Tiesa, išsilavinę spėjimai ir spėlionės „Tarpžvaigždiniame“

Tiesa, išsilavinę spėjimai ir spėlionės „Tarpžvaigždiniame“

Toliau pateikiama ištrauka iš Tarpžvaigždinis mokslas , pateikė Kipas Thorne'as.

Mokslas apie Tarpžvaigždinis yra visose keturiose srityse: Niutono, reliatyvistinės, kvantinės ir kvantinės gravitacijos. Atitinkamai, kai kurie mokslai yra tiesa, kai kurie yra pagrįsta spėlionė, o kai kurie yra spėlionės.



Kad būtų tiesa, mokslas turi būti pagrįstas nusistovėjusiais fiziniais dėsniais (niutono, reliatyvistiniais arba kvantiniais) ir turi turėti pakankamai stebėjimo pagrindo, kad būtume tikri, kaip taikyti nusistovėjusius dėsnius.

Būtent šia prasme neutroninės žvaigždės ir jų magnetiniai laukai yra teisingi. Kodėl? Pirma, pagal kvantinius ir reliatyvistinius dėsnius tvirtai prognozuojama, kad neutroninės žvaigždės egzistuoja. Antra, astronomai labai išsamiai ištyrė neutroninių žvaigždžių pulsarinę spinduliuotę. Šiuos pulsaro stebėjimus gražiai ir tiksliai paaiškina kvantiniai ir reliatyvistiniai dėsniai, jei pulsaras yra besisukanti neutroninė žvaigždė; o kito paaiškinimo niekada nerasta. Trečia, tvirtai prognozuojama, kad neutroninės žvaigždės susiformuos per astronominius sprogimus, vadinamus supernovomis, o pulsarai matomi didelių, besiplečiančių dujų debesų, senų supernovų liekanų, centruose. Taigi mes, astrofizikai, neabejojame; Neutroninės žvaigždės tikrai egzistuoja ir iš tikrųjų sukuria stebimą pulsaro spinduliuotę.

Kitas tiesos pavyzdys yra juodoji skylė Gargantua ir šviesos spindulių išlinkimas, kuriuo ji iškreipia žvaigždžių vaizdus (3.3 pav.). Fizikai šį iškraipymą vadina „gravitaciniu lęšiu“, nes jis panašus į vaizdo iškraipymą lenktu objektyvu ar veidrodžiu, kaip, pavyzdžiui, pramogų parko pramogų namelyje.

3.3 pav. Gargantua galaktikos žvaigždės, matomos aplink Gargantua šešėlį. Gargantua išlenkia šviesos spindulius, sklindančius iš kiekvienos žvaigždės, taip labai iškraipydama savo galaktikos išvaizdą – „gravitaciniu būdu lęšiuodama“ galaktiką. Vaizdas iš šios knygos modeliavimo, kurį atliko „Double Negative“ vizualinių efektų komanda.

Einšteino reliatyvistiniai dėsniai vienareikšmiškai numato visas juodųjų skylių savybes nuo jų paviršių į išorę, įskaitant gravitacinį lęšį. Astronomai turi tvirtų stebėjimų įrodymų, kad mūsų visatoje yra juodųjų skylių, įskaitant tokias milžiniškas juodąsias skyles kaip Gargantua. Astronomai matė gravitacinį lęšį iš kitų objektų, nors dar ne juodųjų skylių, ir pastebėtas objektyvas tiksliai atitinka Einšteino reliatyvistinių dėsnių prognozes. Man to užtenka. Gargantua gravitacinis lęšis, kurį imitavo Paulo Franklino „Double Negative“ komanda, naudodama reliatyvumo lygtis, kurias jiems pateikiau, yra tiesa. Taip iš tikrųjų atrodytų.

Priešingai, maras, keliantis pavojų žmonių gyvybei Žemėje Tarpžvaigždinis viena prasme yra išprusęs spėjimas, o kita – spėliojimas. Leisk man paaiškinti.

Per visą įrašytą istoriją žmonių auginami pasėliai buvo apnikti retkarčiais pasitaikančių pūtimų (sparčiai plintančių ligų, kurias sukelia mikrobai). Biologija, kuria grindžiamos šios ligos, yra pagrįsta chemija, kuri savo ruožtu yra pagrįsta kvantiniais dėsniais. Mokslininkai dar nežino, kaip iš kvantinių dėsnių išvesti visą atitinkamą chemiją (tačiau jie gali išvesti didžiąją jos dalį); ir jie dar nemoka iš chemijos išvesti visą reikiamą biologiją. Nepaisant to, iš stebėjimų ir eksperimentų biologai daug sužinojo apie pūtimą. Žmonių nešvarumai iki šiol neperšoko nuo vienos rūšies augalų prie kito tokiu greičiu, kad sukeltų pavojų žmonių gyvybei. Tačiau niekas, ką mes žinome, negarantuoja, kad tai negali atsitikti.

Kad toks bėrimas įmanomas, yra išprusęs spėjimas. Tai, kad tai kada nors gali įvykti, yra spėliojimas, kurį dauguma biologų laiko labai mažai tikėtinais. Gravitacinės anomalijos, kurios atsiranda Tarpžvaigždinis Pavyzdžiui, Cooperio moneta, kuri staiga nukrenta ant grindų, yra spėlionės. Taip pat ir anomalijų panaudojimas siekiant pakelti kolonijas nuo Žemės.

Nors eksperimentiniai fizikai, matuodami gravitaciją, sunkiai ieškojo anomalijų – elgesio, kurio negalima paaiškinti Niutono ar reliatyvistiniais dėsniais – Žemėje niekada nebuvo pastebėta jokių įtikinamų gravitacinių anomalijų.

3.5 pav. Mūsų visata, esanti netoli Saulės, vaizduojama kaip dvimatis paviršius arba brana, esanti trimatėje masėje. Iš tikrųjų mūsų brana turi tris erdvės matmenis, o didžioji dalis – keturis.

Tačiau, siekiant suprasti kvantinę gravitaciją, atrodo, kad mūsų visata yra membrana (fizikai ją vadina „brana“), esanti aukštesnės dimensijos „hipererdvėje“, kuriai fizikai suteikia pavadinimą „masė“; žr. 3.5 pav. Kai fizikai perkelia Einšteino reliatyvistinius dėsnius į šią masę, kaip tai daro profesorius Brandas ant lentos savo kabinete (3.6 pav.), jie atranda gravitacinių anomalijų galimybę – anomalijų, kurias sukelia fiziniai laukai, esantys didžiojoje dalyje.

3.6 pav. Reliatyvumo lygtys profesoriaus Brando lentoje, aprašančios galimus gravitacinių anomalijų pagrindus. Vaizdas suteiktas „Warner Bros.

Mes toli gražu nesame tikri, kad didžioji dalis tikrai egzistuoja. Ir tai tik išprusęs spėjimas, kad jei didžioji dalis egzistuoja, ten karaliauja Einšteino dėsniai. Ir mes neįsivaizduojame, ar didžiojoje dalyje, jei ji egzistuoja, yra laukų, galinčių sukelti gravitacines anomalijas, ir jei taip, ar tas anomalijas galima panaudoti. Anomalijos ir jų panaudojimas yra gana kraštutinės spėlionės. Tačiau tai yra mokslu pagrįstos spėlionės, kurias aš ir kai kurie mano draugai fizikai mielai linksminame – bent jau vėlai vakare prie alaus. Taigi jie patenka į gaires, kurias propagavau „Interstellar“: „Spekuliacijos. . . kils iš tikro mokslo, idėjų, kurias bent kai kurie „gerbiami“ mokslininkai laiko įmanomomis“.

Visoje šioje knygoje aptariant mokslą apie Tarpžvaigždinis , paaiškinu to mokslo statusą – tiesą, išlavintą spėjimą ar spėliojimą.

Žinoma, idėjos statusas – tiesa, išlavintas spėjimas ar spėliojimas – gali keistis; ir tokių pokyčių retkarčiais sutiksite filme ir šioje knygoje. Cooperiui didžioji dalis yra išprusęs spėjimas, kuris tampa tiesa, kai jis ten patenka į tesseraktą; o kvantinės gravitacijos dėsniai yra spėlionės, kol TARS ištrauks juos iš juodosios skylės vidaus, todėl Cooperiui ir Murphui jie tampa tiesa.

Tarpžvaigždinis mokslas

Pirkti

Devynioliktojo amžiaus fizikams atvirkštinis Niutono gravitacijos kvadrato dėsnis buvo absoliuti tiesa. Tačiau apie 1890 m. jį revoliucingai apvertė mažytė Merkurijaus orbitoje aplink Saulę pastebėta anomalija. Niutono dėsnis mūsų Saulės sistemoje yra beveik teisingas, bet ne visai. Ši anomalija padėjo paruošti kelią dvidešimtojo amžiaus Einšteino reliatyvistiniams dėsniams, kurie stiprios gravitacijos srityje prasidėjo kaip spėlionės, tapo pagrįsta spėjimu, kai pradėjo sklisti stebėjimo duomenys, o 1980 m., vis tobulėjant stebėjimams, tiesa.

Revoliucijos, apverčiančios nusistovėjusią mokslinę tiesą, yra labai retos. Tačiau kai jie įvyksta, jie gali turėti didelį poveikį mokslui ir technologijoms.

Ar galite atpažinti savo gyvenime spėliones, kurios tapo pagrįstais spėjimais, o vėliau – tiesa? Ar kada nors matėte, kad jūsų nusistovėjusios tiesos buvo apverstos ir jūsų gyvenime įvyko revoliucija?


Ištrauka iš Tarpžvaigždinis mokslas , pateikė Kipas Thorne'as. Autorių teisės © 2014, Kip Thorne. Gavus leidėjo W. W. Norton & Company, Inc. leidimą. Visos teisės saugomos.