Прорыв был тем более впечатляющим, что в то время еще не существовало никаких экспериментальных предпосылок для этой теории. Эта теория в буквальном смысле слова возникла в голове одного человека (что, конечно, не означает, что она могла возникнуть в любой голове).

Физик Ч. Янг назвал формулировку Эйнштейном общей теории относительности актом «чистого творения», который был «уникальным в человеческой истории… Эйнштейн не пытался воспользоваться благоприятным случаем, который ему подвернулся. Он сам создал этот случай. И он сумел реализовать свою идею, благодаря глубокой проницательности и грандиозности замысла».

Общая теория относительности стала поразительным достижением, которое удивило, возможно, даже самого Эйнштейна, не подозревавшего, что основы физики и математики могут быть столь тесно переплетены друг с другом. Много лет спустя он сделает вывод, что «в основе принципов творения лежит математика. Поэтому я считаю в определенном смысле истинным, что чистая мысль может ухватить реальность, как мечтали древние».

Теория гравитации Эйнштейна была создана при помощи именно такого процесса чистого мышления — исключительно из математических предпосылок, без каких-либо подсказок из внешнего мира.

Используя метрический тензор Римана, Эйнштейн получил форму и другие характеристики (иными словами, геометрию) по-новому осознанного им пространственно-временного континуума. Синтез геометрии и физики, завершившийся созданием знаменитых эйнштейновских уравнений поля, продемонстрировал, что гравитацию — силу, формирующую наш мир в космических масштабах, — можно рассматривать как иллюзию, вызываемую искривлением пространства-времени.

В новой теории Эйнштейна метрический тензор римановой геометрии описывает не только кривизну пространственно-временного континуума, но и гравитационное поле. Массивное тело, подобное Солнцу, деформирует ткань пространства-времени точно так же, как под толстяком прогибается сетка батута.

И подобно тому, как маленький шарик, брошенный на батут, будет двигаться по спирали вокруг тяжелого человека и, в конце концов, скатится ему под ноги, геометрия деформированного пространства-времени заставляет Землю двигаться по орбите вокруг Солнца.

Иными словами, гравитация — это геометрия. Физик Джон Уилер однажды пояснил нарисованную Эйнштейном картину гравитации следующим образом: «Материя говорит пространству, как ему искривляться; пространство говорит материи, как ей двигаться».

Юрий Казаков   21.02.2016 19:38   Заявить о нарушении

Причиной возникновения гравитации является масса, задающая кривизну пространства, то что можно сказать о форме пространства, называемого вакуумом, в котором какое-либо вещество полностью отсутствует? Что определяет кривизну пространства в этом случае?
Говоря иными словами, имеют ли эйнштейновские уравнения гравитационного поля какое-либо еще решение в вакууме, кроме плоского, которое нас менее всего интересует: с пространственно-временным континуумом, в котором нет ни материи, ни гравитации, ни взаимодействий и совершенно ничего не происходит? Существует ли такое «нетривиальное» пространство, в котором отсутствует материя, но существует кривизна и силы гравитации?

Юрий Казаков   21.02.2016 19:45   Заявить о нарушении

в XVII столетии французский математик Пьер Ферма показал, что свет, проходя через различные среды, всегда следует по тому пути, который требует наименьшего времени, что впоследствии привело к открытию так называемого «принципа наименьшего действия», ставшему одним из первых фундаментальных физических принципов, основанных на понятии нахождения минимума.

По словам стэнфордского математика Леона Симона, «мы постоянно сталкиваемся с подобным явлением в природе, поскольку из всех возможных конфигураций всегда реализуются только те, которые имеют наименьшую энергию». Поверхность, обладающая наименьшей возможной площадью, соответствует состоянию с минимальной энергией, которое, при прочих равных условиях, всегда будет предпочтительным. Поверхность с наименьшей площадью будет иметь нулевую нормальную составляющую поверхностного натяжения, иными словами, средняя кривизна этой поверхности также будет равна нулю. По этой причине поверхность жидкости имеет плоскую форму (с нулевой кривизной) и точно такую же форму имеют мыльные пленки.

Юрий Казаков   21.02.2016 20:03   Заявить о нарушении

Не всякая минимальная поверхность столь же проста, как мыльная пленка. Некоторые минимальные поверхности, над которыми ломают головы математики, намного сложнее и характеризуются многочисленными изгибами и складками, называемыми особенностями, или сингулярностями, — впрочем, многие из них встречаются в природе. Через несколько десятилетий после того, как Дуглас и Радо опубликовали свои работы, их разработки были продолжены стэнфордским математиком Робертом Оссерманом, автором блестящей книги по геометрии под названием «Поэзия Вселенной», который показал, что минимальные поверхности, фигурирующие в экспериментах, подобных экспериментам Плато, могут иметь только один тип особенностей, выглядящих, как диски или плоскости, пересекающиеся по прямым линиям.

Юрий Казаков   21.02.2016 20:05   Заявить о нарушении

В изолированной физической системе общая масса и общая энергия должны быть положительны. В данном случае понятия массы и энергии эквивалентны, как было показано Эйнштейном в его знаменитом уравнении E = m умножить на c квадрат. Поскольку Вселенную можно рассматривать, как изолированную систему, гипотеза должна быть применима также и к Вселенной в целом. Вопрос о правомерности этого утверждения был столь важен, что на протяжении многих лет на всех основных конференциях по общей теории относительности ему отводили отдельную сессию.
Причиной этого являлось непосредственное отношение гипотезы о положительности массы к вопросу о стабильности пространственно-временного континуума и, следовательно, непротиворечивости теории Эйнштейна самой по себе.
Говоря простыми словами, пространственно-временной континуум может быть стабилен только в том случае, если его общая масса положительна, то бишь утверждения о положительности плотности материи и о положительности средней кривизны в каждой точке пространства по сути эквивалентны.

Юрий Казаков   21.02.2016 20:11   Заявить о нарушении

Предположив существование такого пространства, для которого масса не является положительной, несложно показать, что в пространстве, средняя кривизна которого неотрицательна, можно представить себе поверхность с минимальной площадью. Иными словами, можно представить себе такую поверхность, средняя кривизна которой равна нулю.
Это было бы невозможно, если бы в роли пространства, в котором находится данная поверхность, выступала наша Вселенная, в которой плотность наблюдаемой материи положительна.
Если считать общую теорию относительности истинной, то из положительности плотности материи будет следовать положительность кривизны.

Хотя может показаться, что это рассуждение представляет собой подобие замкнутого круга, на самом деле это не так. В определенном пространстве, таком как наша Вселенная, плотность вещества может быть положительной даже при условии неположительности общей массы. Это обусловлено тем, что свой вклад в общую массу дает, как вещество, так и гравитация. Даже если вклад вещества в общую массу будет положителен, как мы предположили в нашем доказательстве, общая масса может иметь отрицательное значение благодаря отрицательному вкладу со стороны гравитации.

Юрий Казаков   21.02.2016 20:14   Заявить о нарушении

Гипотеза Калаби о пространствах, имеющих особый тип кривизны, известный как кривизна Риччи.
Как оказалось, кривизна Риччи определенного пространства напрямую зависит от распределения материи в этом пространстве. Пространство, называемое риччи-плоским — кривизна Риччи которого равна нулю, — представляет собой пространство, материя в котором отсутствует.
Рассматривая поставленный Калаби вопрос с этой точки зрения, можно увидеть его непосредственную взаимосвязь с общей теорией относительности Эйнштейна: возможно ли существование гравитации во Вселенной, представляющей собой полностью лишенный материи вакуум?
Если Калаби прав, то кривизна делает возможной гравитацию даже при отсутствии материи.

Калаби сформулировал эту задачу в еще более общей форме, поскольку его гипотеза относилась к пространствам любой возможной размерности, а не только к четырехмерным, лежащим в основе общей теории относительности.

Это к вашим пояснениям о теории струн, которыу вы, Андрей Викторович, напрочь отрицаете.

Юрий Казаков   21.02.2016 20:29   Заявить о нарушении

Теория струн утверждает, что мы живем в десятимерной Вселенной, но только четыре из этих измерений доступны человеческому восприятию. Остальные шесть измерений свернуты в удивительную структуру, известную, как многообразие Калаби-Яу. Легендарный математик Шинтан Яу, один из первооткрывателей этих поразительных пространств, утверждает, что геометрия не только является основой теории струн, но и лежит в самой природе нашей Вселенной.

Юрий Казаков   21.02.2016 20:34   Заявить о нарушении

Вы неисправный романтик. Вы даже не читали мою работу, зато высыпали кучу метафизической информации. Вышеуказанные работы я прочитал в оригиналах. Попрошу вас, не пишите о том, чего не понимаете.

Белоусов Андрей Викторович   21.02.2016 20:51   Заявить о нарушении

Андрей Викторович, вы меня извините, но у меня сложилось впечатление, что вы весьма похожи на персонаж повести братьев Стругацких, "Понедельник начинается в субботу" на профессора Выбегало, который всё пытается рационализировать...

Чего только стоит ваше утверждение - "Некоторые из новых теорий, объясняющих природу гравитации, противоречат как логическим, так и эмпирическим принципам. Недавнее развитие идеи существования темной материи, - нечто невидимое и очень тяжелое, - которая является причиной гравитации и держит Вселенную вместе, не что иное, как новая научная гипотеза, которая никогда не станет реальностью.(С) Белоусов Андрей Викторович.

Сей ваш труд, опубликованный на Проза Ру, похож на конспект нерадивого студента, который он пытаетесь втюхать преподу, который сам мало смыслит по существу преподаваемого им предмета.

Есть термины, есть список литературы... Есть оглавление и некие рассуждения... Но тема никак не раскрыта, и ваши утверждения - никчемны.
А вот оригиналы, с которыми вы, по видимому, смогли лишь поверхностно ознакомиться, отличаются последовательностью и строгой логикой... Чего нельзя сказать о вашем тексте.

Юрий Казаков   21.02.2016 21:38   Заявить о нарушении

Очень рекомендую вам изучить вот эту книгу -
Шинтан Яу, Стив Надис. Теория струн и скрытые измерения Вселенной. – Издательский дом «Питер», 2012 г.
Перевели с английского А. Мороз, И. Рузмайкина, В. Семинько. Серия: Библиотека фонда «Династия»
(Shing-Tung Yau, Steve Nadis. The Shape of Inner Space: String Theory and the Geometry of the Universe's Hidden Dimensions)

Юрий Казаков   21.02.2016 21:41   Заявить о нарушении

Юрий, вы меня не поняли. Я читал указанные вами работы. И давайте на этом закончим.

Белоусов Андрей Викторович   21.02.2016 21:44   Заявить о нарушении

Читать и понять - это разные вещи.

Юрий Казаков   21.02.2016 21:51   Заявить о нарушении

Брайан Грин перечисляет пять вероятных примеров экспериментальных данных, которые могли бы подтвердить струнную теорию или, по крайней мере, придать ей правдоподобие:

1. Крошечная масса неуловимого призрачного нейтралино может быть определена экспериментальным путем, и струнная теория могла бы объяснить ее.

2. Могут быть обнаружены незначительные нарушения Стандартной модели, которые противоречат физике точечных частиц, — такие, как распад определенных субатомных частиц.

3. Экспериментальным путем могут быть обнаружены новые силы дальнего действия (помимо гравитации и электромагнетизма), которые будут сигналом в пользу выбора определенного многообразия Калаби-Яу.

4. В лаборатории могут быть обнаружены частицы темного вещества. Их можно будет сопоставить с прогнозами струнной теории.

5. Струнная теория могла бы вычислить количество темного вещества во вселенной.

Верификация струнной теории может осуществиться скорее благодаря чистейшей математике, нежели экспериментальным путем. Поскольку предполагается, что струнная теория — это теория всего, она должна быть также теорией повседневных энергий, равно, как и космических. Таким образом, если мы в конце концов найдем решение этой теории, то, вероятно, сможем вычислить свойства обычных объектов, а не только экзотических, которые обнаруживаются в открытом космосе.

Для примера, если струнная теория сможет вычислить массы протона, нейтрона и электрона исходя из первых принципов! то это стало бы достижением первой величины. Во всех физических моделях (за исключением струнной теории) массы этих известных частиц подставляются вручную.
В некотором смысле, нам не нужен Большой адронный коллайдер для подтверждения этой теории, поскольку мы уже знаем массы огромного количества субатомных частиц, и все они должны быть определены струнной теорией без всяких настраиваемых параметров.

Как сказал Эйнштейн: «Я убежден, что посредством чисто математических построений мы можем определить концепции и законы… которые дадут нам ключ к пониманию естественных явлений. Опыт может подсказать нам нужные математические концепции, но они не могут быть выведены из него… Таким образом, в некотором смысле, я верю в то, что чистая мысль может охватить реальность, о чем мечтали древние».

Если М-теория (или любая другая теория, которая в конечном счете приведет нас к квантовой теории гравитации) окажется верной, то она сделает возможным последнее путешествие для всей разумной жизни во вселенной, побег из нашей умирающей вселенной в новый дом через триллионы и триллионы лет.

Юрий Казаков   21.02.2016 22:01   Заявить о нарушении

Действительно, могут быть... А могут и не быть... Вот в чем вопрос. Работы Браяна Грина прочитал в оригинале. Прошу вас, не пишите этого всего. Я читал все эти книги.

Белоусов Андрей Викторович   21.02.2016 22:33   Заявить о нарушении