Читать интересную книгу Интерстеллар: наука за кадром - Кип Торн

Более надежная, чем в «Википедии», но менее полная информация о гравитационных пращах: www2.jpl.nasa.gov/basics/grav/ primer.php. Компьютерная игра по мотивам «Интерстеллар» на тему гравитационных маневров: Game.InterstellarMovie.com.

В меру сложно о черных дырах средней массы, которые в Кип-версий требуются для гравитационных пращей, написано в главе 4 книги Black Hole Astrophysics: The Engine Paradigm [Meier 2012].

Программа Дэвида Сароффа для генерации и исследования сложных орбит вокруг быстровращающихся черных дыр (как на рис. 7.6): demonstrations.wolfram.com/3DKerrBlackHoleOrbits.

Глава 8. Внешний вид Гаргантюа

Многие физики моделировали гравитационное линзирование звездного поля черными дырами, как это делалось для «Интер-стеллар»; информацию об этом можно найти в интернете. Особенно впечатляют работы Алена Риасуэло, см.: www2.iap.fr/users/ riazuelo/interstellar. Также см. примечания к главе 28 ниже.

Мы с командой Пола Франклина планируем написать несколько научных статей о моделировании, выполненном с помощью моих уравнений для создания изображений Гаргантюа, ее диска и червоточины, а также о некоторых дополнительных расчетах, показавших любопытные результаты. Эти статьи можно будет найти по адресу: arxiv.org/find/gr-qc.

Глава 9. Диски и джеты

Подробная информация о квазарах, аккреционных дисках и джетах: Gravity's Fatal Attraction [Begelman, Rees 2009], глава 9 в книге «Черные дыры и складки времени» [Торн 2009], а также (более сложный текст) Black Hole Astrophysics [Meier 2012]. О приливном разрушении звезд черными дырами и о формировании аккреционных дисков см. сайт Джеймса Гиллокона (результаты моделирования, выполненного им и его коллегами, использованы для рис. 9.5 и 9.6): astrocrash. net/projects/tidal-disruption-of-stars/. Из реалистичных (с точки зрения астрофизики) видеороликов об аккреционных дисках и джетах я рекомендую работы Ральфа Келера (Стэнфордский университет), которые основаны на моделированиях Джонатана Маккини, Александра Чеховского и Роджера Блэндфорда [McKinney, Tchekhovskoy, Blandford 2012]: slac.stanford.edu/~kaehler/homepage/visualizations/ black-holes.html. Изображения аккреционного диска с эффектом Доплера и с гравитационным линзированием см. на сайте астрофизика Эвери Бродерика: science.uwaterloo.ca/~abroderi/Press/. О моделировании, благодаря которому в «Интерстеллар» изображен аккреционный диск (например, рис. 9.9), будет рассказано в одной или нескольких статьях, которые появятся на arxiv.org/find/gr-qc.

Глава 10. Случай — краеугольный камень эволюции

Мне не встречалась информация нетехнического плана о результатах моделирования, которые показывают увеличение (а не уменьшение) звездной плотности вблизи массивной черной дыры.

Технические рассуждения и анализ см. в главе 7 книги Dynamics and Evolution of Galactic Nuclei [Merritt 2013], особенно рис. 7.4.

Глава 11. Болезнь растений

Если вы смотрите новости науки по телевизору или просто интересуетесь окружающим миром, вам известны примеры сценариев, описанных в этой главе моими коллегами-биологами — к счастью, примеры небольших масштабов, а не глобальные катастрофы. Недавний случай: вирус, убивающий растения, переметнулся на пчел, blogs. scientincamerican.com/artful-amoeba/2014/01/31/suspicious-virus-makesrare-cross-kingdom-leap-from-plants-to-honeybees. Это впечатляет куда больше, чем переход заболевания от окры к кукурузе, как это происходит в «Интерстеллар», хоть в случае с пчелами патоген и гораздо менее летален. Еще пример — стремительное вымирание некоторых видов деревьев в Америке. Это не только американский каштан, о котором говорил в главе 11 Мееровиц, но и американский вяз (andscaping.about.eom/cs/treesshrubs/a/ american_elms.htm), а также ели рядом с моей хижиной на горе Паломар, недалеко от 200-дюймового телескопа.

Глава 12. Задыхаясь без кислорода

Круговорот кислорода между пригодными для дыхания молекулами O2, диоксидом углерода СO2, а также другими соединениями кислорода (менее высокими темпами) называется «кислородным циклом» Земли. Круговорот углерода между атмосферным СO2, растениями (мертвыми и живыми) и (гораздо медленнее) другими его формами, такими как уголь, нефть и керогены, называется «углеродным циклом». Очевидно, что эти циклы взаимосвязаны. Из-за проблем с этими циклами и возникает необходимость эвакуировать людей с Земли.

Глава 13. Межзвездный перелет

Люди стремительно открывают всё новые и новые экзопланеты (планеты за пределами Солнечной системы). Ежедневно обновляемые каталоги можно посмотреть по адресам exoplanet.eu и exoplanets.org. Католог экзопланет, которые могут быть обитаемы: phl.upr.edu/hec. О поиске экзопланет и жизни за пределами Солнечной системы см. Mirror Earth: The Search for Our Planet's Twin [Lemonick 2012] и Five Billion Years of Solitude: The Search for Life Among the Stars [Billings 2013]. Технические и научные подробности см. в The Exoplanet Handbook [Perryman 2011]. Замечательный рассказ о поиске внеземных цивилизаций (SETI) с помощью радиосигналов, а также другими способами: Confessions of an Alien Hunter: A Scientist's Search for Extraterrestrial Intelligence [Shostak2009].

О перспективных технологиях для межзвездных путешествий см. en. wikipedia.org/wiki/Interstellar_travel и fourthmilIenniumfoundation.org. Астронавт Мэй Джемисон возглавляет проект, цель которого — выход человечества за пределы Солнечной системы в следующем столетии, см. 100yss.org. О межзвездных путешествиях посредством варп-двигателей и червоточин написано много чепухи. Технологии этого столетия, а скорее всего, и нескольких последующих не позволят добиться серьезных результатов на этом поприще, если только нам не поможет какая-нибудь сверхразвитая цивилизация, как это произошло в «Интерстеллар». Поэтому не стоит тратить время на чтение статей, утверждающих, что двигатели для межзвездных перелетов появятся уже при вашей жизни или даже при жизни ваших правнуков.

Глава 14. Червоточины

Подробные сведения о червоточинах см. в книге Lorentzian Worm-holes: From Einstein to Hawking [Visser 1995], которую я крайне рекомендую, несмотря на ее почти двадцатилетнюю давность. Также советую последнюю главу книги «Черные дыры и складки времени» [Торн 2009], главу 9 из Time Travel and Warp Drives [Everett, Roman 2012] и главу 8 из Black Holes, Wormholes, and Time Machines [Al-Khalili 2012]. Актуальные сведения об экзотической материи, посредством которой можно удерживать червоточину открытой, см. в главе 11 из [Everett, Roman 2012].

Глава 15. Внешний вид червоточины в «Интерстеллар»

Мы с командой Пола Франклина подробно расскажем о нашей работе над визуализацией червоточины в одной или нескольких статьях, которые планируем выложить по адресу arxiv.org/find/gr-qc.

Глава 16. Обнаружение червоточины: гравитационные волны

Свежая информация о проекте ЛИГО и поиске гравитационных волн — на сайте научного коллектива ЛИГО ligo.org (в особенности см. разделы News и Magazine) и на сайте лаборатории ЛИГО ligo.caltech.edu; также см. фильм Кая Стаатса 2014 года: space. com/25489-ligo-a-passion-forunderstanding-complete-film.html. В интернете можно найти мои лекции о гравитационных волнах и искривленной стороне Вселенной, например три лекции по адресу multimedia.ethz.ch/speakers/pauli/2011, которые нужно просматривать не в том порядке, как они показаны на странице, а наоборот — от нижней лекции в списке к верхней. Также лекция среднего технического уровня: youtube.com/watch?v=Lzrlr3b5a08. Видеоролики о столкновении черных дыр и о порождаемых ими гравитационных волнах, основанные на моделировании команды SXS: blackholes.org/explore2.html.

Актуальных книг о гравитационных волнах нет, но я рекомендую книгу Einstein's Unfinished Symphony: Listening to the Sounds of Space-Time [Bartusiak 2000], информация в которой не особенно устарела. Про историю исследования гравитационных волн, от Эйнштейна и далее, см. Traveling at the Speed of Thought: Einstein and the Quest for Gravitational Waves [Kennefick 2007].

Глава 17. Планета Миллер

В этой главе я делаю много утверждений о планете Миллер: ее орбите, ее вращении (она всегда обращена одной и той же стороной к Гаргантюа, если не считать раскачивания), о приливных силах Гаргантюа, которые деформируют планету и заставляют ее раскачиваться; о пространственном вихре Гаргантюа, действующем на планету, и о влиянии вихря на ее инерцию, центробежные силы и ограничение скорости до световой. Эти утверждения основаны на общей теории относительности Эйнштейна. Мне неизвестны другие книги или статьи для неспециалистов, где рассматриваются эти свойства планеты, вращающейся вокруг черной дыры. Читатели с образованием университетского уровня могут проверить мои утверждения, воспользовавшись концепциями и уравнениями из учебника Gravity: An Introduction to Einstein's General Relativity [Hartle 2003].

Вопросы, которые я поднимаю в параграфе «Прошлое планеты Миллер», не требуют особых познаний в теории относительности — на них можно ответить, пользуясь в основном законами Ньютона. Необходимую информацию можно найти в книгах и на сайтах по геофизике или физике планет и их спутников.

Глава 18. Вибрации Гаргантюа

Об открытии Билла Пресса касательно вибрации черных дыр и о выведенных Саулом Теукольским уравнениях, описывающих эти вибрации, см. [Торн 2009. С. 293–297]. Также см. научную статью [Yang et al. 2013] о вибрациях черных дыр и их особенностях, отображенных на рис. 18.1 и в данных Ромилли.