БРАЙАН КОКС ГРИМЁРКА
Отлично, вот и ты.
Ты опоздал. Или пришёл раньше.
Вероятно, и то и другое, трудно следить за временем, профессор.
Или можно просто "Брай"?
Что это за место? Потрясающе.
Приятель, спокойнее. Ты же вроде физик.
И надень галстук-бабочку.
Ты не гримёр.
- Сообразительный. Понимаю, как ты получил такую должность. - Где я?
Сложновато объяснить.
Как бы и космический корабль, и машина времени, и бассейн.
При необходимости вешалка для шляп. Ты должен уделить мне пять минут,
и когда я говорю "пять минут", я, конечно же, вру.
- Но я шёл читать лекцию. - Знаю, я её уже послушал.
Отличная лекция. - Но я пока её не читал.
Сложно объяснить. В любом случае, уже послушал.
Послушал и считаешь её отличной?
Я сказал "отличная"? А хотел сказать "отвратительная".
Тебе нужна небольшая помощь. Потому я и здесь.
Я купил тебе подарок.
Купил только на словах, конечно. Скорее, стянул.
Но важен не подарок, а внимание. Я не мог найти бумагу.
Это то, что я думаю?
Да. Разве что ты не думаешь, что это шляпа или банан,
иначе в Манчестерском университете пора кое-что менять.
- Ему более 250 лет. - Вообще-то, около недели.
Я забрал его в прошлую субботу во время чаепития.
Нет-нет, это невозможно.
Нехорошее слово, Брайан.
Прошу, два пенса в коробку за ругательство.
КОРОБКА НЕВОЗМОЖНОГО Пространство и время. Время и пространство.
Увлечённые замысловатым танцем по всему космосу,
и если знать мелодию... возможно всё.
Я увлёкся поэзией. Забыл, что ты физик.
Ладно, держись за что-нибудь. Возможно, за благоразумие. Готов?
Обычно тут всё начинает крутиться.
- Наверное, нам нужен этот рычаг. - Помолчи, Брайан.
The Science of Doctor Who / Наука "Доктора Кто" перевод группы TrueTransLate.tv
Абсолютно не представляю, что сегодня нам приготовил мистер Кокс.
Он такой загадочный. Может случиться что угодно.
Насколько я знаю, он может начать петь.
И это тоже будет относиться к науке.
Может, он расскажет о путешествиях во времени.
Я без понятия.
И наденьте защитный шлем.
Для защиты вашей прекрасной сияющей головы.
Я надеюсь, что Брайан докажет, что всё происходящее
в "Докторе Кто" действительно могло иметь место. - И это непреложный факт.
Вот так, хорошо. Простите.
Вы именно так собрались коллапсировать мою массу?
Человечек с очень тугим рюкзаком.
Зная Брайана, могу сказать, всё будет потрясающе.
Надеюсь, мы все уйдём домой, умея собирать ТАРДИС.
С нетерпением жду момента, когда увижу, что он нам приготовил.
ВСЕ МЫ - ПУТЕШЕСТВЕННИКИ ВО ВРЕМЕНИ В СВОЁМ МАЛОМ МАСШТАБЕ...
Если бы я мог взять ТАРДИС лишь на один день,
то из всех мест, куда я мог бы отправиться сквозь пространство и время,
я выбрал бы эту аудиторию 27 декабря 1860 года.
В тот день Майкл Фарадей стоял на этом самом месте
и читал в Королевском институте свою рождественскую лекцию
на тему "Химическая история свечи".
Передо мной лежит его оригинальный конспект лекций,
опалённый горящей свечой, которой он освещал свои записи
в тёмные зимние вечера викторианского Лондона.
Фарадей был одним из величайших учёных в мире.
Он положил начало современному пониманию
электричества и магнетизма. Но выбранный им путь
для изменения мира сквозь время и пространство был необычен.
Он родился в Йоркшире, в семье кузнеца
и в 13 лет бросил школу, чтобы стать учеником переплётчика.
Обычный молодой человек, которому очень нравилось размышлять.
Он интересовался устройством мира.
В 1812 году его жизнь изменилась, когда он прослушал курс лекций
другого великого учёного призрака, навещающего это здание
на Албемарл-стрит в Лондоне, - Гемфри Дэви,
обаятельного профессора химии Королевского института,
страстно верящего в силу и возможности науки.
Фарадей старательно записал лекции и отдал их Дэви,
который был так впечатлён, что назначил молодого человека
своим научным ассистентом.
Остальное, как говорится, история.
Таким образом, у этого здания, у этой аудитории есть прошлое,
неразрывно связанное с нашим настоящим и будущим
не только научными открытиями,
сформировавшими нашу научную цивилизацию,
но ещё и бесчисленными поколениями
как детей, так и взрослых, вдохновлённых
прочитанными в этой аудитории лекциями на исследование природы
и, словами Гемфри Дэви, на поиск новых миров для покорения.
Сегодня вечером я желаю понять, сможем ли когда-нибудь мы,
подобно Доктору, покорить время, которое позволит мне отправиться
в тот рождественский вечер 1860 года в эту аудиторию.
Останется ли это невозможным?
Накрепко ли закрыты двери в прошлое?
Этот предмет известен под неромантичным названием H4.
Морской хронометр, созданный Джоном Гаррисоном более 250 лет назад.
На момент его создания
он был самым точным портативным устройством, показывающим время,
из всех ранее изобретённых устройств.
Он был создан для совершений плаваний, для составления карты мира.
Послушайте, он до сих пор работает.
Слышите?
Прекрасная вещь.
Время, как известно Доктору, ключ к исследованию.
Если разделить нашу планету по меридианам на полоски
и двигаться с востока на запад, то каждые 15 градусов путешествия
полдень, время достижения солнцем самой высшей точки на небе,
будет сдвигаться на один час.
И если у вас есть часы, показывающие точное время,
сверенные, допустим, с полднем в Гринвиче, который находится здесь,
тогда вы сможете просто считывать долготу, на которой находитесь.
Например, если я покину Гринвич со своим H4 и отправлюсь на запад
на своём корабле, и H4 будет показывать 5 вечера по Гринвичу,
когда солнце находится прямо у меня над головой,
тогда я буду знать, что нахожусь на 15x5=75 градусов западнее Гринвича,
что примерно находится на этой линии, проходящей через Нью-Йорк.
H4 Гаррисона - первые часы, почти точно показывавшие время
в суровых условиях морского путешествия.
Они изменили судьбу Британии
и судьбу всего мира.
С помощью конструкции этих часов,
Земля систематически изучалась и наносилась на карту.
Торговля и путешествие перестали быть лотереей.
Впервые мы знали наше местоположение на поверхности нашей планеты.
Таким образом, время можно использовать для определения положения в пространстве.
Но пространство и время по-прежнему кажутся обособленными.
Время неумолимо движется вперёд,
расставляя вехи в течение 250 лет беспрестанным тиканьем H4.
Доктор обитает не в таком мире.
Он обладает свободой перемещения сквозь пространство и время,
и, как ни удивительно, мы тоже обитаем не в таком мире.
Я покажу вам, что мы тоже почти свободно
бродим сквозь время.
В последние годы 19 века физики,
в частности Альберт Эйнштейн,
были вынуждены пересмотреть наше интуитивное представление о пространстве и времени,
и в середине 20 века, коллега и наставник Эйнштейна,
Герман Минковский, был вынужден написать
свой ныне знаменитый некролог по простому тиканью часов.
"Отныне время само по себе и пространство само по себе
становятся пустой фикцией,
и только единение их сохраняет шанс на реальность".
Так и хочется повторить за Доктором: "Шаткое-ваткое, временное-швременное".
Но я не буду.
Хоть и только что повторил.
Что Минковский имел в виду? Давайте я нарисую карту.
Ни на что не похожую карту.
Карту, содержащую в себе целостность известной Вселенной.
Наше прошлое, настоящее и будущее.
Итак, вот эта линия...
...символизирует пространство.
Эта точка символизирует наше место в пространстве,
здесь, в Королевском институте.
И давайте добавим на карту время.
Здесь лежит наше будущее.
Всё то время, которое ещё наступит.
А здесь лежит наше прошлое.
Итак, точка символизирует то, что физики называют событием.
Эта аудитория - наше место в пространстве,
и этот вечер - наше место во времени.
Карта эта очень необычна.
Её размеры бесконечны,
и вот это линия, пространство, символизирует наше настоящее.
Доктор обладает абсолютной свободой перемещения по всей карте
в ТАРДИС.
Он может посетить любое событие, по своему желанию -
любое место в пространстве, любое место во времени.
Конечно, у нас такой свободы нет,
хотя мы увидим, мы обладаем большей свободой, чем вам кажется.
Позвольте объяснить, что я имею в виду под этим загадочным утверждением.
Переместимся в прошлое вниз по временной шкале.
Переместимся назад, допустим, в 1830 год,
момент в прошлом.
В то же место, сюда, на Албемарл-стрит, но в другое время.
Наше событие - опыты Майкла Фарадея, проходящие
в его лаборатории лишь в нескольких от нас шагах.
И для воссоздания одного из его опытов мне потребуется доброволец,
и, поскольку это в моих силах, я выбираю Далласа Кэмпбелла.
Где Даллас?
- Спасибо, Даллас. - Спасибо. - Знаю, вы человек науки...
- Да... - ...и техники. - Стараюсь, стараюсь.
Давайте мы перекатим опыт вперёд...
Я хочу, чтобы вы воссоздали один из знаменитых опытов Фарадея.
Он связан с небольшим риском.
Я так и думал, так и ожидал.
- Очки спасут вас в случае взрыва. - Хорошо.
Очень в стиле "Доктора Кто".
Действительно весьма в его стиле, соглашусь.
Здесь в ряд расположены катушки проводов.
Вот катушка провода, вот ещё одна, и ещё одна.
И на этом шесте расположены магниты. - Да.
- То есть магниты... - Да. - ...оказываются внутри катушек.
А это для создания более эффектного, взрывного эксперимента. - Конечно.
Отойду-ка я лучше вот сюда.
Так вот, я попрошу вас
двигать магниты туда-сюда по отношению к катушкам.
Ваши движения должны быть очень энергичными.
Отойдите, посторонитесь. Начинаем. Готовы?
В науке всегда так.
Я, видимо, был слишком энергичным? - Да.
Годы практики.
Да, точно.
Так, поехали. Я не могу, нет.
Вот, получается.
Вы включаете лампочки.
- Ура! - Продолжайте. Давайте, Даллас.
Эффектная демонстрация.
Итак, посредством лишь движения магнитов относительно катушек проводов
Даллас создал столько электричества, что загорелись две лампочки
и воспламенился электрический фитиль.
Так что же это значит?
Ответ таков: электричество и магнетизм
каким-то образом связаны.
Фарадей с коллегами был заинтригован.
Каким образом двигающийся магнит,
который вроде бы физически не связан с электрическим проводом,
вызывает электрический ток?
Этот вопрос получил превосходный ответ в 1861 году,
через 30 лет после опытов Фарадея,
и дал его великий шотландский физик Джеймс Клерк Максвелл.
Вот это...
...волновые уравнения Максвелла.
Гениальность Максвелла позволила ему открыть эти уравнения,
соединив электричество и магнетизм воедино,
в одну целую структуру.
Они описывают электрические и магнитные поля.
Вот это электрическое поле,
а вот это - магнитное.
Они описали поля, перемещающиеся сквозь пространство в виде волн.
Электромагнитных волн.
Само по себе это поразительно, замечательное открытие.
Но ещё более поражает вывод из уравнений Максвелла:
эти волны распространяются с чётко определённой скоростью.
Скоростью, которая записывалась соотношением
напряжённостей электрического и магнитного полей.
Максвелл уже такое видел.
Число, определённое ещё в 1676 году астрономом по имени Рёмер.
Волшебным образом оно оказалось скоростью света.
Потрясающее открытие.
Максвелл нашёл объяснение природы самого света.
Свет - это волна, электрическое и магнитное поля,
выплёскивающие энергию меж собой и продвигающиеся сквозь пространство
с именно такой скоростью.
Очень красиво. Но также и озадачивающе.
Ведь скорость света входит в уравнения Максвелла
как константа.
В современных единицах измерения она всегда равна
в точности 299 792 458 метрам в секунду.
Важный момент тут в том, что уравнения Максвелла не утверждают, что эта скорость
измеряется в относительности.
Они сами вообще не измеряются в относительности.
Просто доказано, что скорость света, скорость электромагнитных волн,
равна 299 792 458 метрам в секунду.
А теперь все вместе!
Меня просто подрывало так сказать!
299 792 458 метров в секунду.
Всё намного страннее, чем кажется.
Дабы понять эту значимость,
вернёмся к прекрасному хронометру - к H4,
который, вообще-то, обычно находится в Королевской обсерватории в Гринвиче.
Двигается ли он?
Ответ прост. Нет, не двигается.
Если, конечно, не считать того, что он двигается, некоторым образом.
Не забывайте, Земля вращается вокруг своей оси.
На этой широте со скоростью около 1000 километров в час.
Таким образом, оставаясь неподвижными относительно этой аудитории,
часы также двигаются со скоростью 1000 километров в час
относительно, скажем, Доктора, находящегося в ТАРДИС
и смотрящего на Землю из космоса.
То есть, для часов и всего остального скорость относительна.
Часы неподвижны относительно этой аудитории.
Но, с точки зрения Максвелла, свет не играет по этим правилам.
Любой, измеривший скорость света, получит то же самое значение.
Крайне странная концепция.
Именно так устроена Вселенная, и потому мы наблюдаем последствия.
Для их исследования мне нужен профессор физики,
и я выбираю Джима Аль-Халили.
Где вы, Джим?
Эйнштейн проводил знаменитые эксперименты.
Он называл эти эксперименты мысленными,
и сегодня вечером мы воссоздадим один из них.
А ещё у него была отличная причёска.
Не чета вашей, но да, причёска у него что надо.
По-моему, если у человека вообще есть волосы, то его причёска уже отлична.
Я сразу об этом шучу, пока этого не делает Брайан.
Я бы не осмелился комментировать.
Хотите заставить меня делать глупости, верно?
- Присаживайтесь. Да. - Так. - Заметьте, я всем управляю.
Вы на хитрой штуковине на колёсах. - Да, да.
И наденьте защитный шлем.
Здорово.
Для защиты вашей прекрасной сияющей головы.
Вот-вот.
Джим поможет мне продемонстрировать
один из самых знаменитых мысленных экспериментов Эйнштейна.
Он послужит ярким примером
последствий серьёзного отношения к уравнениям Максвелла
и его постоянной скорости света.
Я должен объяснить, что для чего. Не только ведь смеха ради.
Итак, на голове у Джима видеокамера.
Именно поэтому ему нужен этот защитный шлем.
Благодаря камере мы сможем увидеть мир с точки зрения Джима,
и, конечно же, мы сами смотрим на Джима,
поэтому сможем видеть мир ещё и с нашей точки зрения.
Итак, мысленный эксперимент Эйнштейна со световыми часами
представляет собой очень простую идею.
Эйнштейн вообразил часы, сделанные из двух зеркал,
с лучом света, отражающегося от зеркал.
Джим будет моделировать часы с помощью вот этого фонарика с маленькой лампочкой,
двигая его вверх и вниз.
По сути, часы Эйнштейна...
Мне уже так делать?
Далласу достался более впечатляющий эксперимент...
Световые часы Эйнштейна работают так:
они отражают луч света...
Мои руки представляют зеркала, и, как видите,
из такой системы можно соорудить часы.
По существу, один тик, который приходился бы так...
тик...
так...
тик. То есть это как маятник.
Луч света между зеркалами отражается от них,
что можно использовать для создания самых точных часов.
Потом Эйнштейн представил, какими бы стали такие часы,
если бы они двигались относительно нас.
И сейчас Джим будет двигаться...
по сцене...
Продолжайте двигать часы.
А ещё мы погасим свет, чтобы увидеть процесс
с нашего ракурса, неподвижного относительно Джима.
А ещё вы увидите небольшой экран в углу.
Там изображение с камеры на голове Джима,
и Джим, конечно же, видит часы точно так же,
как их видели и мы, когда они были неподвижны относительно нас.
Луч света вертикально отражается между зеркалами.
Мы добавим к изображению видеоэффект, присмотритесь -
вы увидите след,
увидите, как видимый с нашей точки зрения луч света
выписывает по сцене треугольный рисунок.
Красота.
Спасибо.
- Можно слезать? А то меня укачало. - Да, можно!
Спасибо, Джим. - Как-то даже быстро. - Спасибо.
Отличное применение такому замечательному уму.
Но демонстрация опыта была великолепна.
Теперь я снова нарисую схему того, что мы видели
с нашей точки зрения,
с точки зрения аудитории. Вот это всё - зеркала,
и это световые часы, которые держал Джим.
С вашего ракурса вы следили за движением Джима и видели,
как свет шёл по такому треугольному пути,
отражаясь от зеркал при движении по сцене.
Вот что означает постулат Эйнштейна, если угодно, его предположение,
что означают слова "скорость света постоянна для всех наблюдателей".
Смотрите, этот путь очевидно длиннее этого пути.
И если все мы согласны с утверждением о скорости света,
тогда нам очевидно - свет тратит больше времени
на один тик в движущихся часах, чем в неподвижных часах.
Движущиеся часы идут медленнее.
И это истина.
Время действительно шло для Джима с другой скоростью.
Оно шло с разной скоростью для него
и для вас, зрителей, наблюдавших за движением Джима.
Никакой ловкости рук.
Джим - действительно путешественник во времени.
Да!
Время - вещь сугубо личная.
В этом и заключалось открытие Эйнштейна.
Абсолютного времени не существует.
Почему же в повседневной жизни мы этого не замечаем?
Потому что величина, на которую время замедлилось для Джима,
была крохотной, потому что скорость его движения была несравненно мала
по сравнению со скоростью света.
Но если нам отправить Джима в ракете...
Вы как, не против?
В ракете?
Полететь в космос.
Допустим, мы выбросили Джима при помощи катапульты со скоростью, равной 99,94% от скорости света
на пять лет в соответствии с его часами.
Затем мы попросили Джима развернуться и прилететь назад.
На возвращение на Землю потребуется ещё пять лет.
Поэтому для него путешествие продлилось бы десять лет.
Но для нас, с нашими часами, идущими быстрее часов Джима,
прошло бы 29 лет.
Джим вернулся бы в 2042 год, постарев лишь на десять лет.
И это правда, он стал бы путешественником во времени.
Путешествие во времени в будущее возможно.
Это неотъемлемая часть устройства Вселенной.
Все мы - путешественники во времени в своём малом масштабе.
Что за...
Привет. Ставь на себе чёрточку.
Это Тихий. Монстр в галстуке невольно вызывает восхищение.
- Потрясающе. - Ага. Они чураются остальной части галактики.
Их популярность возросла бы,
если бы время от времени они стирали свои рубашки.
Разумная двуногая форма жизни. Практически невозможно.
Нет, не отводи взгляд.
Что за...
Это Тихий. Продолжай на него смотреть, ладно?
У меня сейчас нет времени на его постоянные представления.
Хочу ещё пришельцев. Куда мы отправимся?
- Устраиваешься на работу? - На работу?
- Моим ассистентом. - Что надо делать?
Ну там, попадать в плен, иногда умирать.
Среди преимуществ, конечно же, сами путешествия.
Землянам нужно почаще выбираться, Брайан. Расправь крылья,
познакомься с соседями. Какой сейчас год?
Судя по твоей причёске, наверняка шестидесятые. Такая беспорядочная копна волос.
Да, Луна - это отлично, но давай, дружище, прогуляйся,
хватит слоняться по своей Солнечной системе хмурым подростком.
- Что за... - Помолчи, Брайан.
ГДЕ ВСЕ ПРИШЕЛЬЦЫ?
Одни ли мы во Вселенной?
На мой взгляд, это один из самых важных вопросов
современной науки.
В "Докторе Кто" ответ - категоричное "нет".
Во Вселенной полно пришельцев,
и технологии многих сильно превосходят наши.
В научной фантастике пришельцев в изобилии,
думаю, отчасти от нашего сильного желания их существования.
Ведь альтернатива, что мы одни в возможно бесконечной Вселенной,
пугает нас.
Но что нам известно о возможности
поиска инопланетной, а в особенности
ещё и разумной жизни за пределами нашей Солнечной системы?
В 1950 году великий итальянский физик Энрико Ферми
рассмотрел и перефразировал этот вопрос, превратил его в парадокс,
при этом привлекая внимание к одной из самых больших загадок.
Наше Солнце и его система из восьми планет -
лишь одна звезда из приблизительно 400 миллиардов звёзд,
образующих нашу родную галактику, Млечный Путь.
Ферми утверждал, что при таком количестве миров
и такими бескрайними просторами времени,
существующими более 12 миллиардов лет
с момента образования нашей галактики, на свете должны быть планеты,
населённые цивилизациями, значительно опережающими нашу.
Наша Вселенная должна быть такой же, как в "Докторе Кто".
Мы вполне можем ожидать, даже на основании статистики,
что хоть мельком увидим космические полёты этих цивилизаций
там, среди звёзд. Но доказательств существования пришельцев всё же нет.
В этом заключается парадокс Ферми.
Будь они там, мы бы их увидели.
Конечно же, проблема заключается в том,
что для отправки космического зонда даже к ближайшей звезде
с нашей современной технологией потребуется много тысяч лет.
Поэтому поиск нужно вести
без физического путешествия за пределы нашей Солнечной системы,
по крайней мере, в обозримом будущем. И способ существует.
Самый древний способ наблюдения за ночным небом.
Астрономия.
Уловив свет далёких звёздных систем
с помощью множества телескопов как на земле, так и на орбите,
мы обнаружили 992 экзопланеты.
И теперь мы можем их характеризовать,
искать на них признаки жизни,
закодированные в слабом свете от этих далёких миров.
На сегодняшний день один из лучших кандидатов на жизнь
вращается вокруг одной из звёзд этого созвездия -
созвездия Лиры.
Планета Кеплер 62Е,
названная в честь недавно списанного телескопа Кеплер, который первым её обнаружил.
Судя по размерам и массе, эта планета имеет скалистый ландшафт,
а её орбита создаёт идеальную возможность
для нахождения на поверхности жидкой воды.
Но, что замечательно, мы можем не просто
оценивать состав этих планет.
Мы вот-вот сможем заглядывать
в их атмосферу
и искать сигнальные характерные признаки жизни.
И я попрошу Чарльза Дэнса спуститься сюда
и помочь мне показать, как мы это сделаем.
Мне полагается халат?
- Да, он, кажется, огнеупорный. - Большое спасибо, спасибо.
Итак, вот что мы сделаем...
Вы что, хотите заставить меня почистить эту тележку, да?
- Дам вам тряпку! - Да. Да.
Итак, мы продемонстрируем
технический приём, который используют астрономы
для определения... - Мне встать рядом с вами?
...присутствия химических веществ в атмосфере.
Где хотите, там и стойте, вас всё равно ничего не спасёт.
Итак, я вас попрошу...
Вот набор из четырёх химических элементов...
- Ясно. - ...в виде растворов.
И я попрошу вас распылить их на пламя газовой горелки.
В каком направлении мне их распылять?
Думаю, как-то вверх и...
- Точно, вы уверены? - Да.
В каком-то определённом порядке?
Нет-нет, просто посмотрим, что случится.
Смотрите, все жидкости бесцветны, кроме вот этой,
но в них растворены... - Хорошо. - ...химические элементы.
- Хорошо. - Итак, попробуем.
Думаю, стоит приглушить свет.
Давайте. Распылите этот раствор. Посмотрим, что получится.
Хорошо.
Вот, смотрите.
Ещё раз?
Давайте ещё раз. Красивый зелёный цвет.
Ярко-зелёный.
А теперь давайте вот этот.
- То же самое? - Да.
Мне нравится.
Ярко-красный.
Аж воспоминания нахлынули.
Понимаю!
О школьных уроках химии?
Нет, о первых наркоманских рок-концертах.
А мне больше вот этот нравится.
Где красный? - А если два сразу?
- Давайте попробуем. - Или даже сразу три?
Боже.
Большое спасибо.
Причина, по которой химические элементы ведут себя по-разному,
скрыта в самой структуре элементов.
При поджигании элемента,
при его нагревании, электроны начинают прыгать
между разными орбиталями вокруг атомного ядра,
а потом возвращаются назад и излучают свет.
Поэтому мы видим
структуру самих атомов,
из которых состоят химические элементы.
Каждый элемент при нагревании будет излучать свет
с особыми свойствами из-за особой конфигурации электронов
вокруг ядра.
Наряду с излучаемым при нагревании светом,
элементы также поглощают свет в точности такого же цвета,
если они входят в состав атмосферы звезды или планеты.
Вот, например, спектр света от Солнца.
Перед нами солнечный свет, разделённый на все цвета радуги,
с помощью, к примеру, призмы.
Как видите, он покрыт чёрными линиями,
которые есть в каждом цвете.
Это и есть характерные признаки химических элементов,
подобные красивым цветам, показанных нам Чарльзом,
признакам элементов в тех бутылках.
Мы близки к запуску телескопов и детекторов
с такой чувствительностью, которая позволит нам анализировать свет не только от звёзд
вроде Солнца, но также и свет, отражённый и поглощённый
атмосферой планет вокруг этих звёзд.
Мы сможем искать признаки молекул,
например, воды и метана, даже органических соединений,
признаки жизни в атмосферах инопланетных миров.
Такие приёмы помогут впервые неопровержимо доказать
что мы во Вселенной не одни.
Но всё же они не позволят нам разрешить парадокс Ферми,
ведь по химическим признакам нельзя будет понять,
где есть простые одноклеточные организмы
а где - сложная многоклеточная жизнь, которая, несомненно, обязательна
для существования цивилизации, подобной нашей.
Но существует вероятность того,
что мы сможем найти характерные признаки разумных цивилизаций.
Ведь по мере постепенного развития цивилизации
всё сильнее возрастает потребление ею энергии.
С каждой новой машиной, созданной нами здесь, на Земле,
от крошечных мобильных телефонов до крупнейших электростанций,
мы производим всё больше тепла.
Я покажу, что имею в виду.
Это инфракрасная камера.
Она измеряет не свет, который отражаете вы, зрители,
а излучаемое от вас тепло,
и все эти цвета представляют количество тепла,
испускаемое вами.
Давайте, помашите мне рукой.
Я вижу всё, что творится на задних рядах, между прочим.
Всё потому, что вы - биологические машины.
А любая машина, независимо от её сложности и действенности,
должна излучать тепло.
Должна оставлять красноречивую тепловую сигнатуру за собой
во время работы.
Исследовательская группа университета штата Пенсильвания
собирается воспользоваться этим основным универсальным законом
и с помощью инфракрасных камер обыскать звёзды
и даже целые галактики
на наличие горячих точек,
звёздных систем, выделяющих намного больше тепла в инфракрасном спектре,
чем требуется для сугубо естественных процессов.
Если они проанализируют все полученные данные
и действительно найдут звезду, планету или даже галактику
с такой особенной инфракрасной характеристикой,
то смогут предоставить доказательства существования не просто сложной жизни,
но и освоившей машиностроение и управление звёздами
межгалактической цивилизации.
"Доктора Кто" издалека.
Неправдоподобно? Да, конечно же.
Но простое рассмотрение и наблюдение за природой
лежит в основе науки, и нам ничего не стоит принимать на веру.
И, наконец, стоит заметить,
что мы, сами того не подозревая, уже могли совершить контакт.
Первая серия "Доктора Кто"
была показана 23 ноября 1963 года.
Программа была закодирована в пучках радиоволн,
как в пучках лучей света, которые были показаны по телевидению.
Эти радиоволны не просто витали над Великобританией,
они покинули нашу атмосферу,
сферами расширяясь подобно свече Фарадея,
и начали свой путь в глубины космоса.
На сегодня эти сигналы ушли на 50 световых лет от нашей планеты.
Что бы подумали инопланетяне,
если бы их первым впечатлением о нашей цивилизации
стали приключения странствующего во времени Доктора?
Эй, Кокс, нет уж!
Руки прочь. Всё сложно.
Не особо.
Не особо?! Не смей мне так говорить.
Человеку такого не понять.
Относительные внутренние пространственные координаты совершенно расходятся
с видимыми извне измерениями. Так что не надо мне тут.
Принцип "внутри больше, чем снаружи"
не кажется мне настолько сложным.
Не слушай его. Закрой уши.
Где они вообще у тебя?
Кстати, каким топливом ты для такого пользуешься?
Потребляемая мощность наверняка колоссальна.
Да что ты? Я пользуюсь чёрной дырой.
- Чёрной дырой? - Небольшое изобретение Повелителей Времени,
я выкачиваю из неё энергию. Подключить всё это к ней - проще пареной репы.
Такой большой N-мерной репы.
Почитай Эйнштейна.
Приливные силы от чёрной дыры разорвали бы всё на куски.
Да, я в курсе.
Славный малый, этот Эйнштейн. Любитель бабочек. Поддерживаю.
Обалденная у него причёска. Но он отстал от жизни, Кокси.
Хочешь взглянуть на мою чёрную дыру?
Она у меня в подвале.
НАКРЕПКО ЛИ ЗАКРЫТЫ ДВЕРИ В ПРОШЛОЕ?
Мир Доктора намного ближе к нашему миру,
чем вам кажется.
Все мы - путешественники во времени,
и все мы коснулись инопланетных миров.
Но меня всё влечёт к этому конспекту.
К декабрю 1860 года и рождественской лекции Майкла Фарадея,
на которой он вдохновил целое поколение детей стать учёными
с помощью с виду простой, но волшебной свечи.
А что же делать с моей мечтой о возвращении в тот самый момент?
Давайте снова взглянем на карту.
Все события прошлого расположены внизу,
а все события будущего - вот здесь, наверху.
Доктор обладает абсолютной свободой перемещения по всей карте.
Может отправиться куда угодно.
Но Эйнштейн понял, что нам нельзя обладать свободой перемещения,
иначе мы попадём в беду.
И он открыл предел.
И встроил его в свою теорию.
Нечто, что не вызывало бы споров.
Скорость света.
Давайте снова задумаемся о свече Фарадея.
Не будь у этой аудитории крыши,
свеча излучала бы свет по всей Вселенной.
Расширяющаяся сфера из света, путешествующая со скоростью
в 300 000 километров в секунду.
Через полторы минуты она бы пролетела мимо Луны.
Через восемь - мимо Солнца,
а примерно через 100 000 лет
она бы полностью покрыла галактику Млечного Пути.
И я могу изобразить это на своей карте.
Вот это - данный момент в этой аудитории
Королевского института.
И я нарисую на карте линию, изображающую траекторию
луча света через пространство-время.
Конечно же, свет распространяется во всех направлениях,
так что я и здесь нарисую линию.
Пара диагоналей.
А ещё я мог бы нарисовать на карте линии,
изображающие пути лучей света из прошлого,
которые прибыли в этот момент, сюда, в эту аудиторию.
Они бы шли вот так...
На взгляд, они такие же, но они идут в прошлое.
И все мы не станем оспаривать эти линии,
ведь мы не оспариваем скорость света,
а значит, они должны быть важны. Так и есть.
Именно так Эйнштейн защитил прошлое от будущего.
Они ограничивают наши перемещения по карте,
потому что быстрее света путешествовать невозможно.
Это универсальный предел скорости.
Что это значит?
Представьте, что вот здесь сидит некто
с телескопом.
Если бы мне хотелось, чтобы сигнал,
вспышка света, добрался до этого события,
допустим, до какого-то пришельца из далёкой галактики,
наблюдающим за нами через телескоп,
и тогда ему, этому влиянию, свету, для путешествия
пришлось бы превысить скорость света.
А это невозможно.
Эта линия ограничивает все перемещения.
То, что движется медленнее света,
обречено оставаться в этой области.
Эта область очень важна, у неё даже есть имя.
Её называют световым конусом будущего.
Он окружает всё наше будущее.
Любое событие, которое произойдёт с любым слушателем в этой аудитории
или зрителем, смотрящим телевизор дома, случится именно в этой области
пространства-времени, внутри светового конуса будущего.
То же относится и к прошлому.
Эта область тоже особенная.
Её называют световым конусом прошлого.
Эта область содержит события в пространстве и времени,
которые, в принципе, могли на нас повлиять,
именно в этот момент, сегодня, этим вечером.
В этом и заключается геометрия пространства-времени, которую описал Эйнштейн
в специальной теории относительности, опубликованной в 1905 году.
Поэтому я могу проследить свою жизнь в этих двух областях.
Могу определить на карте любое событие своей жизни.
Итак, я родился 3 марта 1968 года,
и моя первая рождественская фотография
была сделана в 1972 году в Олдеме.
Вот я во время того события. Я в Олдеме на Рождество 1972 года.
Моя жизнь полна событий.
У меня есть весьма неловкая фотография из 1989 года...
О чём я только думал?
Я...
Ну и образ жизни у меня был.
Это было во времена моего тура с рок-группой,
кажется, я был тогда в Европе. Значит, событие произошло...
Где же себя нарисовать? Вот здесь, это будет 1989 год.
Ещё одно событие. Я еду в автобусе,
пью, но знаю свою меру, в Европе 1989 года.
И так далее.
Моя жизнь - цепь событий, которые я могу изобразить на схеме.
Сейчас я, конечно же, здесь, в Королевском институте в 2013 году.
Можно представить, что на этой схеме изображено каждое событие моей жизни.
Вместе они составят линию, которую называют мировой.
Она может извиваться в пространстве, ведь я побывал в разных местах,
и, конечно же, извиваться во времени
с 1968 до 2013 года.
И, конечно же, лекция Фарадея о свече,
событие, на которое я так мечтаю попасть из всего пространства-времени,
тоже находится где-то здесь, в моём световом конусе прошлого.
Вот оно.
Рождество 1860 года.
Почему оно находится в моём световом конусе прошлого?
Оно ведь повлияло на меня.
Этот конспект присутствовал на том событии,
когда Фарадей стоял здесь и читал свою лекцию,
и теперь он лежит передо мной.
Поэтому я могу начертить на схеме мировую линию этой записной книги.
Этот конспект находился в Королевском институте,
в одной и той же точке пространства, практически всю свою жизнь,
ведь появился они в 1860 году, и сейчас, в 2013, он здесь, со мной.
Но согласно специальной теории относительности Эйнштейна,
я не смогу навестить Фарадея, потому что моя мировая линия будущего,
те события, которые со мной произойдут,
не могут выходить за пределы светового конуса будущего.
И что же мне сделать, чтобы выбраться, чтобы попасть в прошлое?
Для начала мне придётся
превысить скорость света,
ещё до начала размышлений о том, как мне вообще попасть в прошлое,
как развернуться к 1860 году, но во Вселенной так нельзя.
Если у нас нет ТАРДИС, двери в прошлое для нас
закрыты накрепко.
Или же есть другой способ?
Что, если изменить направление моего светового конуса будущего,
изменить направление всего моего будущего,
наклоняя его к прошлому?
В нашей Вселенной существуют объекты,
способные наклонять световые конусы, и если у меня выйдет к ним подобраться,
они радикально повлияют на направление моего будущего.
Такой объект есть в сердце ТАРДИС, чёрная дыра.
В "Докторе Кто" Око Гармонии представляется звездой,
"замороженной" в момент превращения в чёрную дыру.
Это лишь стихотворная строка, но должен сказать, а для поэзии это необычно,
эта строка физически точна.
Чёрные дыры образуются в конце жизни
самых массивных звёзд Вселенной.
Когда у таких звёзд, чья масса как минимум в 20 раз превышает массу Солнца,
заканчивается ядерное топливо,
то ничто известное нам не может пересилить гравитационное сжатие
и остановить коллапс звезды
до состояния, насколько нам известно, одной бесконечно плотной точки
под названием сингулярность.
Я могу нарисовать её на нашей схеме пространства-времени.
Вот пространство, а вот время.
Эта схема построена с точки зрения чёрной дыры,
и вот это - как бы линия сингулярности во времени.
А эти две очень важные линии
весьма выразительно называются горизонтами событий.
Они отграничивают область в пространстве и времени,
где сила притяжения столь сильна,
что за её пределы не вырваться даже свету.
В пределах горизонта событий творятся очень странные вещи.
И для этой демонстрации мне понадобится очень странный доброволец.
Руфус Хаунд, где вы?
Я был слегка груб, да?
"Очень странный доброволец". - Нет, почему, всё верно.
- Верно? - Да.
Так я и подумал своим четвёртым мозгом.
Неужели?
Итак, я хочу сбросить вас в чёрную дыру.
Вы не первый этого хотите.
- Во имя физики... - Вы всё равно не первый.
Полагаю, это значит,
что ваша смерть будет весьма благородной,
вы удивительным образом покинете эту Вселенную.
Но чтобы наблюдать за тем, как вы сходите с поезда нашей жизни,
я снабжу вас двумя часами. - Хорошо.
Вот за этими часами, которые будут у вас на спине,
мы сможем наблюдать.
Вот так, хорошо. Простите.
Вы именно так собрались коллапсировать мою массу?
Вам... Вам удобно?
Вы меня затянете ремнями, именно это и творится в чёрных дырах?
Там сидит человечек с очень тугим рюкзаком?
Ну вот.
Я уже готов взорваться.
И ещё я дам вам... Хотя, у вас есть часы?
- Да, есть. - Отлично, они у вас уже есть.
И вот бежит секундная стрелка. - Ага.
Отлично.
Итак, вот что мы сейчас сделаем...
Не переживайте, напряжение низкое.
Я включу его... - А мне очки не полагаются, Брайан?
Развернитесь, пожалуйста...
Если вам станет спокойнее, я их принесу, но уверяю, они не помогут.
Нет. Ну и хорошо.
Развернитесь, пожалуйста, чтобы мы видели часы,
и я их включу, вот так.
Они бегут вперёд.
А теперь повернитесь к доске, к Оку Гармонии,
к той чёрной дыре.
Смотрите, я ускорил время,
чтобы мы видели, как оно бежит.
Сейчас именно в таком темпе для нас течёт время,
и на ваших часах оно будет таким же. - Ясно.
А теперь я попрошу вас медленно двигаться к горизонту событий.
Очень медленно.
Вот так.
Как ощущения?
Уж слишком медленные.
Ничего страшного.
Смотрите, что происходит.
Остановитесь. Вы приближаетесь к горизонту событий,
и время на часах на вашей спине, за которыми мы наблюдаем,
замедляется. А как там время на ваших часах?
Оно не изменилось.
Часы идут в прежнем темпе.
Вы можете испытывать лёгкий дискомфорт,
потому что рядом с этими чёрными дырами звёздной массы
сила гравитации на ваши ноги намного превышает
силу гравитации на вашу голову.
Это называют спагеттификацией.
Почему?
- Ваш рост понемногу увеличивается. - Ясно.
И, в конце концов, когда вы дойдёте до горизонта событий,
вы и правда станете настолько высоким,
что превратитесь в длинную линию не связанных друг с другом атомов.
Но давайте пока забудем об этом. Идите дальше.
Видите... - Не знаю, почему, но вид меня слегка восхищает.
Всё ближе к чёрной дыре.
И теперь мы видим... Всё, стойте!
Мы стоим на горизонте событий
и видим, как замерли часы, привязанные к спине Руфуса.
Они остановились, но как там ваши часы?
До сих пор идут.
Всё в таком же темпе.
По словам Эйнштейна, именно это
случится с Руфусом, если он упадёт в чёрную дыру.
Мы увидим, как остановится время.
Мы увидим Руфуса именно таким,
что очень значительно.
И долго вы сможете простоять так, на одной ноге?
Мы увидим замершего на пути к горизонту событий Руфуса.
Время остановится, и картина останется той же.
Руфус словно бы достигнет бессмертия,
хотя с его точки зрения время будет идти всё так же,
он перейдёт через горизонт событий,
достигнет сингулярности
и будет раздавлен в бесконечно плотной точке.
Спасибо.
Спасибо, Руфус.
Позвольте объяснить, что случилось с Руфусом.
Взглянем снова на мою схему пространства-времени.
Как вы помните, здесь неподвижная чёрная дыра.
Вот это сингулярность, а это - горизонты событий.
И сейчас
я наложу мировую линию Руфуса...
...на эту схему.
Как вы помните, мы смотрим на Руфуса
с точки зрения чёрной дыры.
Она находится здесь и никуда не движется,
а Руфус направляется к горизонту событий
и далее, чтобы кануть в вечность.
А ещё я изобразил световые конусы Руфуса,
различные точки на его мировой линии.
Они отмечают возможное будущее Руфуса.
Но взгляните, что происходит со световыми конусами
по мере приближения к горизонту событий.
Они наклоняются.
И согласно Альберту Эйнштейну, этот наклон
вызван массой самой чёрной дыры.
Это изображение ключевой идеи
теории гравитации Эйнштейна, общей теории относительности.
Идея заключается в том, что масса и энергия искривляют пространство и время,
саму ткань Вселенной.
Именно эту кривую, эту деформацию пространства и времени,
мы видим на этой схеме: наклоны световых конусов,
наклоны будущего Руфуса к горизонту событий.
Но посмотрите что происходит здесь, на горизонте.
Видите, что случилось со световым конусом?
Он настолько наклонился, пространство и время настолько искривились и деформировались,
что всё будущее Руфуса направлено внутрь,
в горизонт, в чёрную дыру.
Его мировая линия направляется в сингулярность.
Руфусу не спастись,
ведь всё его будущее лежит в чёрной дыре.
И чтобы сбежать, ему придётся двигаться быстрее света,
а в нашей Вселенной такое невозможно.
Схема очень красива.
Она даёт нам увидеть нечто другое,
а ещё даёт нам увидеть, что происходит с часами Руфуса:
они идут всё медленнее и медленнее
по мере его приближения к горизонту.
Представим...
Представим, что с каждым тиком часов Руфуса,
тех часов у него на спине, появлялась вспышка света,
и мы бы замечали эту вспышку с нашей точки зрения,
удалённой от чёрной дыры.
Я наложу их.
Вот так.
Смотрите, что происходит.
Световой конус испускает вспышку,
которая доходит до нас всё позже и позже.
Так тикают часы.
С точки зрения Руфуса часы идут нормально,
одна, две, три, четыре секунды.
Но с нашей точки зрения первая секунда быстрее второй,
которая быстрее третьей.
Тик...
так...
...тик. А здесь, на горизонте,
вспышка идёт по одной из сторон светового конуса,
которая в свою очередь идёт вдоль самого горизонта событий.
Вспышка никогда нас не достигнет, и с нашей точки зрения время остановится.
Мы увидим замершее изображение Руфуса.
С нашей точки зрения он так и не перейдёт горизонт.
С его точки зрения всё нормально,
хотя стоит заметить, он превращается в спагетти,
пока его не раздавливает в сингулярности.
Но изображение Руфуса навечно застыло на горизонте.
Но вот что чудесно:
для коллапсирующей звезды всё точно так же.
Ведь с точки зрения стороннего наблюдателя
время останавливается, поэтому мы так и не увидим коллапс звезды,
мы увидим угасающее застывшее изображение
умирающей звезды, навеки замершей во времени в момент коллапса,
и именно так в "Докторе Кто" описывается Око Гармонии.
Как прекрасно.
Но как же моё желание попасть в прошлое
на лекцию Майкла Фарадея?
На этой лекции я представлял вам
лишь научные факты, включая описание замороженной звезды.
А теперь я предлагаю немного поразмышлять,
но всё же в пределах известных законов физики.
Заметьте, что сделало Око Гармонии, чёрная дыра.
Оно наклонило световые конусы, изменило направление
возможного будущего в пространстве-времени.
Можно ли вообразить такую геометрию пространства-времени,
такое распределение материи и энергии, которое наклонило бы световые конусы
в противоположном направлении?
Я хочу так наклонить мой световой конус будущего,
чтобы он вернул меня в прошлое, на рождественскую лекцию Фарадея
1860 года.
Как-то так.
В моих руках...
участок пространства-времени.
Он должен напрямую накладываться на нарисованную мной схему.
Вот 1860 год, а вот я в 2013.
Мы видели, что чёрная дыра может наклонять световые конусы.
Что, если бы нам удалось переделать геометрию так, чтобы световой конус
развернулся, согнулся так,
чтобы...
я смог как бы вновь вернуть пространство-время к прошлому?
Изогнуть пространство-время так, чтобы вот эта область,
моё возможное будущее, стало бы указывать на моё прошлое,
в данном случае именно на это место,
на событие, куда я желаю попасть, на лекцию Фарадея 1860 года.
Можно ли создать такую конфигурацию материи и энергии,
которая бы развернула световые конусы,
чтобы я попал в своё же прошлое?
И ответ...
мы не знаем.
Но ещё никому не удалось доказать невозможность существования
подобной геометрии пространства-времени, даже теоретически.
Хотя многие эксперты полагают, что такое наверняка запрещено.
Но всё же существует малейшая возможность,
с учётом известных нам на сей день законов физики,
что когда-нибудь некто, возможно, девочка или мальчик,
вдохновится и совершит попытку.
И даже если у них ничего не выйдет, сама их попытка
заставит их стараться изменить мир.
Вот мы и дома!
Но я хочу побывать ещё в паре далёких миров.
Нет. Жадность, Брайан. Жадным быть нельзя.
Тебе ещё читать лекцию, вдохновлять народ и продавать атрибутику.
Кстати, раз уж я вспомнил, ты мне не раздобудешь ланчбокс?
И, может, облегающую футболку.
И не забудь мой подарок, он тебе пригодится.
Так к чему всё это было,
вся эта экскурсия по чудесам Вселенной?
Видишь ли, сегодня среди твоих зрителей
сидит обычная девочка такого роста, с грустными глазами, присмотри за ней.
Она любит задумываться, почему небо голубое
и как пчёлы зависают в воздухе подобно вертолётам.
Но с сегодняшнего дня она перестанет быть обычной.
Вырастет невероятной женщиной, которая изменит мир.
И ей нужен лишь твой лёгкий толчок. Сегодня, сейчас.
Только не переусердствуй.
Обожаю людей.
Иногда они такие капитулянты. "Нельзя", "не могу"...
Иногда вам всего-то нужно протянуть руку помощи.
Каждое приключение начинается с момента, вспышки.
Раз уж я здесь...
Немного пудры. Тебе не помешает.
Не забудь подкрутить размер горизонта событий.
Помолчи, Брайан.
Очередное приключение перед чаем.
Тайминг: Red Bee Media Ltd Перевод: TrueTransLate.tv Редакция: Little_Squirrel
Переводчики: Little_Squirrel, Lori2014