r2u.org.ua / e2u.org.ua

veta_veja

зредагований
Розділ 5
Елементарні частинки та сили природи

На думку Аристотеля, вся матерія у Всесвіті складалася з чотирьох основних елементів – землі, повітря, вогню та води. На ці елементи діяли дві сили: сила тяжіння, схильність землі та води опускатися, та левітація, схильність повітря та вогню підніматися. Такий поділ вмісту Всесвіту на матерію та сили, використовується і сьогодні.
Аристотель вважав, що матерія неперервна, тобто можна поділити шматок матерії на все менші та менші шматочки без жодного обмеження: ніхто ніколи не стикався з крупинкою матерії, якої не можна було б ділити далі. Деякі греки, однак, такі як Демокрит, стверджували, що матерія за своєю природою зерниста і що все складається з величезної кількості різноманітних всеможливих атомів. (Слово «атом» грецькою означає «неподільний».) Протягом століть дискусія тривала без будь-яких реальних доказів з обох сторін, але 1803 року британський фізик та хемік Джон Далтон зауважив, що той факт, що хемічні сполуки завжди поєднуються в певному співвідношенні, можна пояснити об'єднанням атомів, які утворюють елементи, що називаються молекулами. Проте дискусія між цими двома науковими школами не була остаточно розв’язана на користь атомістів ще до початку минулого століття. Один з найважливіших фізичних доказів надав Айнштайн. У статті, написаній 1905 року, за кілька тижнів до знаменитої роботи зі спеціальної теорії відносності, Айнштайн вказував, що так званий броунівський рух – нерегулярний, хаотичний рух дрібних частинок пилу, завислих у рідині – може бути пояснений як ефект зіткнення атомів рідини з частинками пилу.
До того часу вже були підозри, що зрештою ці атоми не були неподільні. За кілька років до того член Трініті-коледжу, Кембридж, Дж. Дж. Томсон, продемонстрував існування частинки матерії, називаної електроном, що мала масу меншу, ніж в однієї тисячної частини найлегшого атома. Він використав уставу, дещо схожу на сучасний кінескоп телевізора: розпечений метал нитки випускав електрони, а через те, що вони мають негативний електричний заряд, електричне поле може бути використане для пришвидшення їх до вкритого фосфором екрану. Коли вони ударяються в екран, то породжують спалахи світла. Незабаром стало ясно, що ці електрони повинні виходити зсередини самих атомів, а 1911 року новозеландський фізик Ернест Резерфорд, нарешті, показав, що атоми речовини мають внутрішню структуру: вони складаються з дуже маленького, позитивно зарядженого ядра, навколо якого обертається деяка кількість електронів. Він вивів це, аналізуючи, як альфа-частинки (позитивно заряджені частинки, що випускаються радіоактивними атомами) відхиляються, коли стикаються з атомами.
Спочатку вважалося, що ядро атома складене з електронів і різного числа позитивно заряджених частинок, названих протонами (з грецької – «перший», бо їх вважали фундаментальними одиницями, з яких складалася матерія). Але 1932 року колега Резерфорда в Кембриджі, Джеймс Чедвік виявив, що ядро містить іншу частинку, названу нейтроном, яка була майже така сама за масою, як протон, але без електричного заряду. Чедвік отримав Нобелівську премію за відкриття, і був обраний керівником коледжу Ґонвіл-енд-Кіз, Кембридж (це коледж, в якому я тепер працюю). Пізніше він пішов у відставку з посади керівника через розбіжності з іншими колегами. Після того як молодші колеги повернулися з війни, більшість з них проголосувала за зміщення старших працівників з посад, які ті обіймали протягом тривалого часу, що викликало запеклі суперечки. Ці події відбулися ще до мене; я приєднався до коледжу 1965 року в самому кінці затятої боротьби, коли подібні розбіжності змусили іншого керівника, [згодом] нобелянта, сера Невіла Мота, піти у відставку.
Ще тридцять років тому вважалося, що протони і нейтрони були «елементарні» частинки, але експерименти, в яких протони стикалися з іншими протонами або електронами на високих швидкостях вказали, що вони насправді складаються з дрібніших частинок. Ці частинки назвав кварками фізик Мюрей Ґел-Ман з Каліфорнійського технологічного інституту, який 1969 року отримав Нобелівську премію за свою роботу над ними. Назва походить від загадкової цитати Джеймса Джойса: «Три кварки для Мастера Марка!». Слово quark (кварк) має вимовлятися як quart (кварт), але з к на кінці, а не т, та зазвичай вимовляється як рима до lark (жайворонок, жарт).
Існує певна кількість різних сортів кварків: є шість «ароматів», які ми називаємо u (верхній), d (нижній), s (дивний), с (чарівний), b (красивий), t (верхній/істинний) [від англійських слів up, down, strange, charmed, bottom, top/truth]. Перші три аромати відомі з 1960-х років, але чарівний кварк відкрито лише у 1974-му, красивий – у 1977-му і істинний – у 1995-му. Кожен з ароматів може бути трьох «кольорів», червоного, зеленого та синього. (Слід зазначити, що ці терміни – просто позначки: кварки набагато менші за довжину хвилі видимого світла і тому не мають ніякого кольору у звичному сенсі. Просто сучасні фізики, видається, використовують образніші способи називання нових частинок і явищ – вони більше не обмежуються грецькою!) Протон чи нейтрон складається з трьох кварків, по одному кожного кольору. Протон містить два верхніх кварки і один нижній; нейтрон – два нижніх та один верхній. Можна створити частинки, що містять інші кварки (дивний, чарівний, красивий і істинний), але всі вони мають набагато більшу масу і дуже швидко розпадаються на протони та нейтрони.
Тепер ми знаємо, що ні атоми, ні протони та нейтрони всередині них не неподільні. Отже, постає питання: які насправді елементарні частинки, основні будівельні блоки, з яких все складається? Позаяк довжина хвилі світла набагато більша, ніж розмір атома, ми не можемо сподіватися "побачити" частини атома звичайним способом. Нам потрібно використовувати щось, з набагато меншою довжиною хвилі. Як ми переконалися в попередньому розділі, квантова механіка стверджує, що насправді всі частинки – хвилі, і що вища енергія частинки, то менша довжина відповідної хвилі. Так що найкраща відповідь, яку ми можемо дати, залежить від того, які високі енергії частинок ми маємо в своєму розпорядженні, бо від цього залежить, який малий масштаб відстаней ми можемо побачити. Ці енергії частинок зазвичай вимірюють в одиницях, які називаються електронвольтами. (В експериментах Томсона з електронами, ми бачили, що він використовував електричне поле для пришвидшення електронів. Енергія, що електрон набуває від електричного поля в один вольт, і є електронвольт). У дев'ятнадцятому столітті, коли люди знали, як використовувати лише низькі енергії величиною кілька електронвольт, що породжені хімічною реакцією, такою як горіння, вважалося, що атоми були найменшою одиницею. В експерименті Резерфорда альфа-частинки мають енергію мільйонів електронвольт. Зовсім недавно ми дізналися, як використовувати електромагнетні поля, щоб передати частинкам енергію спершу на мільйони, а потім і мільярди електронвольт. Отже, ми знаємо, що частинки, яких вважали «елементарними» десятки років тому, по суті, складаються з дрібніших частинок. Можливо, коли ми досягнемо ще вищих енергій, виявиться, що, своєю чергою, ті складаються з іще менших частинок? Це, звісно, можливо, але є деякі теоретичні підстави вважати, що ми вже знамємо, або дуже близькі до знання кінцевих будівельних блоків природи.
Використання дуалізму хвиля/частинка обговорюється в останньому розділі. Все у Всесвіті, зокрема світло і гравітація, може бути описане в термінах частинок. Ці частинки мають властивість, що називається спіном. Один із способів міркування про спін – уявляти частинки, що як маленькі дзиґи обертаються навколо осі. Однак, це може ввести в оману, бо квантова механіка стверджує, що частинки не мають чітко визначеної осі. Насправді спін частинки надає дані/говорить нам про те, як частинка виглядає з різних напрямів. Частинка зі спіном 0 схожа на крапку: вона виглядає однаково з усіх боків (рис. 5.1-і). З іншого боку, частинки зі спіном 1 схожі на стрілу: її вигляд різний з різних напрямків (рис. 5.1-іі). Частинка матиме той же вигляд, тільки якщо зробить повний оберт (на 360 градусів). Частинка зі спіном 2 виглядає як двонаправлена стрілка (рис. 5.1-ііі), при цьому вона виглядає однаково, якщо повернути на півоберт (на 180 градусів). Аналогічним чином, частинки з вищими спінами виглядають так само через менші частини повного обороту. Все це здається досить простим, але існують частинки, які не виглядають так само тільки через один оберт: необхідно повернути їх на два повні оберти! Кажуть, що такі частинки мають спін ½.
Всі відомі частинки у Всесвіті можна розділити на дві групи: частинки зі спіном ½, що утворюють матерію у Всесвіті, й частинки зі спіном 0, 1, і 2, що, як ми побачимо, зумовлюють сили між частинками матерії. Частинки матерії підлягають так званому принципові Паулі [принципові заборони Паулі]. Принцип відкрив у 1925 році австрійський фізик Вольфганг Паулі, за що отримав Нобелівську премію в 1945 році. Він був справжнісінький фізик-теоретик: про нього говорили, що навіть його присутність в тому самому місті призводить до провалу експериментів! Принцип Паулі стверджує, що дві однакові частинки не можуть існувати в тому ж самому стані; тобто, вони не можуть мати теж саме положення і ту ж саму швидкість, в межах, зазначених принципом невизначеності. Принцип Паулі ключовий, бо пояснює, чому частинки речовини не колапсують до стану дуже високої густини під впливом сил, створюваних частинками зі спіном 0, 1 і 2: якщо частинки матерії мають дуже близькі положення, то вони повинні мати різні швидкості, тобто вони не будуть залишатися в такому положенні надовго. Якби світ був створений без принципу заборони, кварки не сформували б окремі, чітко визначені протони і нейтрони. І вони, своєю чергою, не змогли б, разом з електронами, утворити окремі, чітко визначені атоми. Вони б усі сколапсували і утворили б більш-менш однорідну, густу «юшку».
Правильного уявлення про електрон та інші частинки зі спіном 1/2 не було до 1928 року, коли запропонував теорію Пол Дірак, який пізніше був обраний Лукасівським професором математики в Кембриджі (те саме професорство, яке свого часу посідав Ньютон, а тепер я [у 1979 – 2009 рр.]). Теорія Дірака була перша теорія такого роду, яка узгоджувалася і з квантовою механікою, і спеціальною теорією відносності. У ній математично пояснено, чому електрон має спін 1/2, тобто чому при одноразовому повному обороті він не набуває такого ж самого вигляду, а при дворазовому – набуває. Вона передбачила також, що електрон повинен мати партнера – антиелектрон, або ж позитрон. Відкриття позитрона в 1932 році підтвердило теорію Дірака, а в 1933-му він отримав Нобелівську премію з фізики. Тепер ми знаємо, що кожна частинка має античастинку, з якою вона може анігілювати. (У разі силоносних частинок, античастинки точно такі ж, як самі частинки). Могли б існувати цілі антислова й антилюди, що складаються з античастинок. Але, якщо зустрінете антисебе, не ручкайтеся! Ви обидва зникнете у сліпучому спалаху світла. Надзвичайно важливе питання, чому видається, що навколо нас набагато більше частинок, ніж античастинок. Ми до нього ще повернемося в цьому розділі.
У квантовій механіці вважається, що всі сили, або взаємодії, між частинками речовини переносять частинки з цілочисловим спіном, рівним 0, 1 або 2. Частинка речовини, наприклад електрон або кварк, випускає силоносну частинку. Відрух від цього випромінювання змінює швидкість частинки речовини. Потім силоносна частинка стикається з іншою частинкою речовини і поглинається нею. Це зіткнення змінює швидкість другої частинки так само, як ніби між цими двома частинками речовини діє сила. Силоносні частинки мають одну важливу властивість: вони не підкоряються принципові заборони Паулі. Це означає, що нема ніяких обмежень на кількість обмінюваних частинок, так що вони можуть спричинити велику силу. Але якщо маса силоносних частинок велика, то на великих відстанях їхнє народження/виникнення та обмін будуть ускладнені/утруднені. Отже, сили, що вони переносять, будуть короткодійні. З іншого боку, якщо силоносні частинки не мають власної маси, то сили будуть далекодійні. Силоносні частинки, якими обмінюються частинки речовини, називаються віртуальними, бо, на відміну від "реальних", їх не можна безпосередньо виявити за допомогою детектора частинок. Однак ми знаємо, що вони існують, бо створюють вимірну дію: вони – причина сил між частинками речовини. За деяких умов частинки зі спинами 0, 1, 2 також існують і як реальні, тоді їх можна безпосередньо виявити. Тоді вони постають перед нами тим, що класичні фізики назвали б хвилями, скажімо, світловими або гравітаційними. Вони можуть іноді випускатися при взаємодії між собою частинок речовини, що обмінюються віртуальними силоносними частинками. (Наприклад, електрична сила відштовхування між двома електронами виникає за рахунок обміну віртуальними фотонами, які ніколи не можуть бути виявлені безпосередньо, але якщо один електрон пролітає повз іншого, то можуть випускатися реальні фотони, які ми виявляємо як світлові хвилі.)
Силоносні частинки можна розділити на чотири категорії залежно від величини сили, яку вони переносять, і з якими частинками вони взаємодіють. Слід підкреслити, що такий поділ на чотири класи штучний; ця схема, зручна для розроблення часткових теорій, але не може являти собою нічого глибшого. Врешті, більшість фізиків сподівається, що вдасться створити єдину теорію, яка пояснить всі чотири сили як різні сторони єдиної сили. Справді, багато хто скаже, що це головна мета сучасної фізики. Останнім часом були зроблені результативні спроби об'єднати три з чотирьох категорій сил – і я опишу їх у цьому розділі. Питання про об’єднання з останньою категорією, гравітацією, ми залишимо на потім.
Отже, перша категорія – гравітаційна сила. Ця сила універсальна, тобто кожна частинка відчуває силу тяжіння, відповідно до своєї маси, або енергії. Гравітація набагато слабша проти трьох інших сил; вона така слабка, що ми б взагалі її не помічали, якби не дві її специфічні властивості: вона може діяти на великих відстанях і вона завжди притягальна.
Це означає, що дуже слабкі гравітаційні сили між окремими частинками в двох великих тілах, таких як Земля і Сонце, можуть в сумі дати значну силу. Три інші сили або короткодійні, або іноді відштовхують, іноді притягують, тому вони мають тенденцію компенсуватися. Згідно з квантово-механічним підходом до гравітаційного поля, сила між двома частинками речовини переноситься частинкою зі спіном 2, яка називається гравітоном. Останній не має власної маси, тому сила, яку він переносить, далекодійна. Гравітаційну силу між Сонцем і Землею приписують обмінові гравітонами між частинками, з яких складаються ці два тіла. Хоча обмінювані частинки віртуальні, вони, безперечно, створюють вимірний ефект – визначають орбіту Землі навколо Сонця! Реальні гравітони утворюють те, що класичні фізики назвали б гравітаційними хвилями, але вони дуже слабкі, і їх так важко виявити, що їх досі ще не спостерігали.
Інша категорія – електромагнетна сила, що діє між електрично зарядженими частинками, такими як електрони і кварки, але не між незарядженими частинками, такими як гравітон. Вона набагато сильніша за гравітаційну: електромагнетна сила, що діє між двома електронами, приблизно в мільйон мільйонів мільйонів мільйонів мільйонів мільйонів мільйонів (одиниця з сорока двома нулями) разів більша від гравітаційної. Але існують два види електричного заряду – позитивний і негативний. Відштовхувальна сила діє між двома зарядами, як-от між двома негативними, а притягальна сила діє між позитивним і негативним. Великі тіла, наприклад Земля чи Сонце, містять майже рівні кількості позитивних і негативних зарядів. Отже, притягальні та відштовхувальні сили між окремими частинками майже компенсують одна одну, і залишається дуже мала сумарна електромагнетна сила. Однак на малих масштабах атомів і молекул електромагнетні сили домінують. Електромагнетне притягання між негативно зарядженими електронами та позитивно зарядженими протонами в ядрі, змушує електрони обертатися навколо ядра атома, точно так само, як гравітаційне притягання змушує Землю обертатися навколо Сонця. Електромагнетне притягання описується як спричинене обміном великим числом віртуальних безмасових частинок зі спіном 1, які називаються фотонами. Знову ж, фотони, якими обмінюються, – це віртуальні частинки. Однак, коли електрон переходить з однієї дозволеної орбіти на іншу, ближчу до ядра, вивільняється енергія і випускається реальний фотон, що можна при відповідній довжині хвилі спостерігати як видиме світло людським оком, або ж за допомогою якого-небудь детектора фотонів, наприклад фотоплівки. Однаковою мірою якщо реальний фотон стикається з атомом, електрон може перейти з орбіти, ближчої до ядра, на дальшу від нього. При цьому використовується енергія фотона, тому вона поглинається.
Третя категорія – так звана слабка ядерна сила, яка відповідає за радіоактивність і діє на всі частинки речовини зі спіном 1/2, але не на частинки зі спіном 0, 1, 2, такі як фотони і гравітони. Слабка ядерна сила була не дуже добре зрозуміла до 1967 року, коли Абдус Салам, з Імперського коледжу Лондона, і Стівен Вайнберґ з Гарвардського університету одночасно запропонували теорію, яка об'єднувала цю взаємодію з електромагнетною силою, точно як Максвел об'єднав електрику і магнетизм десь за сто років до того. Вони припустили, що, на додаток до фотона, існують ще три інші частинки зі спіном 1, відомі разом як масивні векторні бозони, що переносять слабку силу. Вони були названі W+ (вимовляється W-плюс), W– (вимовляється W-мінус) і Z0 (вимовляється Z-нуль), і кожна мала масу близько 100 ГеВ (ГеВ означає гігаелектронвольт, або тисяча мільйонів електронвольт). Теорія Вайнберґа – Салама проявляє властивість, відому як спонтанне порушення симетрії. Це означає, що ті, що видаються низкою зовсім різних частинок при низьких енергіях, виявляються всі насправді тим же типом частинки, тільки в різних станах. При високих енергіях усі ці частинки поводяться подібно. Ефект швидше схожий на поведінку кульки на колесі рулетки. При всіх високих енергіях (тобто при швидкому обертанні колеса) кулька поводиться, по суті, однаково – обертається і обертається по колу. Але коли колесо сповільнюється, енергія кульки зменшується, і врешті-решт вона падає в одну з тридцяти семи канавок на колесі. Іншими словами, при низьких енергіях може існувати тридцять сім станів, в яких може бути кулька. Якби ми чомусь могли спостерігати за кулькою тільки при низьких енергіях, то вважали б, що існує тридцять сім різних типів кульок!
Згідно з теорією Вайнберґа – Салама, при енергіях, значно вищих за 100 ГеВ, три нові частинки і фотон поводяться однаково, а при нижчих енергіях частинок, тобто в більшості звичайних ситуацій, ця симетрія між частинками буде порушена. W+, W– і Z0 набували б великих мас, а створювані ними сили мали б дуже малий радіус дії. Коли Вайнберґ і Салам висунули свою теорію, їм мало хто повірив, а пришвидшувачі частинок не були достатньо потужні, щоб досягти енергії 100 ГеВ, необхідної для народження реальних W+, W– і Z0 частинок. Однак десь років через десять інші передбачення теорії щодо нижчих енергій так добре узгодилися з експериментом, що 1979 року Вайнберґ та Салам були удостоєні Нобелівської премії разом з Шелдоном Ґлешоу (теж з Гарварду), який запропонував схожу єдину теорію електромагнетних і слабких ядерних сил. Нобелівському комітетові не довелося пекти рака за допущення помилки завдяки відкриттю 1983 року в ЦЕРНі (Европейському центрі ядерних досліджень) трьох масивних партнерів фотона з правильно передбаченими значеннями маси та інших властивостей. Карло Рубіа, що очолював команду з декількох сотень фізиків, яка зробила це відкриття, отримав Нобелівську премію 1984 році разом з інженером ЦЕРНу Симоном Ван дер Меєром, що розробив систему накопичення античастинок, яка була використана. (У наші дні дуже важко залишити свій слід в експериментальній фізиці, хіба що ви вже на вершині!)
Четверта категорія – сильна ядерна сила/взаємодія, що утримує разом кварки в протоні та нейтроні, а протони і нейтрони – в атомному ядрі. Вважається, що цю силу переносить ще одна частинка зі спіном 1, називана глюоном, що взаємодіє тільки з глюонами та кварками. Сильна ядерна сила/взаємодія має одна незвичну властивість, звану конфайнментом (утримуванням): він завжди пов’язує частинки разом в комбінаціях, які не мають кольору. Не можна мати одного кварка самого по собі, бо він матиме колір (червоний, зелений або синій). Натомість, червоний кварк має бути з'єднаний із зеленим і синім "низкою" глюонів (червоний + зелений + синій = білий). Такий триплет утворює протон або нейтрон. Є інша можливість: коли кварк і антикварк об'єднуються в пару (червоний + античервоний, або зелений + антизелений, або синій + антисиній = білий). Такі комбінації складають частинки, відомі як мезони; вони нестабільні, бо кварк і антикварк можуть анігілювати один з одним, утворюючи електрони та інші частинки. Подібним чином, конфайнмент запобігає наявності окремого, самого по собі глюона, бо глюони теж мають колір. Замість цього, має бути набір глюонів, щоб їхні кольори в сумі давали білий. Такий набір утворює нестабільну частинку, що називається глюбол.
Через те, що конфайнмент запобігає спостереженню поодинокого кварка або глюона, може здатися, що саме поняття про кварки і глюони як частинки дещо метафізичне. Однак є ще одна властивість сильної ядерної взаємодії/сили, називана асимптотичною свободою, що робить поняття кварків і глюонів добре визначеним. За звичайних енергій сильна взаємодія дійсно сильна і щільно пов’язує кварки разом. Проте, як показують експерименти на потужних пришвидшувачах, при високих енергіях сильна взаємодія набагато слабкіша, а кварки та глюони поводяться як майже вільні частинки. На рис. 5.2 показано фотографію зіткнення високоенергетичних протона і антипротона. Успіх об'єднання електромагнетних і слабких ядерних сил привів до низки спроб об’єднати ці дві сили з сильною ядерною в так званій теорії великого об'єднання (або ТВО). Ця назва – швидше перебільшення: сумарні теорії і не такі всі великі, і не цілком об'єднані, бо в них не входить гравітація. І при цьому, вони насправді не повні теорії, бо містять низку параметрів, значення яких не можна передбачити з теорії, а їх треба вибирати для узгодження з експериментом. Проте вони можуть бути кроком до повної, цілком єдиної теорії. Основна ідея теорій великого об'єднання полягає в такому: як уже згадано вище, сильна ядерна взаємодія/сила стає слабкіша при високих енергіях. З іншого боку, електромагнетні та слабкі сили, які не є асимптотично вільні, при високих енергіях сильнішають. За якоїсь дуже великої енергії, так званої енергії великого об'єднання, ці три сили всі матимуть таку саму величину і стали б просто різними сторонами єдиної сили. Теорії великого об'єднання також передбачають, що при цій енергії різні частинки речовини зі спіном 1/2, такі як кварки і електрони, всі будуть, по суті, однакові, тим самим досягаючи ще одного об'єднання.

Рис. 5.2. Зіткнення протона і антипротона при високих енергіях, що породжує пару майже вільних кварків.

Значення енергії великого об'єднання не дуже добре відоме, але воно, напевно, має становити щонайменше тисячу мільйонів мільйонів ГеВ. У пришвидчувачах нинішнього покоління можуть стикатися частинки з енергіями близько 100 ГеВ, а в планованих машинах ця величина зросте до декількох тисяч ГеВ. Але машина, яка була б досить потужна, щоб пришвидшувати частинки до енергії великого об'єднання, мала б бути така велика, як Сонячна система, і навряд чи буде профінансована при умовах нинішнього економічного клімату. А отже, неможливо безпосередньо експериментально перевірити теорії великого об'єднання. Однак, як і у випадку електрослабкої єдиної теорії, існують низькоенергетичні наслідки, які можна перевірити.
Найцікавіший з них – передбачення, що протони, які становлять більшу частину маси звичайної речовини, можуть спонтанно розпадатися на легші частинки, такі як антиелектрони. Причина в тому, що, можливо, при енергії великого об'єднання немає істотної різниці між кварком і антиелектроном. Три кварки всередині протона зазвичай не мають достатньо енергії для перетворення на антиелектрони, але один з кварків може зовсім випадково дістати одного разу енергію, достатню для такого переходу, бо принцип невизначеності означає, що енергія кварків усередині протона не може бути точно зафіксована. Протон міг би тоді розпастися. Ймовірність того, що кварк дістане достатню енергію, така мала, що, можливо, чекати цього доведеться принаймні мільйон мільйонів мільйонів мільйонів мільйонів (одиниця з тридцятьма нулями) років. Це набагато більше за час, що минув з моменту Великого вибуху, який не перевищує десяти тисяч мільйонів років чи близько того (одиниця з десятьма нулями). Отже, можна було б подумати, що можливість спонтанного розпаду протона не може бути перевірена експериментально. Можна, однак, збільшити шанси виявити розпад протона, спостерігаючи велику кількість речовини, що містить дуже велике число протонів. (Якщо спостерігати, наприклад, 1 з тридцятьма одним нулем протонів протягом року, можна було б сподіватися виявити, згідно з найпростішою теорією великого об'єднання, більш ніж один розпад протона.)
Деякі такі експерименти вже виконано, але жоден не дав певних доказів протонного або нейтронного розпаду. В одному з експериментів використано вісім тисяч тон води, і його проводили в соляній шахті Мортона в штаті Огайо (щоб уникнути інших подій, що відбуваються, бувши спричинені космічними променями, і які можна прийняти за розпад протона). Оскільки протягом експерименту не виявлено жодного спонтанного розпаду протона, можна вирахувати, що ймовірний час життя протона має бути більший, ніж десять мільйонів мільйонів мільйонів мільйонів мільйонів років (одиниця з тридцятьма одним нулем). Це більше, ніж час життя, передбачений найпростішою теорією великого об'єднання, але є і складніші теорії, які передбачають довше життя. Для їх перевірки будуть потрібні ще чутливіші експерименти з іще більшими кількостями речовини.
І хоча дуже важко спостерегти спонтанний розпад протона, може виявитися, що саме́ наше існування – це наслідок зворотного процесу, утворення протонів, або, ще простіше, кварків, на самій початковій стадії, коли кварків було не більше, ніж антикварків, і це найприродніший спосіб уявити початок Всесвіту. Речовина на Землі в основному складається з протонів і нейтронів, які, своєю чергою, складаються з кварків, але в ній немає ні антипротонів, ні антинейтронів, що складаються з антикварків, за винятком тих кількох, що фізики створили на великих пришвидчувачах частинок. Ми маємо докази завдяки космічним променям, що те ж саме справедливо і для всієї речовини в нашій Галактиці: у ній немає ні антипротонів, ні антинейтронів, за винятком тієї невеликої кількості, що утворюються як пари частинка-античастинка у високоенергетичних зіткненнях. Якби в нашій Галактиці були великі ділянки антиречовини, то можна було б очікувати сильного випромінювання від меж розділу областей речовини і антиречовини, де багато частинок стикалися б зі своїми античастинками, анігілюючи одна з одною і виділяючи високоенергетичне випромінювання.
У нас немає прямих доказів щодо того, чи речовина в інших галактик складається з протонів і нейтронів, чи з антипротонів і антинейтронів, але має бути або перше, або друге: в межах однієї галактики не може бути суміші, бо в цьому разі ми б спостерігали потужне випромінювання в результаті їхньої анігіляції. Тому ми вважаємо, що всі галактики складаються з кварків, а не з антикварків; видається неймовірним, щоб одні галактики могли б складатися з речовини, а інші – з антиречовини.
Чому кварків має бути так набагато більше, ніж антикварків? Чому їхні кількості не однакові? Нам, звісно, пощастило, що кількості не рівні, бо якби вони були однакові, то майже всі кварки і антикварки занігілювали б один з одним в ранньому Всесвіті, залишивши його заповненим випромінюванням, але навряд чи залишивши хоч якусь речовину. Не було б тоді ні галактик, ні зір, ні планет, на яких могло б розвиватися людське життя. На щастя, теорії великого об'єднання можуть пояснити, чому Всесвіт тепер має містити більше кварків, ніж антикварків, навіть якщо на самому початку їх було порівну. Як ми вже знаємо, теорії великого об'єднання дозволяють кваркам при високих енергіях перетворюватися на антиелектрони. Вони також дозволяють і зворотні процеси, коли антикварки перетворюються на електрони, а електрони і антиелектрони – в антикварки та кварки. Був момент у дуже ранньому Всесвіті, коли він був такий гарячий, що енергія частинок була достатньо висока для цих перетворень. Але чому це мало привести до того, що кварків стало більше, ніж антикварків? Причина криється в тому, що закони фізики не зовсім однакові для частинок і античастинок.
До 1956 року вважалося, що закони фізики підлягають кожній з трьох симетрій, що називаються C, P і T. Симетрія С означає, що закони однакові для частинок і античастинок. Симетрія P означає, що закони фізики однакові для будь-яких ситуацій і їх дзеркального відображення (дзеркальним відображенням частинки, що закручується в правоспрямованому напрямі, буде така, що закручується в лівоспрямованому). Симетрія Т означає, що якщо зміниться на зворотний напрямок руху всіх частинок і античастинок, система має повернутися назад до того, що було в раніші часи; іншими словами, закони однакові в прямому і зворотному напрямках часу. У 1956 році два американських фізики, Цзундао Лі і Чженьнін Янг, припустили, що слабка сила насправді не підкоряється симетрії Р. Іншими словами, в результаті слабкої взаємодії/за рахунок слабкої сили, Всесвіт може розвиватися інакше, ніж дзеркальне відображення Всесвіту. У тому ж році Цзяньсюн By, їхня колега, довела, що це припущення правильне. Вишикувавши в магнетному полі ядра радіоактивних атомів так, щоб вони всі оберталися в одному напрямку, вона показала, що в одному напрямку електронів випускається більше, ніж в іншому. Наступного року Лі та Янг за свою ідею отримали Нобелівську премію. Також виявлено, що слабкі сили не підкоряються і симетрії С. Тобто Всесвіт, що складається з античастинок, буде вести себе інакше, ніж наш Всесвіт. Проте, видавалося, що слабка сила підкорялася комбінованій CP-симетрії. Тобто Всесвіт розвивався б так само, як його дзеркальне відображення, якщо, крім того, кожна частинка була б замінена її античастинкою! Але 1964 року ще два американці, Дж. В. Кронін і Вел Фітч, виявили, що в розпаді частинок, які називаються K-мезонами, порушується навіть CP-симетрія. Кронін і Фітч зрештою отримали за свою роботу Нобелівську премію в 1980 році. (Багато премій присуджено за виявлення того, що Всесвіт не такий простий, як можна було подумати!).
Існує математична теорема, в якій стверджується, що будь-яка теорія, що підлягає квантовій механіці та теорії відносності, повинна завжди підлягати комбінованій симетрії CPT. Іншими словами, Всесвіт має поводитися так само, якщо замінити частинки античастинками, взяти дзеркальне відображення, а також зворотний напрямок часу. А Кронін і Фітч показали, що якщо замінити частинки античастинками і взяти дзеркальне зображення, але не змінити напрямок часу, то Всесвіт не буде вести себе так само. Отже, закони фізики мають змінитися, якщо змінити напрямок часу – вони не підлягають симетрії Т.
Незаперечно, ранній Всесвіт не підлягає симетрії Т: коли час тече вперед, Всесвіт розширюється, а якби він потік назад, то Всесвіт стискався б. А що існують сили, які не підлягають симетрії Т, то звідси випливає, що в міру розширення Всесвіту під дією цих сил антиелектрони могли б перетворюватися на кварки частіше, ніж електрони на антикварки. Потім, коли Всесвіт розширювався і охолоджувався, антикварки і кварки анігілювати б, але позаяк кварків було б більше, ніж антикварків, невеликий надлишок кварків залишився б. Саме з них і складається матерія, яку ми бачимо сьогодні, і з якої утворені ми самі. Отже, саме наше існування можна розглядати як підтвердження теорії великого об'єднання, правда, тільки як якісне; невизначеності такі, що ніхто не може передбачити, ні скільки кварків залишиться після анігіляції, ні навіть чи будуть ці частинки кварками чи антикварками. (Однак, якби у надлишку були антикварки, ми б просто назвали їх кварками, а кварки – антикварками.)
Теорії великого об'єднання не охоплюють гравітаційну силу. Це не має великого значення, бо гравітація – така слабка сила, що її ефектами можна просто знехтувати, коли ми маємо справу з елементарними частинками або атомами. Однак той факт, що вона далекодійна й завжди притягальна, означає, що її дії всі сумуються. Отже, для досить великої кількості частинок речовини гравітаційні сили можуть переважати всі інші сили. Ось чому еволюцію Всесвіту визначає саме гравітація. Навіть для об'єктів розміром як зорі притягальна сила гравітації може переважити всі інші сили і привести до колапсу зорі. Моя робота у 70-х роках зосереджена на чорних дірах, які можуть виникнути в результаті такого зоряного колапсу, та інтенсивних гравітаційних полях навколо них. Саме вона навела на перші думки про те, як квантова механіка і загальна теорія відносності можуть впливати одна на одну – проблиск форми квантової теорії гравітації, яка ще в майбутньому/яка ще не розроблена.

Щодо оцінки
З певного моменту засильний вплив російського перекладу, я б сказав, пішов переклад російського перекладу . Я говорив про його наявність і нема ніяких заперечень, щоб перекладач його використовував, бо текст складний, але… Наприклад:
Again, the photons that are exchanged are virtual particles. However, when an electron changes from one allowed orbit to another one nearer to the nucleus, energy is released and a real photon is emitted – which can be observed as visible light by the human eye, if it has the right wave-length, or by a photon detector such as photographic film.
Как и в случае гравитонов, фотоны, осуществляющие обмен, являются виртуальными, но при переходе электрона с одной разрешенной орбиты на другую, расположенную ближе к ядру, освобождается энергия, и в результате испускается реальный фотон, который при подходящей длине волны можно наблюдать человеческим глазом как видимый свет, или же с помощью какого-нибудь детектора фотонов, например фотопленки.
Ваш переклад: Як і у випадку гравітонів, фотони, які здійснюють обмін, є віртуальними, але при переході електрона з однієї дозволеної орбіти на іншу, розташовану ближче до ядра, звільняється енергія, і в результаті випускається реальний фотон, який при відповідній довжині хвилі можна спостерігати людським оком як видиме світло, або ж за допомогою якого-небудь детектора фотонів, наприклад фотоплівки.
Мій переклад: Знову ж, фотони, якими обмінюються, – віртуальні частинки. Однак, коли електрон переходить з однієї дозволеної орбіти на іншу, ближчу до ядра, вивільняється енергія і випускається реальний фотон, що можна при відповідній довжині хвилі спостерігати як видиме світло людським оком, або ж за допомогою якого-небудь детектора фотонів, наприклад фотоплівки.
Для мене однозначно, що це вже переклад з російського перекладу. Мета Конкурсу-2 – не тільки зробити український переклад книжки і визначити переможців, але й, а може, й насамперед, повправлятися в перекладі наукпопу. Я розумію 20 сторінок англійського тексту – це багато, можливо, забракло часу тощо. Російський переклад добротний, але в ньому теж є деякі "мухи" . Як приклад:
Recently, successful attempts have been made to unify three of the four categories of force – and I shall describe these in this chapter. The question of the unification of the remaining category, gravity, we shall leave till later.
Рос. переклад: Недавно увенчались успехом попытки объединения трех сил. В этой главе я еще собираюсь о них рассказать. О том, как обстоит дело с включением в такое объединение гравитации, мы поговорим немного позже.
Ваш переклад: Нещодавно увінчалися успіхом спроби об'єднання трьох сил. У цій главі я ще збираюся про них розповісти. Про те, як йде справа з включенням до такого об'єднання гравітації, ми поговоримо трохи пізніше.
Мій переклад: Останнім часом були зроблені результативні спроби об'єднати три з чотирьох категорій сил – і я опишу їх у цьому розділі. Питання про об’єднання з останньою категорією, гравітацією, ми залишимо на потім.
увенчались успехом попытки объединения – можна зрозуміти і так, що три сили об’єднали в якійсь теорії, а насправді може йтися хіба про успіх в просуванні до об’єднання .
Або:
The proton would then decay. The probability…
Тогда протон должен распасться, но…
Тоді протон повинен розпастися, але…
Мій варіянт: Протон міг би тоді розпастися
Ще очевидніша ситуація була з 2-м розділом (Анатоліїв переклад).
As we have seen, Maxwell’s equations predicted that the speed of light should be the same whatever the speed of the source, and this has been confirmed by accurate measurements. It follows from this that if a pulse of light is emitted at a particular time at a particular point in space, then as time goes on it will spread out as a sphere of light whose size and position are independent of the speed of the source.
Мы видели, что уравнения Максвелла предсказывают постоянство скорости света независимо от скорости источника и эти предсказания подтверждаются точными измерениями. Отсюда следует, что световой импульс, испущенный в некоторый момент времени из некоторой точки пространства, с течением времени будет распространяться во все стороны, превращаясь в световую сферу, размеры и положение которой зависят от скорости источника.
Як ми вже бачили, рівняння Максвела передбачає, що швидкість світла повинна бути стала, незалежно від швидкості його джерела, що й було підтверджено точними вимірюваннями. З цього випливає таке: якщо імпульс світла випромінюється в конкретний момент часу в певному місці в просторі, то з часом він поширюватиметься у вигляді сфери світла, а розмір і положення цього імпульсу не пов’язані зі швидкістю його джерела.
Анатолієві треба було вжити незалежні, але в усякому разі він не випустив "не", на відміну від російських перекладачів.

Крім того, в російському перекладі забагато зайвих слів, тобто це такий собі "розширений" переклад (мабуть, для кращого сприймання тексту – "перекладорозжовування").

Тому бажано на майбутнє, якщо не пропаде охота брати участь в цих конкурсах, враховувати необхідність перекладу з оригіналу . Переклад з перекладу будь-якого перекладача має бісити [редактора він точно бісить], і може бути прийнятний лише у крайньому разі. І тут не цей раз . Краще недоперекласти оригінал, ніж перекласти недооригінал. Ця заувага стосується всіх майбутніх учасників. Якщо забракло часу, можна було зупинитися на якійсь частині розділу.
Після перших сторінок перекладу я думав ставити 9-9,25 за зміст, але, через вказане вище, це значною мірою буде оцінка російського перекладу (а де межа, коли Ви цілком перейшли до перекладу перекладу, я не з’ясовуватиму), тому й не оцінюватиму, попри значну роботу.
Що ж до мови, наявні росіянізми, є частки і частинки тощо. Оцінка – 8.

http://r2u.org.ua/check
змємо
ядерноюв
анігілювади

дякую, Андрію, поправив

Сондра

зредагований
Розділ 3
Розширний Всесвіт
Якщо в ясну, безмісячну ніч поглянути на небо, найяскравішими об'єктами, які можна побачити, ймовірно, будуть планети Венера, Юпітер, Марс та Сатурн. Також буде видно велику кількість зір, схожих на наше Сонце, але набагато віддаленіших. Деякі з цих зафіксованих зір насправді, виявляється, трохи змінюють своє положення відносно одна одної, у зв’язку з рухом Землі навколо Сонця, тож фактично, вони зовсім не зафіксовані! Це тому, що вони відносно близько до нас. Коли Земля обертається навколо Сонця, ми бачимо їх з різних положень на тлі віддаленіших зір. Завдяки цьому ми в змозі безпосередньо виміряти відстань від цих зір до нас: що вони ближче, то більше видається, що вони рухаються. Найближча від Землі зоря, Проксима Кентавра, розташована на відстані близько чотирьох світлових років (її світлу знадобиться приблизно 4 роки, щоб досягти Землі ), або близько 23 мільйонів мільйонів миль. Більшість інших зір, які видно простим оком, перебувають у межах кількох сотень світлових років від нас. Наше Сонце, наприклад, на відстані лише 8 світлових хвилин! Видимі зірки розкидані по всьому нічному небу, але особливо зосереджені в одній смузі, яку ми називаємо Чумацьким Шляхом. Далекого 1750 року деякі астрономи припускали, що виникнення Чумацького Шляху можна пояснити тим, що більшість видимих зір утворює одну дископодібну конфігурацію, приклад чого – те, що ми тепер називаємо спіральною галактикою. Лише за декілька десятиліть потому астроном сер Вільям Гершел підтвердив цю ідею, прискіпливо каталогізуючи положення та відстані до величезної кількості зір. Проте ідея здобула повне визнання тільки на початку ХХ століття.
Наша сучасна картина Всесвіту починається лише від 1924 року, коли американський астроном Едвін Габл продемонстрував, що наша галактика не єдина. В дійсності існує велика кількість інших, розділених величезними ділянками порожнього простору. Щоб довести це, йому потрібно було визначити відстані до цих інших галактик, які розташовані так далеко від нас, що, на відміну від близьких зір, вони справді видаються зафіксованими. Тож Габл був вимушений використовувати непрямі методи для вимірювання відстаней. Видима яскравість зорі залежить від двох факторів: скільки світла вона випромінює (світність) і як далеко вона від нас. Що стосується близьких зір, ми можемо виміряти їхню позірну яскравість і відстань до них, і так розрахувати їхню світність. І навпаки, якщо нам відома світність зір в іншій галактиці, ми можемо визначити відстань до неї, вимірюючи їхню позірну яскравість. Габл помітив, що певні типи зір завжди мають однакову світність, коли вони перебувають достатньо близько, щоб провести вимірювання; тому, на його думку, якби ми знайшли подібні зорі в іншій галактиці, ми могли б припустити, що вони мають таку ж саму світність, і так розрахувати відстань до цих галактик. Якщо б ми могли це зробити для численних зір однієї галактики, і наші розрахунки завжди давали б одну й ту ж відстань, то могли б бути достатньо впевнені у своїй оцінці.
Так Габл розрахував відстані до дев'яти різних галактик. Тепер ми знаємо, що наша Галактика – лише одна з сотень мільйонів, які можна побачити в сучасні телескопи, а кожна галактика, своєю чергою, містить декілька сотень мільярдів зір. Рис. 3.1 зображує одну зі спіральних галактик, подібну, як ми вважаємо, до того, якою має виглядати наша для когось з іншої галактики. Ми живемо в галактиці, яка обертається, і становить приблизно сто тисяч світлових років у поперечнику; зорі в її спіральних рукавах обертаються навколо центра приблизно раз за декілька сотень мільйонів років. Наше Сонце – просто звичайна, середньорозмірна жовта зоря, розташована біля внутрішнього краю одного зі спіральних рукавів. Ми-таки далеко відійшли від часів Аристотеля та Птолемея, коли вважали, що Земля – центр Всесвіту!
Зорі так далеко, що здаються нам лише цятками світла. Ми не можемо розгледіти їхній розмір чи форму, тож як нам розрізнити різні типи зір на віддалі? Для величезної більшості зір є тільки одна характерна властивість, яку можна спостерігати – колір їхнього світла. Ньютон виявив, що коли сонячне світло проходить крізь трикутної форми шматок скла, що називається призмою, воно розкладається на складові кольори (його спектр), наче у веселці. Налаштувавши телескоп на певну зорю чи галактику, так само можна спостерігати спектр світла від цієї зорі чи галактики. Різні зорі мають різні спектри, але відносна яскравість різних кольорів завжди така, яку слід очікувати від світла, що випромінює який-небудь об'єкт, розпечений до червоного. (Насправді, світло, яке випромінює будь-який непрозорий об'єкт, що світиться червоногарячим, має характерний спектр, який залежить тільки від його температури – тепловий спектр. Це означає, що ми в змозі визначити температуру зорі за спектром її світла.) До того ж ми виявляємо, що певних дуже специфічних кольорів взагалі нема в спектрі зір, і вони можуть відрізнятися від зорі до зорі. Позаяк нам відомо, що кожен хемічний елемент поглинає характерний набір дуже специфічних кольорів, порівнюючи ці кольори з тими, яких не вистачає у спектрі зорі, можна достеменно визначити, які елементи наявні в зоряній атмосфері.
У 1920-х роках, коли астрономи почали досліджувати спектри зір в інших галактиках, вони виявили дещо дуже своєрідне/найсвоєрідніше: ті ж самі характерні набори забраклих кольорів, як і для зір нашої Галактики, але всі вони однаковою мірою були зміщені до червоного краю спектру. Щоб зрозуміти, що це означає, спершу слід розібратися з ефектом Доплера. Як ми бачили, видиме світло складається з коливань, або хвиль, у електромагнетному полі. Довжина хвилі світла (або відстань від одного гребеня хвилі до іншого) надзвичайно мала – від 4 до 7 десятимільйонних часток метра [точніше, від 380 до 780 нанометрів]. Хвилі світла різної довжини – це те, що людське око сприймає як різні кольори: найдовші хвилі належать до червоного краю спектру, а найкоротші – до синього. Тепер уявімо джерело світла, що перебуває на незмінній відстані від нас, таке як зоря, що випромінює хвилі світла сталої довжини. Очевидно, що довжина хвиль, які ми приймаємо, буде така ж, яку зоря випромінює (гравітаційне поле галактики не буде достатньо сильне, щоб мати значний вплив). Припустімо тепер, що джерело починає рухатися в наш бік: коли воно випускає наступний гребінь хвилі, то він буде до нас ближчий, і відстань між гребенями хвиль буде менша, ніж коли зірка була нерухома. Це означає, що довжина хвилі, яку ми приймаємо коротша, ніж коли зоря була нерухома. Відповідно, якщо джерело рухається від нас, довжини хвиль, які ми приймаємо, будуть більші. У разі світла, отже, це означає, що зорі, які віддаляються від нас, матимуть спектри, кольори яких зміщені до червоного краю спектру (червоний зсув), а ті, які наближаються до нас матимуть спектр із синім зсувом. Це співвідношення між довжиною хвилі та швидкістю, яке і називають ефектом Доплера, можна спостерігати у повсякденному житті. Прислухайтесь до машини, яка проїжджає по дорозі: з її наближенням, мотор звучить на вищому тоні (що відповідає коротшій довжині хвилі та вищій частоті звукових хвиль), а коли авто проходить повз і їде далі – мотор звучить нижче. Світлові та радіохвилі поводяться так само. Справді, поліція використовує ефект Доплера для вимірювання швидкості автівок, вимірюючи довжину радіохвиль, які від них відбиваються.
Довівши, що інші галактики існують, усі наступні роки Габл присвятив каталогізації відстаней до них та спостереженню їхніх спектрів. У ті часи більшість людей вважали, що галактики рухаються довкола зовсім випадково, тому спектрів, зміщених до синього краю сподівалися виявити стільки ж, скільки і зміщених до червоного. Яким же було здивування, коли виявилось, що спектри більшості галактик зміщенні до червоного краю, тобто майже всі віддалялись від нас. Ще дивовижнішим було відкриття Габла, опубліковане в 1929 році: навіть величина червоного зміщення не випадкова, а прямо пропорційна відстані галактики до нас. Або, іншими словами, що далі галактика від нас, то швидше вона віддаляється! І це означало, що Всесвіт не може бути статичний, як раніше вважали, а насправді розширюється і відстані між різними галактиками постійно змінюються.
Відкриття того, що Всесвіт розширюється, було однією з великих інтелектуальних революцій ХХ століття. Оглядаючись назад, нам легко дивуватись, чому ніхто не додумався до цього раніше. Ньютон та інші мали б зрозуміти, що статичний Всесвіт раніше чи пізніше почне стискатись під впливом гравітації. Натомість припустімо, що Всесвіт розширюється. Якщо б розширення відбувалось достатньо повільно, сила тяжіння зрештою б його зупинила, і потім почалося б стиснення. Однак, якщо б Всесвіт розширювався зі швидкістю, більшою за певну критичну, сила тяжіння ніколи не була б достатньо сильна, щоб це зупинити, і Всесвіт продовжуватиме розширюватись вічно. Це трохи схоже на запуск ракети вгору від поверхні Землі. Якщо швидкість досить низька, зрештою сила тяжіння зупинить ракету і вона почне падати вниз. З іншого боку, якщо ракета запущена зі швидкістю, більшою за певну критичну (близько 7 миль за секунду), гравітація не буде достатньо сильна, щоб її повернути, і ракета буде безперервно/вічно віддалятись від Землі. Розширення Всесвіту могло бути передбачене на основі теорії тяжіння Ньютона у будь-який момент XIX, ХVIII, чи навіть наприкінці XVII століть. Однак віра у статичний Всесвіт була така сильна, що вона збереглась до початку XX століття. Навіть Айнштайн, коли сформулював загальну теорію відносності у 1915 році, був такий впевнений, що Всесвіт має бути статичний, що модифікував свою теорію, щоб уможливити це, ввівши так звану "космологічну сталу" у свої рівняння. Айнштайн ввів нову "антигравітаційну" силу, яка, на відміну від інших сил, не походила від якогось окремого джерела, але була вбудована у саму тканину простору-часу. Він заявив, що простір-час має питому тенденцію до розширення, що могла б точно урівноважити притягання всієї матерії речовини Всесвіту, так що наслідком буде статичний Всесвіт. Здається, лише одна людина готова була сприйняти теорію загальної відносності буквально: тоді як Айнштайн та інші фізики шукали способи обійти передбачення загальної теорії відносності про нестатичний Всесвіт, російський фізик і математик Александр Фрідман навпаки взявся його пояснити.
Фрідман зробив два дуже простих припущення про Всесвіт: що він виглядає однаково, хоч би в якому напрямку ми дивилися, і що це було б також істинним, якщо б ми спостерігали з будь-якого іншого місця/хоч би звідки ми спостерігали. Виходячи лише з цих двох ідей, Фрідман показав, що нам не слід сподіватися, що Всесвіт статичний. Справді, у 1922 році, за декілька років до відкриття Габла, Фрідман передбачив саме те, що Габл відкрив!
Припущення, що Всесвіт виглядає однаково в будь-якому напрямку, явно не відповідає дійсності. Наприклад, як ми бачили, інші зорі нашої Галактики утворюють чітку смугу світла через нічне небо – Чумацький Шлях. Однак, якщо ми поглянемо на віддалені галактики, здається, що їх кількість більш-менш однакова. Отже, Всесвіт таки здається приблизно однаковим у кожному напрямку, при умові, якщо розглядати у великому, якщо порівнювати з відстанями між галактиками, масштабі, та нехтувати відмінностями в малих масштабах. Тривалий час це було достатньою підставою для припущення Фрідмана як "грубого" наближення до реального Всесвіту. Але згодом, завдяки щасливій випадковості, виявилось, що припущення Фрідмана насправді напрочуд точне.
1965 року двоє американських фізиків з "Бел телефон лабреторіс" (Bell Telephone Laborotories) у штаті Нью-Джерсі, Арно Пенціас та Роберт Вілсон тестували надчутливого мікрохвильового детектора. (Мікрохвилі точно як світлові, але з довжиною хвилі близько 1 сантиметра.) Пенціас та Вілсон були занепокоєні, коли виявили, що їхній детектор сприймав/збирав більше шумів, ніж мало бути. Ці шуми, видавалося, не надходили з якогось певного напрямку. Спершу вони виявили пташиний послід у своєму детекторі й перевірили на інші можливі несправності, що згодом були відкинуті. Вони знали, що будь-який шум, що надходить з атмосфери був би сильніший, коли детектор не направлений прямо вгору, адже промені світла, що йдуть близько до горизонту, проходять через значно товстіші шари атмосфери, ніж ті, що надходять прямо згори. Додатковий же шум був однаковий, незалежно від того, в якому напрямку був направлений детектор, тож він мав надходити з-поза меж атмосфери. Він також залишався незмінним удень і вночі та впродовж року, хоч Земля оберталася навколо своєї осі та навколо Сонця. Це означало, що випромінювання має надходити з-поза меж Сонячної системи, і навіть з-за меж Галактики, бо інакше воно б змінювалось, через те що рух Землі направляв би детектора в різних напрямках.
Насправді, ми знаємо, що на шляху до нас, випромінення має проходити через більшу частину спостережуваного Всесвіту, а що воно виявляється однакове в різних напрямках, то й сам Всесвіт має бути однаковий у всіх напрямках, принаймні у великому масштабі. Тепер нам відомо, що хоч у б якому напрямку ми подивились, цей шум ніколи не змінюється більш ніж на крихітну частку: так Пенціас та Вілсон мимоволі натрапили на разюче точне підтвердження першого припущення Фрідмана. Втім, позаяк Всесвіт не точно такий же у кожному напрямку, а лише в середньому у великих масштабах, мікрохвилі також не можуть бути цілком однакові в усіх напрямках. Мають бути невеликі варіації між різними напрямками. Вони були вперше виявлені 1992 року супутником "Космічний фоновий дослідник" (Cosmic Background Explorer – COBE), на рівні приблизно однієї стотисячної. І хоча ці відмінності невеликі, вони дуже важливі, як пояснено у восьмому розділі.
Приблизно в той же час, як Пенціас і Вілсон досліджувати шуми в своєму детекторі, інші два американських фізики з сусіднього Прінстонського університету, Боб Діке та Джим Піблс також проявляли інтерес до мікрохвиль. Вони перевіряли припущення, висунуте колишнім учнем Фрідмана Георгієм Гамовим, що ранній Всесвіт мав би бути дуже гарячий, густий та розпечений до білого. Діке та Піблс навели аргументи, що ми все ще спроможні бачити світіння раннього Всесвіту, бо світло від дуже віддалених його частин тільки тепер мало б нас досягати. Однак розширення Всесвіту означає, що це світло має бути так сильно зміщене до червоного краю, що ми виявлятимемо його як мікрохвильове випромінювання. Діке та Піблс готувались до пошуків цього випромінювання, коли Пенціас та Вілсон дізналися про їхню роботу і зрозуміли, що вони вже його знайшли. За це Пенціас та Вілсон у 1978 році отримали Нобелівську премію, що, здається, не зовсім справедливо щодо Діке та Піблса, не кажучи вже про Гамова!
Отже, на перший погляд, всі докази/свідчення того, що Всесвіт виглядає однаково, хоч би в якому напрямку ми дивилися, ніби вказують, що є щось особливе в нашому положенні у Всесвіті. Зокрема, може здатись, що якщо ми спостерігаємо, що всі інші галактики віддаляються від нас, то Земля має бути центром Всесвіту. Однак існує інше пояснення: Всесвіт може виглядати однаково в усіх напрямках, якщо спостерігати його з будь-якої іншої галактики також. Це, як ми бачили, було друге припущення Фрідмана. В нас немає наукових доказів ні за, ні проти цього припущення. Ми віримо в нього тільки зі скромності, адже було б украй дивно, якби Всесвіт виглядав однаково в усіх напрямках навколо нас, але не навколо інших точок/місць у Всесвіті! У моделі Фрідмана всі галактики природно віддаляються одна від одної. Це швидше як повітряна куля, з намальованими на ній цятками, яку постійно надувають. У міру того, як куля розширюється, відстань між будь-якими цятками збільшується, але нема цятки, яку можна було б назвати центром розширення. Крім того, що далі цятки одна від одної, то швидше віддалятимуться одна від одної. Аналогічно, в моделі Фрідмана швидкість, з якою будь-які дві галактики віддаляються одна від одної, пропорційна відстані між ними. Так він передбачив, що червоне зміщення галактики має бути прямо пропорційне її відстані від нас – точно так, як виявив Габл. Попри успіх його моделі та його передбачення спостережень Габла, Фрідманова праця залишалася значною мірою невідомою на Заході, поки схожі моделі не відкрили у 1935 році американський фізик Гавард Робертс і британський математик Артур Волкер у відповідь на відкриття Габла про рівномірне розширення Всесвіту.
Хоча Фрідман відкрив лише одну, насправді існує три види моделей, що підлягають його двом фундаментальним припущенням. У першій моделі (яку Фрідман і запропонував), Всесвіт розширюється досить повільно, так що гравітаційне притягання між різними галактиками спричинює сповільнення і зрештою припинення розширення. Потім галактики почнуть рухатись назустріч одна одній і Всесвіт стискається. На рис. 3.2 показано, як з часом змінюється відстань між сусідніми галактиками. Він зростає від нуля до певного максимуму, а потім знову зменшується до нуля. У другому виді розв’язку, Всесвіт розширюється так швидко, що гравітаційне притягання не може його зупинити, але трохи його сповільнить. На рис. 3.3 зображено, як віддаляються галактики в цій моделі. Вона починається з нуля і врешті галактики віддаляються одна від одної з постійною швидкістю. Існує, зрештою, і третій вид розв’язку, в якому Всесвіт розширюється тільки ледь швидше, ніж треба, щоб уникнути повторного колапсу. В цьому разі віддалення, показане на рис. 3.4, також починається з нуля, а продовжується вічно. Однак, швидкість, з якою галактики віддаляються одна від одної стає все меншою, але ніколи не досягає нуля.
Модель Фрідмана першого виду примітна тим, що в ній Всесвіт не безкрайній у просторі, хоча простір ніякої межі не має. Гравітація така сильна, що простір вигнутий довкола самого себе, що робить його певною мірою схожим на земну поверхню. Якщо хтось подорожує у певному напрямку по земній поверхні, то ніколи не наштовхнеться на непрохідну перепону і не вивалиться через край, а зрештою прийде туди, звідки вийшов. У першому виді моделі Фрідмана простір такий же, однак з трьома вимірами замість двох як у разі земної поверхні. Четвертий вимір, час, теж має обмежену протяжність, але він подібний до лінії з двома кінцями, чи межами, початком і кінцем. Пізніше ми побачимо, що коли поєднати загальну теорію відносності з квантовомеханічним принципом невизначеності, то, можливо, що і простір, і час скінчені, при цьому не маючи ні країв, ні меж.
Ідея, що можна було б обійти довкола Всесвіт і опинитись там, звідки вийшов, має успіх у науковій фантастиці, але не має якогось практичного значення, бо, як можна показати, Всесвіт реколапсує до нульового розміру раніше, ніж хтось зможе обійти його довкола. Вам треба було б рухатися швидше за світло, щоб попасти туди, звідки ви вийшли, перш ніж Всесвіт припинить своє існування – а це неможливо!
У першому виді моделі Фрідмана, коли Всесвіт розширюється і реколапсує, простір вигинається всередину себе, подібно до земної поверхні. З цього випливає, що він скінчений за протяжністю. На відміну від другого виду моделі, де Всесвіт розширюється вічно, простір вигинається в інший бік, подібно до поверхні сідла. В цьому разі простір нескінченний. Нарешті, у третьому виді моделі Фрідмана, з критичною швидкістю розширення, простір плоский і, отже, теж нескінченний.
Але яка з моделей Фрідмана описує наш Всесвіт? Чи він врешті перестане розширюватись і почне стискатися, чи буде розширюватись вічно? Щоб відповісти на це питання, ми повинні знати нинішню швидкість розширення Всесвіту та середню густину. Якщо густина менша за певне критичне значення, яке визначене швидкістю розширення, то гравітаційне притягання буде занадто слабке, щоб зупинити розширення. Якщо ж густина більша за критичне значення, гравітація в якийсь момент у майбутньому зупинить розширення і спричинить реколапс Всесвіту.
Нинішню швидкість розширення ми можемо визначити, і до того ж дуже точно, вимірявши швидкості, з якими інші галактики віддаляються від нас, використовуючи ефект Доплера. Проте відстані до галактик нам не дуже відомі, бо їх ми можемо виміряти тільки непрямо. Тож усе, що нам відомо – Всесвіт розширюється на 5-10% кожну тисячу мільйонів років. Однак наша невпевненість щодо теперішньої густини Всесвіту ще більша. Якщо додати маси всіх зір, які ми бачимо в нашій та інших галактиках, сума буде менша, ніж одна сота густини, необхідної, щоб зупинити розширення, навіть для найнижчої оцінки швидкості розширення. Однак і наша, й інші галактики мають містити велику кількість «темної матерії», яку неможливо безпосередньо побачити, але ми знаємо, що вона має бути там, завдяки спостереженню впливу її гравітаційного притягання на орбіти зір у галактиках. Крім того, більшість галактик розташовані у скупченнях, і аналогічно ми можемо зробити висновок про наявність ще більшої кількості міжгалактичної «темної матерії» у цих скупченнях за впливом на рух галактик. Коли додати масу всієї цієї темної матерії, навіть тоді ми отримаємо лише близько однієї десятої від кількості, необхідної, щоб зупинити розширення. Проте ми не можемо не припустити можливість того, що там може бути якась інша форма матерії, розподілена майже рівномірно по всьому Всесвіту, якої ми ще не виявили і яка ще може підвищити середню густину Всесвіту до критичного значення, необхідного, щоб зупинити розширення. Наявні докази, отже, свідчать, що Всесвіт, певно, буде розширюватись вічно, але в одному ми можемо бути цілком впевнені: навіть якщо Всесвіт зазнає реколапсу, цього не станеться щонайменше в найближчі десять тисяч мільйонів років, бо принаймні приблизно стільки часу він розширюється. Але це не повинно нас надто хвилювати: на той час, якщо ми не переселимося за межі Сонячної системи, людства вже давно не буде – воно згасне разом з нашим Сонцем!
Всі Фрідманові розв’язки мають ту особливість, що в якийсь момент у минулому (від десяти до двадцяти тисяч мільйонів років тому) відстань між сусідніми галактиками мала дорівнювати нулю. В той момент, який ми називаємо Великим вибухом, густина Всесвіту та кривина простору-часу мали б бути нескінченні. Позаяк математика в дійсності/фактично не може мати справу з нескінченними числами, це означає, що загальна теорія відносності, на якій базуються розв’язки Фрідмана, передбачає існування точки у Всесвіті, в якій сама теорія не виконується. Така точка – це приклад того, що математики називають сингулярністю. Насправді, всі наші наукові теорії сформульовані на припущенні, що простір-час гладкі та майже плоскі, а тому всі ці теорії стають недійсними в сингулярності Великого вибуху, в якій кривина простору-часу нескінченна. Це означає, що навіть якщо до Великого вибуху і відбувались якісь події, ніхто їх не зможе використати, щоб визначити, що станеться згодом, бо передбачуваність втрачатиме силу в момент Великого вибуху. Відповідно, якщо ми, так само, знаємо лише те, що відбулося після Великого вибуху, ми не можемо визначити, що трапилось до нього. Що стосуються нас, події до Великого вибуху не можуть мати жодного наслідку, тому вони не повинні бути частиною наукової моделі Всесвіту. Тож нам слід вилучити їх з цієї моделі і сказати, що відлік часу починається в момент Великого вибуху.
Багатьом людям не подобається ідея, що час має початок, імовірно, тому, що вона скидається на божественне втручання. (Католицька церква, з іншого боку, вхопилася за модель Великого вибуху й 1951 року офіційно проголосила її відповідною до Біблії.) Тому була якась кількість спроб уникнути висновку, що Великий вибух був. Пропозиція, що дістала найбільшу підтримку, була названа теорією усталеного стану (теорія стаціонарного Всесвіту). Її запропонували 1948 року два біженці з окупованої нацистами Австрії, Герман Бонді та Томас Ґольд, та англієць Фред Гойл, який під час війни разом з ними працював над розвитком радарів. Ідея полягала в тому, що коли галактики віддалялись одна від одної, нові галактики постійно формувались у проміжках між ними з нової матерії, що постійно створювалась. Отже, Всесвіт виглядатиме приблизно однаково в усі часи і з усіх точок простору. Теорія усталеного стану потребувала модифікацій загальної теорії відносності, щоб уможливити постійне створення матерії, але необхідна швидкість останнього була така низька (приблизно одна частинка на кубічний кілометр за рік), що вона не суперечила експериментові. Це була добра наукова теорія, в сенсі, описаному в розділі 1: вона була проста та зробила певні передбачення, які можуть бути перевірені через спостереження. Одним з цих передбачень було те, що кількість галактик або подібних об'єктів у будь-якому заданому об'ємі простору має бути однакова, хоч коли б і де у Всесвіті ми спостерігали. Наприкінці 1950-х – на початку 1960 у Кембриджі, група астрономів під керівництвом Мартіна Райла (який також працював із Бонді, Ґольдом та Гойлом над радарами протягом війни) провела спостереження джерел радіохвиль з космосу. Ця кембридзька група показала, що більшість з цих радіоджерел має міститися за межами нашої Галактики (насправді багато з них можуть бути ототожнені з іншими галактиками), а також, що слабких джерел було набагато більше, ніж сильних. Вони пояснили це тим, що слабкі джерела віддаленіші, а сильні – ближчі до нас. Потім виявилося, що звичайних джерел в одиниці об'єму простору більше у віддалених областях, ніж у близьких. Це могло означати, що ми перебуваємо в центрі великої області Всесвіту, де джерел менше, ніж деінде. Або ж це може означати, що джерела були численніші у минулому, коли радіохвилі вирушили до нас, ніж тепер. Обидва пояснення суперечать передбаченням теорії усталеного стану. Крім того, відкриття мікрохвильового випромінення Пенціасом та Вілсоном у 1965 році також показало, що Всесвіт мав бути набагато густіший у минулому. Тож від теорії усталеного стану довелося відмовитись.
Двоє російських науковців, Євґеній Ліфшиц та Ісаак Халатніков, у 1963-му зробили ще одну спробу уникнути висновку, що Великий вибух таки був, а разом з тим і початок часу. Вони припустили, що Великий вибух – не більш ніж/певно, лише особливість моделей Фрідмана, які, зрештою, були тільки наближення до реального Всесвіту. Можливо, з усіх моделей, які приблизно відповідали реальному Всесвітові, тільки у Фрідманових виникає сингулярність Великого вибуху. В його моделях галактики прямо віддаляються одна від одної, тож не дивно, що в певний момент часу вони всі були в тому ж самому місці. У реальному Всесвіті, однак, галактики не віддаляються точно по прямій одна від одної, вони також мають невеликі бічні швидкості. Так що насправді вони зовсім не мають бути в тому ж самому місці, а лише дуже близько одна до одної. Можливо, що нинішній розширний Всесвіт виник не в сингулярній точці Великого вибуху, а в ранішу фазу стиснення. У зв’язку з тим, що Всесвіт колапсував, можливо, не всі частинки в ньому зіткнулися, а пролетіли і потім розійшлися в різні сторони, творячи нинішнє розширення Всесвіту, приблизно як у моделях Фрідмана, лише з урахуванням неоднорідностей і випадкових швидкостей галактик у реальному Всесвіті. Вони показали, що такі моделі можуть брати початок з Великого вибуху, навіть якщо галактики вже не завжди рухатимуться прямо одна від одної, але вони стверджували, що це було можливо лише для певних виняткових моделей, де всі галактики рухалися певним чином. Вони доводили, що позаяк, вочевидь, нескінченно більше моделей Фрідманового типу без сингулярності Великого вибуху, ніж з нею, тож слід зробити висновок, що в дійсності Великого вибуху не було. Пізніше вони, однак, усвідомили, що був набагато ширший клас моделей Фрідманового типу, які мали сингулярності, й у яких галактикам нема необхідності рухатись якось по-особливому. Тому 1970 року вони відмовились від свого твердження.
Праця Лівшица і Халатнікова цінна, бо показала, що Всесвіт міг мати сингулярність, Великий вибух, якщо загальна теорія відносності правильна. Однак вона не розв’язала головного питання: чи загальна теорія відносності передбачає, що наш Всесвіт повинен був мати Великий вибух і початок часу? Відповідь на це питання 1965 року була отримана завдяки зовсім іншому підходові британського математика і фізика Роджера Пенроуза. Виходячи з поведінки світлових конусів у загальній теорії відносності й того, що гравітація завжди притягальна, він показав, що зоря, колапсуючи під дією свого власного тяжіння, обмежена областю, поверхня якої зрештою стискається до нульового розміру. І позаяк поверхня області стискається до нуля, те ж саме має відбутися і з об'ємом. Вся речовина зорі буде стиснута до ділянки з нульовим об'ємом, так що густина речовини та кривина простору-часу стануть нескінченні. Іншими словами, виникає сингулярність у певній області простору-часу, відома як чорна діра.
На перший погляд, результат Пенроуза застосовний лише до зір, і не дає ніякої відповіді на питання, чи цілий Всесвіт мав сингулярність Великого вибуху в своєму минулому. Однак на той час, коли Пенроуз запропонував свою теорему, я був аспірантом і відчайдушно шукав якесь питання, щоб завершити свою дисертацію. Двома роками раніше, мені поставили діагноз "бічний аміотрофічний склероз", широко відомий як "хвороба Лю Ґеріґа" чи "захворювання рухового нейрона", і дали зрозуміти, що жити мені лишилося рік-два. При цих обставинах не здавалося, що робота над моєю дисертацією мала великий сенс – я не сподівався прожити так довго. Та два роки проминули, а мій стан не так уже й погіршився. Насправді мої справи йшли доволі добре: я заручився з дуже гарною дівчиною, Джейн Вайлд. Але щоб одружитись, потрібна була робота, а щоб знайти роботу – ступінь доктора з філософії.
У 1965 році я прочитав про теорему Пенроуза, що будь-яке тіло, зазнаючи гравітаційного колапсу, має врешті сформувати сингулярність. Згодом я зрозумів, що якщо в його теоремі змінити напрямок часу на зворотний так, щоб колапс перетворився/обернувся на розширення, умови його теореми все ще будуть справедливі, якщо б тепер у великих масштабах Всесвіт був приблизно подібний до Фрідманової моделі. Згідно з теоремою Пенроуза, кінцевим станом будь-якої зорі, що колапсує, повинна бути сингулярність; зміна часу на зворотний вказує на те, що будь-який розширний Всесвіт Фрідманового типу має виникати з сингулярності. З технічних причин, теорема Пенроуза потребувала, щоб Всесвіт був нескінченний у просторі. Тож, насправді, я міг використовувати її, щоб переконатися/довести тільки, що сингулярність повинна існувати, якщо розширення Всесвіту відбувається достатньо швидко, щоб уникнути колапсу знову (адже тільки такі моделі Фрідмана були нескінченні у просторі ).
Протягом декількох подальших років я розробив нові математичні методи, щоб вилучити цю та інші технічні умови з теорем, які довели, що сингулярності мають виникати/бути. 1970 року кінцевим результатом стала спільна, моя з Пенроузом, стаття, в якій нарешті доведено, що сингулярність Великого вибуху повинна була існувати, при умові тільки, що загальна теорія відносності правильна і що Всесвіт містить стільки матерії, скільки ми спостерігаємо. Було багато заперечень/спротиву щодо нашої роботи, почасти з боку росіян через їхню марксистську віру в науковий детермінізм, і частково з боку людей, які сприйняли так, що загалом ідея сингулярності відворотна і псує красу Айнштайнової теорії. Але насправді ніхто не може сперечатися з математичною теоремою. Так врешті наша робота стала загальновизнаною, і тепер майже всі вважають, що Всесвіт виник з сингулярності Великого вибуху. Може, це дещо іронічно, бо мій погляд змінився і тепер я намагаюся переконати інших фізиків в тому, що насправді не було ніякої сингулярності на початку Всесвіту – як ми побачимо далі, вона може зникнути, після того як врахувати квантові ефекти.
В цьому розділі ми побачили, як усього лише за пів століття змінилося людське уявлення про Всесвіт, сформоване протягом тисячоліть. Габлове відкриття, що Всесвіт розширюється, і усвідомлення незначності нашої власної планети у безмежності простору, були лише початком. З новими експериментальними та теоретичними доказами ставало дедалі очевидніше, що Всесвіт повинен був мати початок у часі, поки 1970-го року Пенроуз і я остаточно цього не довели, базуючись на Айнштайновій загальній теорії відносності. Цей доказ показав, що загальна теорія відносності не повна: вона не може сказати нам, як виник Всесвіт, адже вона передбачає, що всі фізичні теорії, зокрема й сама, не виконуються на початку Всесвіту. Однак загальна теорія відносності не претендує бути більш ніж частковою теорією, так що теореми про сингулярність насправді стверджують, що мав бути час у дуже ранньому Всесвіті, коли той був такий малий, що більше не можна було б нехтувати дрібномасштабними ефектами іншої великої теорії ХХ століття, квантової механіки. Тому на початку 70-х нам довелося в своїх пошуках розуміння Всесвіту перейти від нашої теорії надзвичайно великого до нашої теорії надзвичайно крихітного. Ця теорія, квантова механіка, буде описана далі, перш ніж ми повернемося до зусиль об’єднати дві часткові теорії в єдину квантову теорію гравітації.

Сондра
Добре. Є трохи неточностей, більше ніж трохи росіянізмів, неправильний ужиток знаходитися, відсутній тощо.
Є добрий приклад того, що тре’ дотримуватися оригіналу, і не давати надто волі художній уяві
And that meant that the universe could not be static, as everyone previously had thought, is in fact expanding; the distance between the different galaxies is changing all the time.
А это означало, что Вселенная не может быть статической, как думали раньше, что на самом деле она непрерывно расширяется и расстояния между галактиками все время растут
Сондри переклад (з деякими моїми косметичними правками) І це означало, що Всесвіт не може бути статичний, як раніше вважали, а насправді розширюється і відстані між різними галактиками постійно змінюються.
У російському перекладі вільно підійшли до перекладу "is changing all the time". Замість прямо перекласти "змінювані весь час/постійно" чи якось так, звідкись взяли "растут". А це не так. Наприклад, галактика Андромеди шурує до нас на всіх парах і тих, що житимуть через 3-4 млрд років, чекає захопливе видовище . Змінюється – це не обов’язково рости.
Отже, не треба допускати вільностей на кшталт: "статична галактика", якщо в оригіналі "static universe", і загалом чомусь universe перекладено часто як галактика .
Ще раз наголошу. Гокінг – один з найвидатніших науковців сучасності, але це не означає, що він не може помилитися чи, точніше, занадто щось спростити. Але це такий жанр. Це не монографія. Тут певна приблизність задля дохідливості – обов’язковий елемент, бо інакше читачі посивіють, не кажу вже про перекладачів. Але це не означає, що перекладачеві тре’ продовжувати спрощувати чи починати тлумачити текст. Уточнити чи протлумачити можна тільки в примітках (внизу, або в тексті з відповідною позначкою).
І ще раз. Можна використовувати будь-які джерела і підказки, зокрема російський переклад, але не до такої міри
Friedmann made two very simple assumptions about the universe: that the universe looks identical in whichever direction we look, and that this would also be true if we were observing the universe from anywhere else. From these two ideas alone, Friedmann showed that we should not expect the universe to be static. In fact, in 1922, several years before Edwin Hubble’s discovery, Friedmann predicted exactly what Hubble found!
Фридман сделал два очень простых исходных предположения: во-первых, Вселенная выглядит одинаково, в каком бы направлении мы ее ни наблюдали, и во-вторых, это утверждение должно оставаться справедливым и в том случае, если бы мы производили наблюдения из какого-нибудь другого места. Не прибегая ни к каким другим предположениям, Фридман показал, что Вселенная не должна быть статической. В 1922 г., за несколько лет до открытия Хаббла, Фридман в точности предсказал его результат!
Фрідман зробив два дуже простих припущення: по-перше, що Всесвіт виглядає однаково в якому б напрямку ми його не спостерігали, по-друге, це твердження має залишатись вірним і в тому випадку, якщо б ми проводили спостереження з будь-якого іншого місця. Виходячи лише з цих двох припущень, Фрідман показав, що Всесвіт не має бути статичним. Отже, у 1922,за декілька років до відкриття Хаббла, Фрідман на справді з точністю його передбачив.
Фрідман зробив два дуже простих припущення про Всесвіт: що він виглядає однаково, хоч би в якому напрямку ми дивилися, і що це було б також істинним, якщо б ми спостерігали з будь-якого іншого місця/хоч би звідки ми спостерігали. Виходячи лише з цих двох ідей, Фрідман показав, що нам не слід сподіватися, що Всесвіт статичний. Справді, у 1922 році, за декілька років до відкриття Габла, Фрідман передбачив саме те, що Габл відкрив!
This means that even if there were events before the big bang, one could not use them to determine what would happen afterward, because predictability would break down at the big bang. Correspondingly, if, as is the case, we know only what has happened since the big bang, we could not determine what happened beforehand.
Следовательно, даже если бы перед большим взрывом происходили какие-нибудь события, по ним нельзя было бы спрогнозировать будущее, так как в точке большого взрыва возможности предсказания свелись бы к нулю. Точно так же, зная только то, что произошло после большого взрыва (а мы знаем только это), мы не сможем узнать, что происходило до него.
Це означає, що навіть якщо перед великим вибухом і відбувались якісь події, їх не можна використати аби спрогнозувати, що відбудеться в майбутньому , бо в точці великого вибуху можливість передбачення звелася б до нуля. Так само, знаючи лише те, що відбулося після великого вибуху,( а нам лише це і відомо), ми не можемо достеменно визначити, що трапилось до нього.
Це означає, що навіть якщо до Великого вибуху і відбувались якісь події, ніхто їх не зможе використати, щоб визначити, що станеться згодом, бо передбачуваність втрачатиме силу в момент Великого вибуху. Відповідно, якщо ми, так само, знаємо лише те, що відбулося після Великого вибуху, ми не могли б визначити, що трапилось до нього.
In the real universe, however, the galaxies are not just moving directly away from each other – they also have small sideways velocities.
Однако в реально существующей Вселенной галактики никогда не расходятся точно по прямой: обычно у них есть еще и небольшие составляющие скорости, направленные под углом.
У реальному Всесвіті ж галактики не розходяться точно по прямій, вони також мають невеликі побічні швидкості,напрвалені під кутом .
У реальному Всесвіті, однак, галактики не віддаляються точно по прямій одна від одної, вони також мають невеликі бічні швидкості.
Тобто деколи я спостерігаю надмірне "підглядання"/сильні збіги
Оцінка
8,75/8,5

напочатку
повиннна
Птоломея
олнаковим
відстаннями
американских
ров’язки
стосуться

дякую, Андрію, поправив
До речі, запитували мене студенти, щодо "Перевірити текст". Може, ти напишеш декілька вступних речень, що то таке [щоб кожен, хто зайде в цей розділ знав за яким правописом, який максимальний обсяг тексту, який словник тощо]

додав ланку на опис проекту на сторінці перевірки

проїзжає