Текст книги "Битва при черной дыре. Мое сражение со Стивеном Хокингом за мир, безопасный для квантовой механики"
Автор книги: Леонард Сасскинд
сообщить о нарушении
Текущая страница: 28 (всего у книги 28 страниц)
Битва при чёрной дыре окончена (это заявление может возмутить небольшую кучку людей, всё ещё продолжающих воевать), но сразу вслед за её завершением природа, будучи великим мастером неожиданностей, совершила новый финт. Примерно в то же время, когда Малдасена сделал своё открытие, физики (с подачи космологов) стали приходить к выводу, что мы живём в мире с не исчезающе малой космологической постоянной. Эта поразительно малая фундаментальная константа[161]161
Численное значение космологической постоянной в планковских единицах – примерно 10−123. Подозрение о том, что она отлична от нуля, возникло в середине 1980-х годов у некоторых космологов, внимательно изучавших астрономические данные. Но более десятилетия эти соображения не привлекали большого внимания физического сообщества. Невероятная малость значения космологической постоянной обманула почти всех физиков, полагавших, что её просто не существует.
[Закрыть] намного меньше всех других физических постоянных, но именно она главным образом определяет будущую историю Вселенной.
Космологическая постоянная, известная также как тёмная энергия, почти столетие вызывала беспокойство в стане физиков. В 1917 году Эйнштейн размышлял о возможности существования особого типа антигравитации, которая будет заставлять всё на свете взаимно отталкиваться, противодействуя обычной притягивающей гравитации. Это ни в коей мере не были досужие домыслы, – они надёжно опирались на математику общей теории относительности. В её уравнениях оставалось место для дополнительного члена, который Эйнштейн назвал космологическим. Величина новой силы была пропорциональна новой фундаментальной константе, так называемой космологической постоянной, обозначаемой греческой буквой лямбда (Л). Если Л положительна, космологический член порождает отталкивающую силу, увеличивающуюся с расстоянием; если она отрицательна, новая сила будет притягивающей; при нулевом значении Л никакой силы нет и космологический член можно игнорировать.
Поначалу Эйнштейн предположил, что Л должна быть положительной, но вскоре эта идея ему разонравилась, он назвал её своей величайшей ошибкой, и это высказывание получило широкую известность. Всю дальнейшую жизнь он во всех своих уравнениях полагал Л равной нулю. Большинство физиков соглашались с Эйнштейном, хотя они и не понимали, почему в уравнениях не должно быть Л. Но в прошлом десятилетии появились убедительные астрономические аргументы в пользу небольшого положительного значения космологической постоянной.
Космологическая постоянная и все связанные с ней загадки и парадоксы стали предметом моей книги «Космический ландшафт». Здесь же я расскажу лишь о самом важном следствии: отталкивающая сила, действующая на космологических расстояниях, заставляет пространство экспоненциально расширяться. В расширении Вселенной нет ничего нового, но без космологической постоянной его скорость должна постепенно снижаться. На самом деле оно даже может обратиться вспять, сменившись сжатием, которое в конце концов, приведёт к гигантскому космическому схлопыванию. Напротив, благодаря космологической постоянной Вселенная, похоже, удваивает свои размеры примерно каждые пятнадцать миллиардов лет, и всё указывает на то, что так будет продолжаться бесконечно.
В расширяющейся Вселенной, или, коли на то пошло, на расширяющемся воздушном шаре, чем больше расстояние между двумя точками, тем быстрее они удаляются друг от друга. Связь между расстоянием и скоростью называется законом Хаббла, согласно которому скорость удаления любых двух точек пропорциональна разделяющему их расстояния. Любой наблюдатель, где бы он ни располагался, видит, что далёкие галактики удаляются, а их скорости пропорциональны расстояниям до них.
Если заглянуть достаточно далеко в такую расширяющуюся Вселенную, то можно найти точку, где галактики удаляются от вас со скоростью света. Одно из самых удивительных свойств экспоненциально расширяющейся Вселенной состоит в том, что расстояние до этой точки никогда не меняется. Похоже, что в нашей Вселенной на расстоянии около пятнадцати миллиардов световых лет объекты удаляются от нас со скоростью света, но что ещё важнее – так будет вечно.
В этом есть что-то знакомое, хотя и в новом ракурсе. Вспоминается озеро с головастиками из главы 2. В определённой точке Алиса, если она плывёт по течению, проходит мимо точки невозрата и удаляется от Боба со скоростью звука. Нечто подобное происходит во вселенском масштабе. Во всех направлениях, куда бы мы ни бросили взгляд, галактики пересекают точку невозврата, за которой они удаляются от нас быстрее света. Каждый из нас окружён космологическим горизонтом – сферой, на которой все предметы удаляются от нас со скоростью света, – и никакой сигнал не может прийти к нам из-под горизонта. Когда звёзды проходят точку невозврата, они исчезают навсегда. Очень далеко, примерно в пятнадцати миллиардах световых лет, наш космологический горизонт проглатывает галактики, звёзды и, возможно, даже жизнь. Как будто каждый из нас живёт внутри своей собственной личной, вывернутой наизнанку чёрной дыры.
Существуют ли на самом деле миры, подобные нашему, которые давным-давно пересекли горизонт и потеряли всякую связь с тем, что мы когда-либо сможем наблюдать? Хуже того: неужели большая часть Вселенной навсегда останется недосягаемой для нашего познания? Это очень тревожит некоторых физиков. Есть философская позиция, согласно которой, если нечто ненаблюдаемо – ненаблюдаемо в принципе, – это не может быть предметом науки. Если не существует способа опровергнуть или подтвердить гипотезу, то она принадлежит сфере метафизических спекуляций наряду с астрологией и спиритизмом. По таким стандартам придётся признать, что большая часть Вселенной не обладает научной реальностью – это лишь порождение нашего воображения.
Но отбросить большую часть Вселенной как абсурд довольно затруднительно. Нет никаких признаков того, что галактики редеют или исчезаюту горизонта. Согласно астрономическим наблюдениям, они есть всюду, куда можно заглянуть с помощью телескопа. Что нам делать в такой ситуации?
В прошлом уже бывали случаи, когда «ненаблюдаемые» вещи отбрасывались как ненаучные. Яркий пример – эмоции других людей. Целая психологическая школа – бихевиоризм – строится на том принципе, что эмоции и внутренние состояния сознания ненаблюдаемы, а потому никогда не должны упоминаться в научной дискуссии. Бихевиористская психология признаёт полноценными фактами лишь наблюдаемое поведение подопытных – движения их тел, мимику, температуру, кровяное давление. Бихевиоризм имел огромное влияние в середине двадцатого века, но сегодня большинство людей считают его экстремальной точкой зрения. Возможно, нам просто следует относиться к мирам, находящимся за горизонтом, так же, как мы относимся к тому, что другие люди обладают недоступной нам внутренней жизнью.
Но возможен и более удачный ответ. Свойства космологических горизонтов, по-видимому, очень похожи на свойства горизонтов чёрных дыр. Математика ускоряющейся (экспоненциально расширяющейся) Вселенной говорит, что по мере приближения объекта к космологическому горизонту мы будем видеть, как он замедляется. Если бы мы могли отправить в окрестности космологического горизонта термометр, прикреплённый к концу длинного кабеля, то обнаружили бы, что температура возрастает и в конце концов достигает бесконечности на самом горизонте. Означает ли это, что все люди на далёких планетах поджарятся? Ответ: не в большей и не в меньшей степени, чем вблизи чёрной дыры. Для наблюдателей, движущихся вместе с потоком, пересечение космологического горизонта – это не-событие, а просто математическая точка невозврата. Но наши собственные наблюдения, дополненные математическим анализом, будут говорить, что эти наблюдатели приближаются к области невероятно высокой температуры.
Что случится с битами их информации? Те же аргументы, которые использовал Хокинг, доказывая, что чёрные дыры излучают, говорят нам, что и космологический горизонт тоже излучает. Но в данном случае излучение направлено не наружу, а внутрь, как если бы мы жили в комнате с тёплыми излучающими стенами. С нашей точки зрения всё выглядит так, как если бы предметы, приближаясь к горизонту, разогревались и начинали испускать фотоны. Может ли существовать принцип космологической дополнительности?
Для наблюдателя внутри космологического горизонта последний кажется состоящим из «атомов горизонта», которые поглощают, перемешивают и затем возвращают назад все биты информации. Для свободно движущегося наблюдателя, пересекающего космологический горизонт, этот момент не является событием.
В настоящее время, однако, мы слишком плохо понимаем космологические горизонты. Смысл объектов, находящихся за горизонтом – реальны ли они и какую роль играют в нашем описании Вселенной, – может быть глубочайшим вопросом для космологии.
Что касается наследия Хокинга, то оно колоссально. Его предшественники знали, что провал между гравитацией и квантовой теорией рано или поздно будет преодолён, но Бекенштейн и Хокинг были первыми, кто достиг далёкой страны и вернулся с золотом. Именно они положили этому начало, и я надеюсь, что будущие историки науки это признают.
Падающие камни и движущиеся по орбитам планеты – это лишь слабые намёки на то, что представляет собой гравитация. Чёрные дыры – это не просто чрезвычайно сильно сжатые звёзды, скорее это конечные резервуары для информации, где все биты плотно упакованы, словно уложенные рядами пушечные ядра, но только меньше размером на тридцать четыре порядка. Именно вокруг этого – плотно упакованной информации и энтропии – и крутится вся квантовая гравитация.
И пусть на собственный вопрос Хокинг дал ошибочный ответ, но сам его вопрос был одним из глубочайших в физике последнего времени. Возможно, его мозг был слишком классически прошит, слишком привержен представлению о пространстве и времени как о предзаданном, пусть и гибком холсте, на котором пишется физика, чтобы осознать глубокие следствия примирения квантового сохранения информации с гравитацией. Но сам вопрос смог открыть путь для следующей большой концептуальной революции в физике. Немногим физикам доводилось сделать такое утверждение.
Сущность физикиКто никогда ни в чём не терпел поражения, тот не может быть велик.
Герман Мелвилл.
Воцаряются смущение и дезориентация; распадается связь причин и следствий; уверенность исчезает без следа; все старые законы перестают выполняться. Вот что случается, когда рушится доминирующая парадигма.
Но потом появляются новые схемы. Сперва в них нет смысла, но это схемы. Что делать? Бери эти схемы и классифицируй, квантифицируй, кодифицируй их с помощью новой математики и даже новой логики, если необходимо. Смени старую прошивку на новую и хорошенько с ней ознакомься. Это знакомство вызывает если не отвращение, то как минимум чувство смирения с неизбежным.
Весьма вероятно, что мы всё равно останемся запутавшимися новичками с совершенно ошибочными умозрительными картинами, подлинная же реальность будет очень далека от нашего понимания. На ум приходит старый картографический термин terra incognita. Чем больше мы открываем, тем, кажется, меньше мы знаем. Это и есть сущность физики.
Эпилог
В 2002 году Стивен Хокинг отметил свой шестидесятилетний юбилей. Мало кто на подобное надеялся, и меньше других – его доктора. Событие отмечалось как большой праздник, была поистине грандиозная вечеринка, так что я вновь оказался в Кембридже в окружении сотен людей – физиков, журналистов, рок-звёзд, музыкантов, двойника Мэрилин Монро, танцовщиц кордебалета, – а также огромного количества еды, вина и ликёров. Это было гигантское медиасобытие, приуроченное к серьёзной физической конференцией. Все, кто хоть что-то значил в научной жизни Стивена, выступали с речами, включая самого Стивена. Вот короткая выдержка из моего выступления.
Стивен, как все мы знаем, – самый упрямый и тем доводящий до бешенства человек во Вселенной. Мои с ним научные отношения, я полагаю, можно назвать противоборством. Мы глубоко расходимся по глубоким вопросам, касающимся чёрных дыр, информации и тому подобных вещей. Временами он заставлял меня рвать волосы от досады, – и вы теперь ясно видите результат. Уверяю вас – когда мы начали спорить более двух десятилетий назад, вся моя голова была волосатой.
В этот момент я увидел в дальней части зала Стивена с его озорной улыбкой и продолжил.
Могу также сказать, что из всех физиков, которых я знаю, он оказал самое большое влияние на меня и мой образ мышления. Почти всё, о чём я думал начиная с 1983 года, в том или ином смысле отвечало на его глубочайший вопрос о судьбе информации, падающей в чёрную дыру. Хотя я твёрдо убеждён, что его ответ был ошибочным, сам вопрос Стивена вкупе с требованием убедительного ответа вынудил нас переосмыслить основания физики. Результатам стала совершенно новая парадигма, которая сегодня обретает форму. Я глубоко польщён возможностью отметить здесь монументальный вклад Стивена и особенно его блистательное упрямство.
Здесь мной было продумано каждое слово.
Я запомнил только три других выступления. Два из них – Роджера Пенроуза. Я не припомню, почему Роджер выступал дважды, но так уж случилось. В первый раз он доказывал, что информация должна теряться при испарении чёрной дыры. Аргументы были теми же, что приводил Стивен двадцать шесть лет назад, и Роджер подтвердил, что они со Стивеном по-прежнему в них верят. Я удивился: насколько было известно мне (и всякому, кто следил за последними научными результатами), матричная теория Малдасены и расчёты энтропии Строминджера и Вафы поставили окончательную точку в этом вопросе.
Но в своём втором выступлении Роджер заявил, что голографический принцип и работа Малдасены основаны на ряде недоразумений. Попросту говоря, он заявил: «Как это возможно, чтобы физика большего числа измерений описывалась теорией в меньшем числе измерений?» Я счёл, что он просто недостаточно над этим подумал. Мы с Роджером были друзьями сорок лет, и я знал его как бунтаря, вечно восстающего против общепринятого здравого смысла. Так что меня не должно было удивлять, что он встал в оппозицию.
А ещё у меня в памяти засело выступление Стивена, но не из-за того, что он сказал, а из-за того, о чём умолчал. Он кратко напомнил о главных достижениях своей карьеры – космологии, хокинговском излучении, замечательных комиксах, но он ни единым словом не упомянул о потере информации. Быть может, он начинал колебаться? Я думаю, так и есть.
Позже, на пресс-конференции в 2004 году Хокинг объявил о том, что изменил своё мнение. Его новейшие исследования, сказал Стивен, наконец привели к разрешению его собственного парадокса: похоже, что, в конечном счёте, информация всё же утекает из чёрных дыр и уносится прочь продуктами испарения. По словам Стивена, этот механизм каким-то образом постоянно ускользал, но он наконец заметил его и сообщит о своих новых выводах на предстоящей конференции в Дублине. СМИ пришли в полную готовность и, затаив дыхание, ожидали конференции.
Предсказуема ли квантовая гравитация?
Дон Пейдж ставит против Стивена Хокинга один фунт стерлингов на то, что соблюдается квантовая космическая цензура, а именно что чистое начальное состояние, построенное целиком из обычных конфигураций поля на полной, асимптотически плоской гиперповерхности, будет описываться уникальной S-матрицей, которая по законам физики эволюционирует к чистому конечному состоянию, построенному целиком из обычных конфигураций поля на полной, асимптотически плоской гиперповерхности.
Стивен Хокинг ставит против Дона Пейджа $1,00 на то, что в квантовой гравитации эволюция такого чистого начального состояния может описываться в общем случае только $-матрицей для смешанного конечного состояния и не всегда S-матрицей для чистого конечного состояния.
Дон Н. Пейдж
«Я сдаюсь ввиду ослабления $»
Стивен Хокинг, 23 апреля 2007
Газеты также сообщили, что Стивен рассчитается по пари с Джоном Прескиллом (который встревожил меня в Санта-Барбаре своим остроумным мысленным экспериментом). В 1997 году Джон побился об заклад со Стивеном, что информация выходит из чёрных дыр. Ставкой была бейсбольная энциклопедия.
Совсем недавно я узнал, что в 1980 году Дон Пейдж заключил со Стивеном похожее пари. Как я и заподозрил на основе доклада Дона в Санта-Барбаре, он уже давно скептически относился к утверждению Стивена. 23 апреля 2007 года, за два дня до того, как был написан этот абзац, Стивен формально сдался. Дон был столь любезен, что прислал мне фотокопию оригинального контракта – пари на один британский фунт против одного американского доллара – с подписью Стивена, подтверждающей поражение. Тёмное пятно в конце – это отпечаток пальца Стивена.
Что сказал Стивен в своей лекции? Я не знаю, меня там не было. Но написанная через несколько месяцев статья дала некоторые подробности. Их было немного: краткая история парадокса, словесное изложение некоторых аргументов Малдасены и мучительное окончательное объяснение того, как все всё время были правы.
Но все не были правы.
В последние годы ряд очень спорных вопросов подавался под видом научных дискуссий, но реально это были политические баталии. Это и полемика о разумном замысле; и о том, происходит ли на самом деле глобальное потепление, и если да, то является ли оно антропогенным; и о пользе дорогой системы противоракетной обороны; и даже о теории струн. К счастью, не все научные дебаты вырождаются в полемику. Время от времени появляется реальное различие в суждениях по важным вопросам, и это ведёт к новым открытиям и даже к смене парадигм. Битва при чёрной дыре – это пример дискуссии, которая никогда не скатывалась до уровня полемики; она касалась подлинных расхождений во взглядах на противоречивые научные принципы. Хотя вопрос о том, теряется ли информация в чёрных дырах, поначалу, конечно, был спорным, научные представления о нём теперь в основном объединились вокруг новой парадигмы. Но хотя битва и окончена, я сомневаюсь, что мы полностью усвоили эти важные уроки. Самая большая проблема теории струн состоит в том, как применить её к реальному миру. Голографический принцип ярко подтверждён малдасеновской теорией антидеситтеровского пространства. Мы живём в расширяющейся Вселенной, которая, если уж на то пошло, больше похожа на пространство де Ситтера с его космологическими горизонтами и пузырящимися вселенными-карманами. Сегодня никто не знает, как применить теорию струн, голографический принцип и другие наши знания о горизонтах чёрных дыр к космологическим горизонтам, но, скорее всего, между ними есть очень глубокие взаимосвязи. Лично я думаю, что эти связи лежат в основе многих космологических загадок. Надеюсь, когда-нибудь я ещё напишу книгу, объясняющую, как тут всё в конечном счёте работает, но не думаю, что это случится очень скоро.
Клаудио Тейтельбойм, Герард т Хооф, автор книги, Джон Улер и Франсуа Энглер, Вальпараисо, 1994
Стивен и автор книги, Вальдивия, Чили, 2008
Глоссарий
D-брана – поверхность в пространстве-времени, на которой могут оканчиваться фундаментальные струны.
RHIC – релятивистский коллайдер тяжёлых ионов; ускоритель, разгоняющий тяжёлые ядра почти до скорости света и сталкивающий их для создания сгустков очень горячего ядерного вещества.
S-матрица – математическое описание столкновения частиц; S-матрица – это список всех возможных исходных состояний и амплитуды вероятностей для всех возможных исходов.
адроны – частицы, тесно связанные с атомными ядрами: нуклоны, мезоны и глюболы; адроны состоят из кварков и глюонов.
антидеситтеровское пространство – пространство-время с постоянной отрицательной кривизной, напоминающее сферическую шкатулку.
белый карлик – конечная стадия эволюции звезды малой массы: до солнечной или немного больше.
бит – фундаментальная единица информации.
броуновское движение – хаотическое движение частиц пыльцы, помещённых в воду; оно вызвано постоянной бомбардировкой молекулами воды, находящимися в тепловом движении.
второе начало термодинамики – закон возрастания энтропии.
вязкость – трение между слоями жидкости, когда они смещаются друг относительно друга.
гамма-излучение – самые короткие и самые энергичные электромагнитные волны.
геодезическая – наилучшее приближение к прямой линии в искривлённом пространстве; кратчайший путь между точками.
герц – единица частоты, применяемая для измерения количества колебаний, совершаемых в секунду.
глухая дыра – сточное отверстие, в котором скорость потока превышает скорость звука (в воде) вблизи самой дыры.
глюбол – адрон, состоящий только из глюонов, без кварков; глюболы представляют собой замкнутые струны.
глюоны – частицы, которые соединяются в струны, связывающие кварки.
голограмма – двумерное представление трёхмерной информации; разновидность фотографии, по которой может быть восстановлено трёхмерное изображение.
голографический принцип – принцип, утверждающий, что вся информация содержится на границе области пространства.
горизонт – поверхность, внутри которой ничто не может уйти от сингулярности чёрной дыры.
граничная теория – математическая теория о границе области пространства, которая описывает всё, что находится внутри области.
грок – понимание чего-либо на глубоко интуитивном уровне, способность «нутром чувствовать» что-либо.
детерминизм – принцип классической физики, утверждающий, что будущее полностью предопределяется настоящим; подорван квантовой механикой.
диаграмма вложения – представление пространства-времени в определённый момент, построенное путём «нарезания» пространственно-временного континуума на тонкие слои.
длина волны – расстояние, приходящееся на один полный период волны, от гребня до гребня.
доллар-матрица – хокинговская попытка заменить S-матрицу.
дополнительность чёрных дыр – принцип дополнительности Бора, применённый к чёрным дырам.
замкнутая струна – струна, не имеющая концов, подобно резиновому кольцу.
ИК – инфракрасный; часто используется для указания на большие размеры.
интерференция – волновое явление, при котором волны от двух отдельных источников гасятся или усиливают друг друга в определённых местах.
информация – данные, которые отличают одно положение дел от другого; измеряется в битах.
инфракрасное излучение – электромагнитные волны с длиной несколько большей, чем у видимого света.
квантовая гравитация – теория, объединяющая квантовую механику с эйнштейновской теорией относительности, квантовая теория гравитации; в настоящее время ещё не завершённая теория.
квантовая теория поля – математическая теория, которая объединяет корпускулярные и волновые свойства материи; основа физики элементарных частиц.
квантовая хромодинамика – квантовая теория поля, описывающая кварки и глюоны и то, как из них образуются адроны.
классическая физика – физика, которая не принимает в расчёт квантовую механику; термин обычно означает детерминистическую физику.
корспускулы – ньютоновский термин для гипотетических частиц света.
кривизна – деформация пространства-времени.
КХД – квантовая хромодинамика.
КХД-струны – струны, состоящие из глюонов, которые связывают кварки в адроны.
магнитное поле – силовое поле, окружающее магниты и электрические токи.
микроволны – электромагнитные волны, длина которых несколько меньше, чем у радиоволн.
мировая линия – траектория частицы в пространстве-времени.
нейтронная звезда – конечное состояние звёзды, слишком массивной, чтобы образовать белый карлик, но недостаточно большой, чтобы сколлапсировать в чёрную дыру.
нуклон – протон или нейтрон.
нулевые колебания – непрерывные движения квантовой системы, от которых невозможно избавиться в силу принципа неопределённости; также называются квантовой дрожью.
общая теория относительности – теория гравитации Эйнштейна, построенная на представлении о кривизне пространства-времени.
одновременность – совершение событий в одно и то же время. С момента появления специальной теории относительности одновременность больше не считается объективным явлением.
основное состояние – состояние квантовой системы с наименьшей возможной энергией; часто отождествляется с температурой абсолютного нуля.
осциллятор – любая система, подверженная периодическим колебаниям.
открытая струна – струна с двумя концами.
резиновое кольцо – это замкнутая струна, но если разрезать его ножницами, получится открытая струна.
первое начало термодинамики – закон сохранения энергии.
планковская длина – единица длины в системе единиц, в которой три фундаментальные постоянные с, h, и G приравнены к единице; часто считается наименьшей осмысленной длиной; 10−33 сантиметра.
планковская масса – единица массы в планковской системе единиц; 10−8 килограмма.
планковское время – единица времени в планковской системе единиц; 10−42 секунды.
постоянная Ньютона – числовая постоянная G в ньютоновском законе всемирного тяготения; G=6,7∙10−11 в единицах системы СИ.
постоянная Планка – числовая постоянная h, управляющая квантовыми явлениями («квант действия»).
приливные силы – деформирующие силы, связанные с изменением силы гравитации в разных частях пространства.
принцип квантовой нексерокопируемости – теорема квантовой механики, которая исключает возможность создания машины, которая идеально копирует квантовую информацию; другое название: принцип неклонируемости.
принцип неопределённости Гейзенберга – принцип квантовой механики, который ограничивает возможность одновременного определения положения и скорости.
принцип эквивалентности – эйнштейновский принцип, утверждающий, что гравитация неотличима от ускорения, например, в лифте.
радиоволны – самые длинные электромагнитные волны.
рентгеновское излучение – электромагнитные волны, длина которых меньше, чем у ультрафиолетового излучения, но больше, чем у гамма-излучения.
сингулярность – бесконечно плотная точка в центре чёрной дыры, где приливные силы обращаются в бесконечность.
скорость света – скорость, с которой движется свет в вакууме; обозначается буквой c и составляет около 300 тысяч километров в секунду.
скорость убегания – минимальная скорость, с которой снаряд может вырваться из гравитационного притяжения массивного объекта.
собственное время – время, измеренное по движущимся часам; мера длины для мировой линии.
событие – точка в пространстве-времени.
специальная теория относительности – теория Эйнштейна 1905 года, имеющая дело с парадоксами скорости света; теория говорит, что время – это четвёртое измерение.
тёмная звезда – звезда, настолько тяжёлая и плотная, что свет не может от неё уйти; сегодня называется чёрной дырой.
температура – мера увеличения энергии системы при добавлении одного бита энтропии.
теория струн – математическая теория, в которой элементарные частицы – это микроскопические одномерные струны энергии; кандидат на роль квантовой гравитации.
точка невозврата – аналогия для горизонта чёрной дыры.
туннелирование – квантово-механическое явление, благодаря которому частицы преодолевают барьер, несмотря на то что у них недостаточно энергии, чтобы сделать это классически.
ультрафиолетовое излучение – электромагнитные волны, длина которых несколько меньше, чем у видимого света.
УФ – ультрафиолетовый; часто используется для указания на малые размеры.
фотоны – неделимые кванты (частицы) света.
фундаментальные струны – крошечные гибкие нити энергии, из которых состоят элементарные частицы, например гравитоны; считается, что размер фундаментальных струн ненамного превосходит планковскую длину.
хокинговская температура – температура чёрной дыры.
хокинговское излучение – чернотельное излучение, испускаемое чёрной дырой.
чёрная дыра – объект, настолько массивный и плотный, что из его притяжения невозможно вырваться.
чернотельное излучение – электромагнитное излучение, испускаемое неотражающим телом за счёт своего собственного тепла.
шварцшильдовский радиус – радиус горизонта чёрной дыры.
экстремальная чёрная дыра – электрически заряженная чёрная дыра, которая обладает наименьшей возможной массой при данном заряде.
электрическое поле – силовое поле, окружающее электрические заряды.
электромагнитные волны – волнообразные возмущения пространства, состоящие из колеблющихся электрических и магнитных полей; световые и электромагнитные волны.
энтропия – мера скрытой информации; часто информация, сохраняющаяся в слишком малых и многочисленных для отслеживания объектах.
