Спросите Итана №81: можно ли выползти из чёрной дыры

Спасёт ли вас прочный трос, или ваша участь предрешена?

Никто ещё не смог, и не сможет избежать последствий своих решений.
— Альфред А. Монтаперт

Спросите Итана №80: может ли пространство расширяться быстрее скорости света?

И если да, то как с этим справляются теории относительности Эйнштейна, специальная и общая?

Если вам кажется, что всё под контролем – вы едете слишком медленно.
— Марио Андретти

Спросите Итана №79: самая маленькая нейтронная звезда

Что будет, если отломить кусочек от нейтронной звезды?

Представьте, каково это, заснуть и не проснуться… А теперь представьте, каково это, проснуться, если ты не засыпал.
— Алан Уоттс

Спросите Итана №78: почему E = mc2?

Самое знаменитое уравнение Эйнштейна вычисляется более красиво, чем это можно было бы ожидать.

Из специальной теории относительности вытекает, что масса и энергия являются разными проявлениями одного и того же – концепция, среднему уму незнакомая.
— Альберт Эйнштейн

Спросите Итана №77: люди в космическом вакууме

Взорвётесь вы, замёрзнете или вскипите? Советы по продлению жизни в вакууме.

Rammstein, 1995. Простите, не удержался!
Вакуум гораздо лучше, чем та чертовщина, которой природа его заменяет.

— Теннесси Уильямс

Спросите Итана №76: очень ранняя Вселенная

Что происходило, когда всё было настолько горячее, что материя и антиматерия образовывались спонтанно?

Из специальной теории относительности вытекает, что масса и энергия являются разными проявлениями одного и того же – концепция, среднему уму незнакомая.
— Альберт Эйнштейн

Каждую неделю у вас есть возможность отправлять вопросы и пожелания, чтобы стать звездой нашей ежедневной колонки. На этой неделе мы переносимся на самые ранние стадии Большого взрыва благодаря Уэйну Кингу, который спрашивает:
Есть период, о котором мы знаем немного, это период аннигиляции частиц и античастиц. Было ли это “материей” в смысле протонов и позитронов? И что случилось с нейтронами? Или это была какая-то форма уплотнённой энергии из области квантовой хромодинамики? Как она появлялась? Оставалось ли что-либо в процессе аннигиляции? Сколько энергии выделялось, и куда она делась?
Большинство авторов просто ограничиваются общими отписками, описывая эту тему.
О чём же толкует Уэйн? Начнём с сегодняшнего состояния Вселенной, и нажмём «перемотку» назад.

Спросите Итана №75: как мы можем до сих пор видеть Большой взрыв?

Если он произошёл миллиарды лет назад, что он всё ещё тут делает?

Мы любим признавать только то, что уже сияет, хотя благороднее поддерживать свет до того, как он начнёт сиять, а не после
— Дежан Стоянович

Спросите Итана №74: гравитационные волны

Свет и звук – это известные нам волны. Но волны бывают и гравитационными.

Следовательно, пространству самому по себе и времени самому по себе суждено исчезнуть в тенях, и только лишь объединение их двоих сохранится в роли независимой реальности.
— Герман Минковский

Когда Эйнштейн предложил свою общую теорию относительности, она не просто потрясла основы физики, но и полностью разрушила их, чтобы построить новые. Вместо материи, существующей в точках пространства и моментах времени, она предположила, что у пространства и времени есть свои собственные измерения в четырёхмерной структуре пространства-времени, и эта структура меняется из-за присутствия и взаимодействия всей находящейся в ней материи и энергии. Её подтвердило несколько удивительных предсказаний, от гравитационного красного смещения, до изгибания звёздного света из-за присутствия материи.

Спросите Итана №73: Мультивселенная и вы

Существует ли в какой-нибудь другой Вселенной иная версия вас?

Отправляйся, кроме этого мира существуют и другие.
— Стивен Кинг, «Тёмная башня»

Спросите Итана №72: История жизни Вселенной

Мы заявляем о точном представлении об истории Вселенной. Но насколько это верно?

Единственная причина для существования времени — чтобы всё не случилось одновременно
— Альберт Эйнштейн

И вот мы дожили до конца недели, а значит, пришло время выбирать очередной вопрос. Еженедельно вы отправляете свои вопросы и предложения, а я выбираю из них лучший для того, чтобы рассказать вам о Вселенной. Сегодняшний всеобъемлющий вопрос поступил от Скотта Роббинса, который хочет знать:
Я запутался в истории Большого взрыва. Когда учёные говорят о начале Вселенной, формировании элементов и создании галактик, они указывают точные временные интервалы. Но где они берут эти числа? Эмпирически подтвердить их вряд ли возможно, но всё равно они указываются очень точно (и уверенно). Как учёные могут быть настолько уверены в этих данных, и откуда они берутся?
И он даже дал ссылку на иллюстрацию вопроса.

Спросите Итана №71: тяжёлые планеты, лёгкое Солнце

Солнце почти полностью состоит из водорода и гелия, а на Земле этих элементов очень мало. Как это произошло?

Самое большое преимущество юности – это невозможность знать, что является невозможным.
— Адам Браун

Каждую неделю вы присылаете мне свои вопросы, из которых я выбираю наилучшие. Но иногда труднее всего ответить на самые простые вопросы. К примеру, посмотрите на Солнце и звёзды, а затем – на планеты. Можно было бы решить, что отличаются они лишь массой – что если сделать планету очень массивной, она станет звездой – но как вы тогда объясните простое наблюдение, сделанное Грегом Роджерсом:

Если Солнце (и все звёзды) в основном состоят из водорода и гелия, почему распределение вещества у планет отличается от них?

Распределение вещества планет не просто отличается от звёзд – оно совершенно другое.

Спросите Итана №70: Есть ли у Вселенной центр?

Если всё началось с Большого взрыва, и расширялось, есть ли у всего центр?

Я хочу оставаться так близко к краю, как только могу, не падая с него. С края видно много такого, чего не увидишь с середины.
— Курт Воннегут

С каждым мгновением у нас появляется всё больше вопросов. Почему бы не ответить на крупнейшие? Каждую неделю я выбираю один вопрос, и на этой неделе честь досталась Эрику Винсенту, который спрашивает:

Где же центр? Уже некоторое время, из-за распределения материи, я отказываюсь верить в один большой взрыв, начавший Вселенную. В статье предполагается, что Земля – это центр Вселенной. Разве это не настолько же вероятно, как то, что гравитация всё время выигрывает, и что в нескольких местах Вселенной существует достаточно материи, чтобы стянуть всё к центру, без необходимости создавать бездоказательный термин (тёмная энергия). Я, конечно, не эксперт, поэтому мне интересно, где и почему я ошибаюсь.

Спросите Итана №69: убегает ли от нас Вселенная?

По мере того как тёмная энергия всё больше доминирует, и далёкие галактики удаляются от нас с ускорением, что мы теряем, и что это значит для нас?

Что это за чувство, когда уезжаешь от людей, а они становятся всё меньше и меньше, пока их пылинки не рассеиваются у тебя на глазах? — это слишком огромный мир высится своим сводом над нами, и это прощание. Но мы склоняемся вперёд, навстречу новому безумству под небесами.
— Джек Керуак, «В дороге»

С возрастом у меня всё лучше выходят прощания, но большинство из нас всё ещё не готовы к великой правде космического прощания, ожидающей нас. На этой неделе я получил отличные вопросы и предложения, и честь получить ответ переходит к Хоакину Богадо, который хочет узнать об исчезающих из нашего поля зрения галактиках:
В блогозаписи «Исчезающая Вселенная» вы натолкнули меня на мысль, что из нашей Вселенной каждую секунду исчезает много ценной информации. Мои вопросы:
1) как это влияет на теорию Большого взрыва и возраст Вселенной?
2) Возможно ли узнать, какая часть Вселенной уже исчезла?
Давайте начнём с того, что означает исчезновение вещей, и сделаем мы это через возвращение к идее Большого взрыва.

Спросите Итана №67: тёмная материя против тёмной энергии

Вселенная выглядит причудливо: изобилие галактик, множество кластеров, но нет ничего сильно больше по размеру. Почему она стала именно такой?

Мы неправдоподобно небрежно относимся к формированию наших верований, но находим в себе неоправданную страсть к ним, как только кто-то предлагает лишить нас их компании
— Джеймс Харви Робинсон

Конечно, у большинства из нас есть представления о том, как наша Вселенная стала такой, какая она есть. Но некоторые детали, неважно, насколько они научно обоснованы, сбивают с толку. На этой неделе мне задаёт вопрос Том Андерсон:
Тёмная материя притягивает, тёмная энергия отталкивает. Тёмная энергия непрерывно поддерживает расширение пространства между гравитационно связанными галактиками/кластерами, и текущее научное представление состоит в том, что она будет вечно расширяться, охлаждаться и всё закончится «большим замерзанием». Но гравитационно связанные системы не расширяются, и совместная сила тяготения тёмной и обычной материи равна или превосходит силе отталкивания тёмной энергии и обычной энергии. Почему же Вселенная вообще расширилась после Большого взрыва? Почему тёмная материя не оказала противодействия тёмной энергии в начале Вселенной?
Вопрос насыщенный, так что давайте разделим его на части.

Спросите Итана №66: Мы что, нашли тёмную материю?

Ни в коем случае. Найденное нами, пусть и загадка, но уж точно не потерянная масса нашей Вселенной

Время вбирает всё в себя, время уносит прошлое всё дальше, и наконец остается только темнота. Тьма.
— Стивен Кинг

Но у нас пока ещё не конец времени, а конец недели. Время для ответа на следующий вопрос колонки «Спросите Итана», где, выбирая среди очень хороших вопросов, я выбрал вопрос Джо Лэтона, который спрашивает про недавнюю новость:
Я читаю множество заголовков в физических изданиях, типа «Исследователи обнаружили возможный сигналот тёмной материи». Не могли бы вы, с присущей вам выразительностью, пояснить предысторию вопроса и суть данных новостей?
Давайте же дадим Джо то, что ему нужно!

Спросите Итана №65: магнетизм издалека

Достаточно сложно измерить даже магнитное поле Земли – как же мы тогда меряем его у Солнца, звёзд и удалённых галактик?

Не бывает ничего слишком чудесного, чтобы быть правдой, если только это согласуется с законами природы
— Майкл Фарадей

И снова у нас конец недели, и время для еженедельного ответа на ваши вопросы. Я просмотрел пришедшие вопросы, среди которых были и очень хорошие, но победителем становится Форбс Хирш, который спрашивает:
Как мы можем измерить магнитные свойства на расстоянии? Обычно это связано с Солнцем, северными или южными склонениями, силами, и т.п. Как мы можем «почувствовать» магнитные силы на таких расстояниях?
Начнём с того, чем мы занимаемся здесь, на Земле.

Спросите Итана №64: что происходит с материей при расширении Вселенной?

При расширении Вселенной излучение растягивается, и длины волн увеличиваются – но что происходит с материей?

Медленно растущее дерево приносит лучшие плоды
— Мольер

Сегодня конец недели, и поэтому мы, просмотрев ваши вопросы, выбрали один, который получит ответ в нашей колонке. Спрашивает Андрей Новак:
Теория Большого взрыва утверждает, что при расширении пространства-времени свет смещается в область увеличения длин волн. А влияет ли это расширение на частицы материи? Ведь их размер конечен.
Удивительный вопрос, если задуматься.

Спросите Итана №63: рождение пространства и времени

Если что-то существовало до Большого взрыва, что это может значить для рождения нашей Вселенной?

Ты можешь попытаться соврать самому себе. Ты можешь говорить себе, что ты вложил всё свое время и все свои усилия. Но ты знаешь правду — и я её знаю.
Дж. Дж. Уатт

Полвека прошло с тех пор, когда крупнейшие предсказания теории Большого взрыва были подтверждены, и навсегда изменили наше представление о Вселенной. Вместо концепции о вечной и бесконечной Вселенной у нас теперь есть понимание, что всё, что мы можем наблюдать, существовало примерно 14 миллиардов лет космического времени, а Солнце и Солнечная система существуют всего лишь треть от этого срока. Что и делает вопрос Себастьяна, заданный в нашей колонке, таким интересным:
Когда началось пространство-время? Когда я был ребёнком, я узнал, что началом всего был Большой взрыв. Теперь, видимо, это представление не совсем верно, поскольку до Большого взрыва была космическая инфляция, а взрыв был вовсе не взрывом, а состоянием, когда Вселенная была горячее и плотнее. Если до Большого взрыва была инфляция, значит, до него было и пространство-время?
Чтобы полностью ответить на вопрос, нам нужно рассмотреть три вещи. Первая – что мы подразумеваем под пространством и временем.

Спросите Итана №62: самая большая спиральная галактика

Во Вселенной существуют галактики нереального размера, в тысячи раз больше нашей. Но среди них нет ни одной спиральной!

Иногда я сижу в одиночестве под звёздами
и думаю о галактиках внутри моего сердца
и размышляю, захочет ли кто-нибудь
придать всему этому смысл.
Я хочу.
— Тести Мактестерсон

Наблюдая ночное небо из затемнённой местности невооружённым глазом, можно увидеть звёзды, планеты, и даже тусклые кластеры и туманности. Но если найти действительно тёмное безлунное небо, один объект доминирует над всеми остальными по масштабам и размаху: грандиозный Млечный путь!

Спросите Итана №61: как далеко достаёт гравитация?

Несмотря на репутацию силы с бесконечной дальностью действия, реальная ситуация во Вселенной накладывает на неё ограничения.

В моих снах и видениях я вижу линию, на другой стороне которой зелёные поля, красивые цветы, прекрасные белые дамы, простирающие свои руки ко мне через эту линию, но я не могу до них достать. Я всегда падаю прежде, чем добираюсь до линии.
— Гарриет Табмен

И снова конец недели, а это значит, что я выбираю вопросы из присланных вами. Один из моих читателей, следивший за моими публикациями аж с 2008 года, когда я начал этот блог, Фрэнк Бардж, спрашивает:
Если Вселенная не бесконечна, что можно сказать о дальности действия гравитационной и электромагнитной сил?
Очень сложный вопрос, если подумать. Давайте сначала рассмотрим, что мы знаем о гравитации и электромагнетизме.