「ブラックホールブルースと他の宇宙メロディー」

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ビデオ: 宇宙を学ぶラジオ「宇宙やばいラジオ(真) #2」 ~相対論とブラックホール~ 2023, 1月
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Anonim

2017年、Barry Barish、Rainer Weiss、Kip Thornは、「LIGO検出器への決定的な貢献と重力波の発見」の定式化により、ノーベル物理学賞を受賞しました。 2つのブラックホールの融合による重力波の発見により、科学者はアインシュタインの一般相対性理論の妥当性を検証し、恒星質量のブラックホールの存在の証拠を得ることができました。天体物理学者で科学の普及者であるアンドレイ・ロストフツェフがロシア語に翻訳した本「ブラックホールのブルースとその他の宇宙のメロディー」(「コーパス」が発行)では、ザンナ・レビンが重力波の狩りの物語を語り、最大のレーザー干渉計の作成に取り組んできました。 N + 1は、LIGOプロジェクトに対する批判と、天体物理学的な重力波源の存在に自信を持っていた天文学者キップソーンの楽観主義に関する抜粋を読むように読者を招待しています。

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ベット

スティーブンホーキングは、彼が行った多くの科学的賭けのいずれにも勝てないことでよく知られています。カリフォルニア工科大学の理論物理学者ジョン・プレスキルと議論した後、ホーキングは、ブラックホールに閉じ込められた情報は、彼自身が発見したホーキング放射の助けを借りても抽出できないかのように、取り返しのつかないほど消えると主張しました。将来、彼はこの論争で敗北を認めたが、おそらくプレスキルの勝者を含む多くの人がそのような告白は時期尚早だと考えていただろう。キップもこの賭けに参加し、ホーキングを支持したが、彼の敗北を認めなかった。

*スティーブン・ホーキングは、執筆時点ではまだ生きていました。彼は2018年3月に亡くなりました-約。 ed。

別の機会に、ホーキングは、物質界の私たちの写真に欠けている粒子であるヒッグス粒子は見つからないと主張した。素粒子の分野で有名な実験物理学者のレオン・レーダーマンは、ヒッグス粒子を「呪われた粒子」と呼び、最終的に「神の粒子」という名前を付けられた彼の本の出版社は同意できませんでした。残念ながら、ホーキングは再び負けました。ヒッグス粒子が発見され、その発見はノーベル賞を受賞しました。この科学的成果は、失望(世界に他の粒子は本当にありませんか?)と勝利(私たちがやった!)の両方でした。その結果、ホーキングは同僚のゴードン・ケインに100ドルを支払いました。

ホーキングはまた別の、彼の最も奇妙な賭けをしました-エイリアンの殺人者、またはロボット、またはそのような何かについての賭け。近い将来、勝者がここで決定される可能性は低いので、この賭けはホーキングの中で最も成功するチャンスがあります。

悪名高い討論者としてのホーキングの批判に夢中になっている場合-成功した挑発者であるが、不運な利益の受取人-あなたは彼の最も有名な賭けの主題となったいくつかの奇妙な状況を見逃す可能性があります。ホーキングは、シグナスX-1にブラックホールが含まれていないことをキップに賭けました。

有名な銀河系のX線源であるはくちょう座X-1は、地球から見える対応物の中で最も明るいです(ただし、絶対単位では、宇宙で最も明るいX線源からはほど遠いです)。彼らは、はくちょう座でX線源が発見されてから10年後の1974年に賭けをしました。その時までに、ホーキングはブラックホールの物理学を長く真剣に研究し、それらの「蒸発」の理論を発展させることで有名になりました。時々、楽しみのために、スティーブンは彼の賭けをヘッジしました。賭けの書面による条件は、次の言葉で始まりました。「一般相対性理論の発展と、賭けを保証したいブラックホールの理論に多大な貢献をしたスティーブン・ホーキングと、キップ・ソーン、危険を冒すのが好きで、彼の賭けに保険をかけたくない人…」1990年に、スティーブンと彼の側近は敗北を認めるためにキップの空のオフィスを攻撃しました(オフィスの所有者は当時ソビエト連邦にいました)。約束手形はスティーブンの指紋とともにオフィスに残されました。ホーキングが同意したように、彼自身の費用でポルノ雑誌にキップに署名した後、リベラルな見解に固執する後者の妻は大いに憤慨した。少なくともそれは伝説が言っていることです。「私はまったく憤慨していませんでした」と、キップの妻であるキャロリージョイスウィンスティンは主張します。 -私の最初の反応は驚きでした…女性の運動はすでに人々にこの種のことにもっと敏感になるように教えていたと思いました。しかし、私は明らかに間違っていました。マスコミにとって、このアプローチは複雑すぎることが判明し、私はステレオタイプの「妻はこの話に憤慨した」に戻らなければなりませんでした。要するに、決してプリムではない女性であるキャロリーは、このエピソードをユーモアで言及しています。

キップは彼の友人よりもはるかに成功した討論者です。彼は、正確な日付の問題がなかったすべての賭けに勝つことができたと主張しています。彼はかつて、有名な天体物理学者のジェリー・オストリカーに「日付を付けて」賭けを失いました。彼は、ちなみに、はくちょう座X-1線源からのX線放射理論の共著者の1人でした。

ロビー・ヴォクトが資金を得るために議会で戦った間、キップ・ソーンは科学の面で戦った。ジェリー・オストリカーは、1980年代にプリンストンで行われたキップの感動的なパフォーマンスに参加しました。ジェリーは、キップの報告を、当時彼を悩ませた厄介な質問で台無しにしたくありませんでした。「しかし、これらすべての数字はどこから来たのですか?」数字は、LIGO施設で検出できるほど強力な重力波の発生源を示しています。オストリカーは、重力波が天体物理学システムによって生成されることに疑いの余地はありませんでした。彼は、彼らがキップの楽観主義を正当化するのに十分強力である(またはそれらの情報源が十分に多い)のではないかと疑った。

キップは以前、過度に楽観的であるという非難を聞いていました。彼は、学術論文、論文、公開されたグラフへのリンクを使用して、辛抱強く彼らに反論しました。 「既知の上限があります」とキップは1980年に発表した論文の画像で私に示しています。「それは、重力の性質や宇宙の宇宙論の理解を妨げることなく、波がどれほど強力であるかという質問に答えます。 ?」この制限は本当に非常に強い信号に対応しています!しかし、私はそれが実際の重力波に対応するとは決して主張しませんでした。」 1980年の論文で、キップは次のように書いています。「しかし、宇宙の最新のモデルによれば、最も強い実際の信号でさえ、上限レベルよりも大幅に弱いと予想されます…」そしてこれらのモデルのいくつかはすでに改訂され、実際の信号は最新の検出器の感度ゾーンにあるという理解があります。 (1978年のカンファレンスの1つで、胸に「バスト10-21」と刻まれたTシャツが人気でした。)

同じくプリンストン出身のジェリー・オストリカーと天体物理学者のジョン・バカルは、間違いなくLIGOプロジェクトの最も熱心な批評家でした。 LIGOの頑固な支持者であるキップ(おそらく彼をプロパガンダと呼ぶこともできます)は、そのような大規模で長期的な科学プロジェクトを支援する準備ができていなかった仲間の科学者と国会議員の両方を彼の側に引き渡さなければなりませんでした彼らに特定の保証を提供することなく。キップは、天体物理学の情報源の存在を証明する信頼できる科学的議論を提供しなければなりませんでした。それは、LIGO施設で高い確率で検出される可能性があります。 LIGOは何かを聞きます。多分。ほぼ確実に。しかし今でもキップはそれを100パーセント保証することはできません。

今日、科学界に蔓延していた古い偏見は捨てられ、重力波のいくつかの源の実際の存在はもはや論争されていません。 LIGO検出器への登録に関して、これらの信頼できる信頼できるソースは、コンパクトな連星系です。それらが宇宙でどのくらいの頻度で発生するかはまだわかりませんが、私たちはそれらが存在することを知っています。コンパクトとは、白色矮星、中性子星、ブラックホールなどの絶滅した崩壊した星を指します。それらはコンパクトです-それらは非常に小さな体積の巨大な塊の存在によって区別されます。そして、彼らは出て行きました-彼らの腸に熱核燃料が残っていないので、彼らはもはや以前ほど明るく輝いていません(彼らが輝いているとしても)。かつてそれらはより大きく、より活発になりました-熱核反応がそれらのより密度の高い核で起こったとき、より軽い元素をより重い元素に変えました。ライフサイクルの終わりに、彼らは縮小しました-または最初に爆発し、次に縮小しました。

Paradiseが最初にLIGOについて考えたとき、信頼できる重力波源の存在が疑問視されていました。ブラックホールはまだ誰もが実際の天体物理学の対象として認識していませんでしたが、物理学者なら誰でもアインシュタイン方程式の数学的解の正しさに同意するでしょう。アインシュタイン自身は、カールシュヴァルツシルト**が彼の承認を期待して(第一次世界大戦の塹壕からまっすぐに)彼に手紙を送った後、方程式の数学的正しさを認めました。しかし、アインシュタインは、自然がブラックホールの出現から私たちを保護すると信じていました。当時の他の多くの人と同様に、彼は物質が無限の圧縮に役立たないこと、物質の原子を認識できない状態に押しつぶそうとする重力の欲求を妨げることができるいくつかの力があると信じていました。

** Karl Schwarzschild(1873-1916)-ドイツの物理学者、天文学者、理論的天体物理学の創設者の1人。彼の名前は、ブラックホールの存在を予測して発見したアインシュタイン方程式の最初の正確な解に付けられました。 -約ed。

ウィーラーがブラックホールに名前を付けてから20年が経過し、尊敬されている天体物理学者はすでに理論計算にうんざりしていました。今、彼らはもっと多くのことを期待していました:経験的証拠。しかし、そのような証拠が蓄積されたときでさえ、ブラックホールの存在以外に、観測についての代替の説明が常にありました。代替の説明はますます人工的になりました(おそらく、ガス雲はデータが歪むように配置されている、そして他のばかげた空想)。 「それはオッカムの剃刀の原理に違反していました」とライは言います。 「これらの説明は非常に複雑で根拠のないものだったので…」そして彼は退屈に手を振った。 「しかし、より尊敬されている教員がブラックホールが存在しないと確信していれば、MITにブラックホールを探すためのお金を要求することはできませんでした。」

しかし、徐々に、段階的に、宇宙におけるコンパクトオブジェクトの存在への信頼は、天体物理学者のコミュニティで高まりました。パルサーの発見は、多くの科学者に中性子星の存在を確信させました。明るい超新星から残されたかに星雲でのパルサーの発見は、中性子星が重力崩壊の最終状態であるという世論を傾けました-少なくともいくつかの星の場合。明るいX線源はくちょう座X-1は、ブラックホールの存在を示していました。決定的な議論は、重力波の形成のためのエネルギー損失を間接的に示したハルス-テイラーパルサーでした。ますます多くの科学者が、星がコンパクトな物体として進化の道を終えたと確信するようになるにつれて、重力波の源の存在に対する信頼も高まりました。 「いくつありますか?」という質問に答えるのは残っていました。

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