Теория струн предполагает, что в нашей Вселенной существует гораздо больше измерений, чем четыре нам привычные: три пространственных плюс время. создать единую теорию поля или, попросту говоря, теорию всего, т.е. такую теорию, которая бы на фундаментальном уровне могла объяснить сущность мироздания и законы Вселенной. исследование, россия, подкасты риа новости, вселенная, наука, квантовая теория, аудио, физика. Самые удивительные теории о Вселенной, которые поддерживаются многими представителями научного сообщества.
Тёмная сторона Вселенной: что такое тёмная материя и как ее найти
А в теории человек мог бы переместиться в другую Вселенную, если бы она существовала? В теории, предложенной профессором Влатко Ведрал (Vlatko Vedral)из Оксфорда, основным компонентом Вселенной является не материя и не энергия, а "бит" – самая крошечная единица информации, который используется в компьютере. Развивая эту теорию, Лоренц пришел к формулам похожим на уравнения специальной теории относительности, в частности Лоренц пришел к тем же выводам о замедлении времени и сокращении длины при движении на околосветовых скоростях. и новая теория квантовой гравитации показывает, как это может работать. 2.0 Теория ДВС: Шары для расточки каналов ГБЦ. Именно законы Вселенной определяют то, что с нами происходит в жизни.
5 тайн строения Вселенной, которые ученые до сих пор не могут разгадать
Звучание Вселенной для человеческого уха недоступно, поскольку в условиях космоса молекулы вещества не сталкиваются друг с другом и не создают вибрацию, привычную для нашей барабанной перепонки. AdS/CFT даёт полное определение М-теории для особого случая геометрии пространства-времени AdS, наполненного отрицательной энергией, заставляющей его искривляться не так, как наша Вселенная. Теория вселенной воздушного шара предполагает, что некоторые части вновь образованной Вселенной перестали расширяться вскоре после Большого Взрыва.
Астрономы оказались на пороге открытия неразгаданных тайн Вселенной: «Огромная новость»
В надежде снять «напряжённость Хаббла», некоторые ученые предположили, что ошибки в измерениях могут расти и становиться заметными по мере того, как мы будем заглядывать все глубже во Вселенную. В итоге с помощью «Уэбба» были проведены дополнительные наблюдения за объектами, которые являются важнейшими космическими маркерами, известными как переменные звезды Цефеиды, которые теперь можно соотнести с данными Хаббла. В итоге хаббловская напряжённость остаётся для учёных загадкой. Джеймса Уэбба открыли человечеству окно в не известную ранее эпоху младенчества Вселенной.
Все предыдущие наблюдения позволили создать определённые модели эволюции звёзд и галактик. Сейчас «Уэбб» разрушает эти представления, о чём лишний раз напоминает новое открытие — телескоп заметил чрезвычайно быстрое затухание звездообразования в галактике, существовавшей всего через 700 млн лет после Большого взрыва. Тем удивительнее было открыть галактику на рубеже 700 млн лет после Большого взрыва с полностью и, по-видимому, навсегда угасшим звездообразованием.
К такому результату могли привести два наиболее вероятных процесса: во-первых, в центре галактики могла образоваться сверхмассивная чёрная дыра, которая своим излучением вынесла бы вещество из галактики-хозяина и, во-вторых, звёзды могли эволюционировать настолько быстро, что израсходовали бы весь запас вещества, после чего процесс замер. Обычно ожидается, что активность звездообразования в галактиках снижается постепенно. Исходя из полученных «Уэббом» данных, эта галактика пережила короткий всплеск звездообразования между 30 и 90 млн лет и прекратила образовывать звёзды за 10—20 млн лет до того момента, как её обнаружил «Уэбб».
Теория допускает остановку звездообразования и длительный период затишья, но потом оно обычно возобновляется в том или ином виде звёзды взрываются и из останков образуются новые , чего в данном случае учёные не наблюдают, и это ставит их в тупик. Работа позволила взглянуть как будто бы на Солнечную систему 4,5 млрд лет назад и понять, как и откуда на Земле могла появиться вода в том объёме, в котором мы её видим вокруг себя. Распредление водяного пара в протопланетном диске в данных ALMA.
Facchini Существует несколько гипотез появления воды на Земле, а значит, и необходимого компонента для зарождения биологической жизни на нашей планете. Вода могла появиться вместе с образованием планетарного тела, её могли занести на Землю астероиды и кометы, либо сработали оба источника. Пристальное изучение молодой звезды HL Тельца на удалении 450 световых лет от нас приоткрывает завесу тайны над происхождением воды на нашей и других планетах во Вселенной.
Изучение относительно холодного протопланетного диска вокруг звезды возрастом около одного миллиарда лет и массой около 2,1 солнечных показало, что в пределах семи астрономических единиц присутствует достаточно много водяного пара, температура которого постепенно снижается по мере удаления от звезды. Расчёты и данные измерений на двух длинах волн показали, что в области протопланетного диска находится воды примерно в 3,7 раз больше, чем во всех земных океанах. Более того, водяной пар обнаружен также в зазоре между двумя широкими областями протопланетного диска между кольцами.
Такие зазоры обычно образуют зародыши планет, сметающие всё на своём орбитальном пути или прибирающие к рукам в процессе формирования будущей планеты. Проделанная работа однозначно указывает, что вода изначально в избытке присутствует в протопланетном диске. Это не опция, а распространённое явление, что позволяет надеяться, что планет земного типа с появившейся там биологической жизнью во Вселенной всё же больше одной.
Вся мощь «Уэбба» или «Хаббла» неспособна передать красоту космоса без данных в рентгеновском, радиочастотном и ультрафиолетовом диапазоне. Поднимая уровень оптических и инфракрасных телескопов на уровень вверх, мы не должны забывать о создании более совершенных инструментов для других частот. Галактика Андромеда в ультрафиолетовом спектре по данным телескопа Swift.
Источник изображения: NASA Как стало известно , NASA официально утвердило создание ультрафиолетового телескопа следующего поколения, который должен быть отправлен в космос на рубеже 30-х годов. Перед новым ультрафиолетовым телескопом будет стоять две задачи. Во-первых, он должен будет составить карту неба в ультрафиолетовом диапазоне.
Во-вторых, телескоп получит возможность быстро менять ориентацию, чтобы получать изображения переходных процессов: взрывов сверхновых, слияния звёзд, джеты чёрных дыр и нейтронных звёзд и других энергетических явлений. Это станет ценнейшим дополнением к гравитационно-волновым наблюдениям неба, когда крайне сложно выявить источник гравитационной волны. При обзоре неба в ультрафиолете мы сможем увидеть самые горячие объекты в ней.
Прежде всего, это молодые и старые звёзды, когда процессы в ядрах находятся на критических стадиях активности. Также данные в ультрафиолетовом диапазоне позволят увидеть галактики с низким содержанием металлов и ряд других объектов. Телескоп будет рассчитан на два года научной работы.
Главные детали миссии уже проработаны, как и есть технико-экономическое обоснование проекта. Через год-два должно стартовать производство аппарата и его научных приборов. Что появилось раньше?
Мы видим, как массивные звёзды превращаются в чёрные дыры — это доказанный факт. Одновременно с этим мы замечаем в ранней Вселенной присутствие сверхмассивных чёрных дыр, которые просто не успели бы вырасти до регистрируемых масс. Источник изображения: The Astrophysical Journal Letters На днях в журнале The Astrophysical Journal Letters была опубликована работа , в которой группа учёных из Университета Джона Хопкинса в США и Университета Сорбонны во Франции собрала данные «Уэбба» по обнаруженным в ранней Вселенной чёрным дырам и представила больше доказательств в пользу гипотезы об одновременном рождении звёзд и чёрных дыр.
Эти данные будут набираться и дополняться новыми наблюдениями, что позволит со временем создать стройную теорию эволюции объектов во Вселенной и её самой. Учёные обратили внимание, что «Уэбб» обнаружил одну сверхмассивную чёрную дыру через 470 млн лет после Большого взрыва, а другую — через 400 млн лет. Масса последней была определена на уровне 1,6 млн солнечных.
Она находилась в центре галактики, которая была легче, чем дыра в её сердцевине. Чёрная дыра подобной массы не могла вырасти до фиксируемого значения. Из того, что мы наблюдали, чёрные дыры возникали после коллапса умирающих звёзд массой свыше 50 солнечных.
Ничего подобного в ранней Вселенной не могло произойти, чтобы проявился наблюдаемый там эффект — крошечная галактика, собранная вокруг СЧД. Исследователи делают вывод, что первичные чёрные дыры образовались одновременно с первыми звёздами или чуть раньше из облаков первичной материи. Центры облаков коллапсировали и возникшая в каждом из них чёрная дыра начинала испускать ветер, запускающий и ускоряющий процесс звездообразования.
Фактически первичные чёрные дыры стали тем инструментом, который собрал и превратил галактики в те структуры, которые мы наблюдаем. Как показало моделирование, иногда это может быть не так и планета на ранних стадиях зарождения вполне может оказаться достаточно плоской формы. Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.
В целом преобладает мнение, что от начала до конца зародыш планеты растёт равномерно и имеет шарообразную форму. Менее поддержана гипотеза так называемого нестабильного диска: на ранних стадиях эволюции центральная область зарождающейся планеты имеет скорее плоскую форму, чем сферическую.
Это не совсем обычные струны и мембраны, они существуют в десяти- и одиннадцатимерном гиперпространстве. Если бы был супермикроскоп, который позволял бы заглянуть вглубь электрона, мы бы увидели, что это никакая не точечная частица, а крошечная вибрирующая струна.
Эта струна вибрирует с различной частотой и различным резонансом. Согласно М-теории, струны являются не фундаментальными частицами, а примерами более общих объектов — бран сокращение от мембран. Как пишет Леонард Млодинов «Евклидово окно» , «У М-теории есть, оказывается, такое свойство: то, что мы воспринимаем как местоположение и время, т. Лишь в приблизительном смысле — когда струны далеко разнесены в пространстве — эти матрицы смахивают на координаты, поскольку все диагональные элементы набора становятся одинаковыми, а внедиагональные устремляются к нулю.
Со времен Евклида это — самое глубинное изменение в понимании пространства». Когда-то идея параллельных вселенных рассматривалась учеными с большой долей подозрения и считалась областью деятельности мистиков и шарлатанов. Но в последнее время произошел серьезный прорыв в исследованиях, и теперь лучшие умы планеты интенсивно работают именно в этом направлении. Причиной столь внезапного поворота стало появление новой струнной теории и ее последней версии, М-теории, которая обещает раскрыть природу Мультивселенной.
Если теория окажется верной, то это будет главным достижением науки за последние 2000 лет, с тех самых пор, как древние греки начали поиски единой и целостной теории Вселенной. Как пишет Мичио Каку «Параллельные миры» : «Только в десяти- и одиннадцатимерном гиперпространстве у нас «достаточно места», чтобы объединить все природные взаимодействия в единую изящную теорию. Такая удивительная теория сможет ответить на извечные вопросы: «Что произошло еще до начала? Можно ли обратить время вспять?
Однако, когда исследователи сравнили предсказания ПКК с фактическими данными космического микроволнового фона CMB с 2009 по 2013 год, предоставленными космической обсерваторией Planck, они не обнаружили никаких ощутимых признаков этих аномалий. Слишком много накопленного хаоса Несмотря на эти открытия, вопрос о происхождении Вселенной остается открытым. Сторонники Большого взрыва утверждают, что у нее было начало, но это оставляет открытым вопрос о непостижимой сингулярности, с которой все началось. С другой стороны, теории циклических космологий предполагают, что Вселенная бессмертна и проходит через бесконечные возрождения. По-настоящему циклическая Вселенная не имеет ни начала, ни конца. Она состоит из серии отскоков, которые проходят бесконечное число циклов и продолжаются до бесконечности. А поскольку у такой вселенной нет начала, то нет ни Большого взрыва, ни сингулярности.
Тем не менее, исследователи Оксфордского университета считают, что Вселенная как минимум в 250 раз превышает свой предполагаемый размер — и это только в отношении галактик, не говоря уже о планетах! Черные дыры Черные дыры являются одной из самых таинственных загадок Вселенной. Некоторые ученые считают, что строение черных дыр напоминает строение галактик, и для них характерны очень высокие и мощные уровни гравитации, способные поглотить в себя все, в том числе свет. Еще интереснее то, что в одном только Млечном пути ученые допускают существование около 100 миллионов черных дыр, однако то, каким образом они формируются, как функционируют и что происходит при попадании в них вещества, остается загадкой. Что появилось раньше — черная дыра или галактика? Еще один волнующий ученых вопрос — что появилось раньше — черные дыры или галактики?
Судя по результатам изучения радиочастотного спектра, первыми начали существовать черные дыры. По мнению исследователя Национальной радиоастрономической обсерватории США Криса Карилли Chris Carilli , сначала появились черные дыры, и только потом вокруг них сформировались звездные галактики. Темная материя Темная материя — еще одна тайна, о которой мы не имеем ни малейшего представления. Надеясь докопаться до истины, ученые выдвигали самые разные предположения и допущения, однако единственное, что они выяснили — это то, что темная материя представляет собой субстанцию, функционирующую наподобие паутины.
Сны о чём-то большем: Как ученые и мультивселенная подарили человечеству научное обоснование мечты
Суперструны, скрытые размерности и поиск окончательной теории» стала финалистом Пулитцеровской премии. В 2011 он сыграл себя в 83-й серии «Теории Большого Взрыва». В 2013 году посетил Московский политехнический институт и дал интервью «Ленте-ру» Если не хотите становиться знатоком теории струн, но хотите понимать, в каком мире живете, запомните шпаргалку: Вселенная состоит из нитей энергии — квантовых струн, которые вибрируют как струны музыкальных инструментов. Разная частота вибрации превращает струны в разные частицы. Концы струн могут быть свободны, а могут замыкаться друг на друга, образуя петли. Струны все время замыкаются, размыкаются и обмениваются энергией с другими струнами. Квантовые струны существуют в 11-мерной вселенной.
Дополнительные 7 измерений свернуты в неуловимо малые формы пространства-времени, поэтому мы их не видим. Это называется компактификацией измерений. Если бы мы узнали, как именно свернуты измерения в нашей вселенной, то, возможно, смогли бы путешествовать во времени и к другим звездам. Но пока это невозможно — слишком много вариантов нужно перебрать. Их бы хватило на все возможные вселенные. Теория струн может объединить все физические теории и открыть нам тайны мироздания — для этого есть все предпосылки.
Но пока нет доказательств. Из теории струн логически следуют другие открытия современной науки. К сожалению, это ничего не доказывает. Теория струн пережила две суперструнные революции и многолетние периоды забвения. Одни ученые считают ее научной фантастикой , другие верят, что новые технологии помогут ее доказать. Самое главное: если планируете рассказать о теории струн друзьям, убедитесь, что среди них нет физика — сбережете время и нервы.
И будете выглядеть, как Брайан Грин в Политехническом институте: Перевод В основе теории струн лежит идея о том, что вместо нульмерных элементарных частиц Вселенная состоит из одномерных струн Теория струн — одна из самых гениальных, противоречивых и недоказанных идей физики. В её основе лежит физический тренд, живущий много столетий — что на некоем фундаментальном уровне все различные силы , частицы, взаимодействия и проявления реальности связываются вместе как разные части одной платформы. Вместо четырёх независимых фундаментальных взаимодействий — сильного, электромагнитного, слабого и гравитационного — есть одна объединённая теория, охватывающая их всех. Во многих смыслах, теория струн — лучший кандидат на квантовую теорию гравитации, объединяющую взаимодействия на высочайших уровнях энергий. И хотя тому нет экспериментальных подтверждений, существуют убедительные теоретические причины считать, что это так и есть. В 2015 году крупнейший из живущих специалистов по теории струн, Эдвард Виттен, написал работу о том, что каждый физик должен знать о теории струн.
И вот, что она означает — даже если вы не физик. Разница между стандартными взаимодействиями квантовой теории поля слева для точечных частиц и взаимодействиями в теории струн справа для закрытых струн. Удивительно, как иногда много общего встречается в законах природы, касающихся вроде бы не связанных между собой явлений. Математические структуры таких явлений часто очень похожи, а иногда даже идентичны. Колебания маятника полностью аналогичны движению массы на пружине или планеты вокруг звезды. Гравитационные волны, волны на воде, световые волны — все они обладают удивительно похожими свойствами, несмотря на то, что происходит из фундаментально различных физических источников.
И в том же ключе, хотя многие этого не осознают, квантовая теория одной частицы и подход к квантовой теории гравитации также аналогичны друг другу. Диаграмма Фейнмана, представляющая рассеяние двух электронов — для этого требуется суммировать все возможные истории взаимодействий частиц Работает квантовая теория поля так: берём частицу и производим математическое «суммирование всех её историй». Нельзя просто подсчитать, где была частица, и где она сейчас, и как она туда попала — поскольку в природе существует внутренняя и фундаментальная квантовая неопределённость. Вместо этого мы суммируем все возможные способы, которыми она могла прибыть в текущее состояние «прошлая история» , с соответствующими вероятностными весами, а потом подсчитываем квантовое состояние одной частицы. Чтобы работать с гравитацией, а не с квантовыми частицами, нужно кое-что немного поменять. Поскольку Общая теория относительности Эйнштейна связана не с частицами, а с кривизной пространства-времени, мы не будем усреднять все возможные истории частицы.
Вместо этого мы усредняем все возможные геометрии пространства-времени. Гравитация по правилам Эйнштейна и всё остальное сильные, слабые и электромагнитные взаимодействия по правилам квантовой физики — это два разных набора законов, управляющих всем во Вселенной. Работать в трёх пространственных измерениях очень тяжело, и когда мы встречаемся со сложной физической проблемой, мы часто пытаемся решить сначала более простую её версию. Если спуститься на одно измерение, всё станет проще. Единственные из возможных одномерных поверхностей — это открытая струна, с двумя отдельными концами, не связанными друг с другом, или закрытая струна, концы которой соединены и формируют петлю. Кроме того, кривизна пространства — очень сложная в трёх измерениях — становится тривиальным вопросом.
Поэтому, если мы хотим добавить материю, мы используем набор скалярных полей точно так же, как для определённого рода частиц и космологическую константу работающую точно как член уравнения, отвечающий за массу : прекрасная аналогия. Дополнительные степени свободы, которая получает частица в нескольких измерениях, не играют особенной роли; пока мы можем определить вектор импульса, это остаётся главным измерением. Поэтому в одном измерении квантовая гравитация выглядит так же, как свободная квантовая частица в любом произвольном количестве измерений. Граф с вершинами, где сходятся по три ребра — ключевой компонент построения интеграла по траектории, относящегося к одномерной квантовой гравитации Следующий шаг — включить взаимодействия, и перейти от свободной частицы без амплитуд рассеяния или эффективных поперечных сечений к той, что может иметь физическую роль , связанную со Вселенной. Графы, похожие на приведённый выше, позволяют нам описывать физическую концепцию действия в квантовой гравитации. Если записать все возможные комбинации подобных графов и провести суммирование по ним — применяя те же законы, что и обычно, например, закон сохранения импульса — мы можем завершить аналогию.
Квантовая гравитация в одном измерении очень похожа на взаимодействие одной частицы в любом числе измерений. Но этот теоретический «апгрейд» для гравитации может оказаться очень сложным. Можно найти другой подход, если мы решим работать в противоположном направлении. Вместо подсчёта поведения одной частицы нульмерной сущности в любом количестве измерений, возможно, мы могли бы подсчитать поведение струны, открытой или закрытой одномерной сущности. А исходя из этого уже поискать аналогии к более полной теории квантовой гравитации в более реалистичном количестве измерений.
Нам рассказывали о протонах, нейтронах и электронах, о том, что они являются строительными блоками всей материи, но ученые обнаружили, что на занятиях уделяли внимание далеко не всему, что есть во Вселенной. Оказывается, того, что состоит не из атомов, в 10 раз больше видимой материи нашей Вселенной. Хотя точные значения, естественно, колеблются. Особенно если добавить к числу звезд планеты, кометы и все, что «плавает» в космическом пространстве. А потом вы обнаруживаете, что наш Млечный Путь — всего лишь одна галактика во Вселенной, заполненной миллиардами и миллиардами других галактик.
И в каждой из этих галактик есть планеты и звезды, примерно похожие на наши… В этот момент приходит осознание, что Вселенная — действительно большое место. И когда мы наивно полагаем, что можем видеть все ее составляющие, выясняется, что видимая часть Вселенной — лишь крошечный пазл всей космической картины. Что такое темная материя? Но в мире науки все намного сложнее и более размыто. Темная материя ведет себя не так, как обычная материя , к которой привыкли ученые. Она не излучает свет, более того — она его не отражает и не поглощает.
Хендрик ван де Хюлст и Лодевейк Волтьер, два ученика Оорта, наблюдая М 31 в разных диапазонах радиоволн, установили, что в центре галактики суммарная масса более или менее соответствует светимости, а вот на периферии расхождение становится значительным.
Возможно, «лишняя» материя приходится на гало из горячего газа? Проблема галактической массы стала значимой и активно обсуждалась в течение 1960-х. В июне 1970 года австралиец Кен Фримен на основе данных по галактикам M 33 и NGC 300 предположил, что в них содержится значительное количество вещества, которое не регистрируется ни оптически, ни в радиодиапазонах. Причем распределение этого вещества заметно отличается от того, которое характерно для видимой части галактик. Стало ясно, что все ранние гипотезы о природе тёмной материи придётся отбросить — она представляет собой нечто совершенно новое. Копилка доказательств В 1975 году на конференции Американского астрономического общества выступили Вера Рубин и Кент Форд. Они получили надёжные проверяемые данные, которые указывали на вопиющее расхождение между теорией и практикой в распределении вещества.
Учёные использовали самый современный спектрограф и пришли к выводу, что подавляющее большинство звёзд в галактиках движутся по своим орбитам с одинаковой угловой скоростью. Этот вывод подтверждал невероятное допущение, что масса в галактиках распределена равномерно — плотность вещества одинакова и в регионах, где находится большинство видимых звёзд, и там, где звёзд мало. Позднее Рубин установила: чтобы теория соответствовала наблюдениям, темной материи в галактиках должно быть в шесть раз больше, чем видимого вещества. Что примечательно, она предпочла объяснить феномен через модифицированную механику Ньютона, а не через напрашивающуюся гипотезу о неизвестном виде субъядерных частиц, способных взаимодействовать с «нормальной» материей только посредством гравитации. Например, было выявлено её влияние на динамику системы двойных галактик и на формирование эллиптических галактик. Позднее оказалось, что тёмная материя искривляет свет, как и любые массивные небесные тела, то есть её можно обнаружить с помощью эффекта гравитационного линзирования. За идею тёмной материи ухватились и космологи, когда не сумели выявить предсказанную теорией неоднородность в реликтовом излучении.
Введение в модель тяжёлых частиц, которые не взаимодействуют с обычным веществом, но создают сильное гравитационное поле, позволило объяснить возникновение сложных галактических структур. Хотя в начале 1990-х годов неоднородность реликтового излучения всё-таки была выявлена при участии орбитальной обсерватории COBE Cosmic Background Explorer , к тому времени в существовании тёмной материи уже никто не сомневался. Так что ей попытались найти место в теории формирования Вселенной — и, конечно, нашли. Реликтовое излучение — это «остывший» свет горячей плазмы, который перестал взаимодействовать с космической средой, когда возраст Вселенной составлял всего 380 тысяч лет.
Однако стоит отметить, что понятие «границ Вселенной» может быть не совсем корректным, поскольку само пространство и время на самом деле могут быть не такими, как мы привыкли их понимать. И размер вселенной из-за непостоянства её пространства-времени зависит от того, какое определение расстояния принять. Сопутствующее расстояние до самого удалённого наблюдаемого объекта составляет около 14 миллиардов парсеков эквивалентно 46 миллиардам световых лет во всех направлениях. Художественное изображение Наблюдаемой Вселенной в логарифмическом масштабе. В центре Солнечная система, внутренние и внешние планеты, пояс Койпера, облако Оорта, Альфа Центавра, рукав Персея, галактика Млечный Путь, галактика Андромеды, соседние и дальние галактики, крупномасштабная структура Вселенной и реликтовое излучение. Важно отметить, что свет от самых дальних наблюдаемых объектов вскоре после Большого взрыва, дошёл до нас всего за 13,8 миллиарда световых лет, что значительно меньше, чем сопутствующее расстояние до этих объектов, равное 46 миллиардам световых лет, опять же из-за расширения Вселенной. Эта вертикально ориентированная логарифмическая карта Вселенной охватывает почти 20 порядков величины, уводя нас от планеты Земля к краю видимой Вселенной. Каждая большая отметка на шкале справа соответствует увеличению шкалы расстояний в 10 раз. Следовательно, при движении в любом направлении рано или поздно вы вернётесь на исходную точку. В таком случае Вселенная может быть конечной, но без определенных границ. Открытая Вселенная: В этой модели Вселенная расширяется вечно, и пространство беспредельно. Здесь нет определённых границ, и Вселенная действительно бесконечна. Плоская Вселенная: В этой модели Вселенная имеет плоскую геометрию, а её размеры могут быть ограниченными, но опять-таки без определённых границ. В целом, сегодня «границу» наблюдаемой Вселенной можно установить на отметке в 13,8 миллиарда световых лет.
М-теория – модель Вселенной
Почему энтропия Вселенной растет? Энтропия Вселенной будет продолжать расти, но что именно приводит к этому росту? Остаточные уровни излучения после Большого взрыва, ядерный синтез в звездах... Существует множество процессов, которые поддерживают поток энергии, но считается, что основной вклад в это вносят черные дыры из-за огромного количества частиц, которые они содержат. Черные дыры обладают огромной концентрацией массы, которая обеспечивает им исключительно сильное гравитационное поле. Поэтому они допускают множественность микросостояний.
В связи с этим Стивен Хокинг предположил, что черные дыры выделяют тепловое излучение вблизи своих горизонтов событий. Это излучение Хокинга может привести к потере массы и окончательному испарению черных дыр. Поэтому они будут набирать все большую массу и сливаться с другими черными дырами, превращаясь в сверхмассивные чёрные дыры. А когда они в конце концов распадутся, излучение Хокинга, создаваемое распадающимися чёрными дырами, будет иметь такое же количество возможных состояний, как и сама ранее существовавшая черная дыра. Согласно этой точке зрения, ранняя Вселенная имела низкую энтропию из-за меньшего количества или гораздо меньших размеров черных дыр.
Существует ли предел энтропии во Вселенной? Как бы мы ни говорили о тенденции к увеличению энтропии, законы термодинамики также подразумевают состояние максимальной энтропии. В повседневной жизни мы можем наблюдать это, когда наш кофе остывает в чашке. Когда кофе достигает комнатной температуры, это означает, что он находится в тепловом равновесии с окружающей средой. В кипящей воде, используемой для приготовления кофе, было много возбужденных атомов, но они замедлились и в конце концов достигли максимальной энтропии для данной системы.
Термодинамическое равновесие - это стабильное состояние, которое не обратимо без "помощи" - поступления энергии. Кофе нужно было бы подогреть, добавив энергию, например, поставив его на плиту или в микроволновую печь. Однако у нас нет никакого способа подать энергию во Вселенную после того, как она достигнет теплового равновесия. В конце концов, повсюду будут достигнуты одни и те же значения. При постоянной, стабильной температуре во всем космосе больше не останется энергии для совершения работы, так как энтропия достигнет максимального уровня.
Все эти предположения составляют теорию тепловой смерти Вселенной. Эта теория также известна под названием "Большой заморозки", поскольку в этом сценарии энтропия Вселенной будет постоянно возрастать, пока не достигнет максимального значения. В этот роковой момент все тепло в нашей Вселенной будет распределено абсолютно равномерно, не оставляя места для полезной энергии. Однако это лишь одна из теорий о конце света.
По этой же причине у далеких галактик больше наблюдаемое астрономами красное смещение. Помимо проблемы расширения Вселенной модель Ломброзье дает ответ и на другие важные проблемы космологии. Например, темной материи: колебания поля ведут себя как так называемое поле аксионов, гипотетических частиц, которые считают кандидатами на роль темной материи. Также флуктуации снимают проблему темной энергии, «в которой теперь нет необходимости». Проанализировав данные, собранные за 30 лет работы этого космического телескопа, они максимально точно рассчитали скорость расширения Вселенной. Также по теме.
Значения постоянной Хаббла и параметра S8, полученные с использованием нечастиц, согласуются друг с другом, в отличие от значений, рассчитанных с использованием стандартной космологической модели. На данный момент нет эмпирических доказательств, подтверждающих эту теорию. Однако авторы уверены, что в ближайшее десятилетие точность астрономических измерений повысится настолько, что можно будет определить, верно ли их предположение. Пока ученые хотят проверить теорию с помощью ускорителя частиц. Другая теория предполагает, что мир темной материи — зеркало нашей Вселенной, но с другими правилами. Объяснили , что это значит.
Но что это? С тех пор, как в 1915 году была сформулирована общая теория относительности Эйнштейна, каждый физик-теоретик мечтал примирить наше понимание бесконечно малого мира атомов и частиц с бесконечно большим масштабом космоса. Если последнее отлично описывается уравнениями Эйнштейна, первое с необычайной точностью прогнозируется так называемой Стандартной моделью фундаментальных взаимодействий. Наше нынешнее понимание состоит в том, что взаимодействие между физическими объектами описывается четырьмя фундаментальными силами. Две из них — гравитация и электромагнетизм — проявляются для нас на макроскопическом уровне, мы имеем с ними дело каждый день. Остальные две — слабое и сильное взаимодействие — проявляются на очень малых масштабах и только когда мы имеем дело с субатомными процессами. Стандартная модель фундаментальных взаимодействий обеспечивает единую структуру для трех из этих сил, но гравитация никак не хочет вписываться в эту картину. Несмотря на точное описание крупномасштабных явлений, таких как поведение планеты на орбите или динамика галактик, общая теория относительности перестает работать на очень коротких дистанциях. Согласно Стандартной модели, все силы опосредуются определенными частицами. В случае с гравитацией работу выполняет гравитон. Но когда мы пытаемся рассчитать взаимодействия этих гравитонов, появляются бессмысленные бесконечности в уравнениях. Полноценная теория гравитации должна быть рабочей в любых масштабах и принимать во внимание квантовую природу фундаментальных частиц.
Хокинг, математика и струны: три ключевых теории о параллельных мирах
Вселенная обладает определенным количеством энергии, но, когда эта энергия будет израсходована, согласно теории, Вселенная станет постепенно замедляться. Об основных теориях смерти Вселенной рассказал главный научный сотрудник института ядерных исследований Дмитрий Горбунов. Устройство мироздания: самые необычные концепции Вселенной. Современное изучение эволюции Вселенной невозможно без согласования его с квантовой теорией. Конечно, это описание Мироздания является очень упрощённым, можно сказать, что это – «Мироздание для чайников», которыми мы все с вами пока ещё являемся.
Стивен Хокинг надеялся, что M-теория объяснит Вселенную. Что это за теория?
В своей основе Теория струн отрицает и утверждает, что Вселенная существовала всегда. Международная команда физиков по итогам нового исследования предложила расширенную теорию о рождении Вселенной. Чтобы понять основную идею М-теории, нужно вернуться в 1970-е годы, когда ученые поняли, что вместо того, чтобы описывать вселенную, основываясь на точечных частицах, их лучше было бы описывать в виде осциллирующих струн (энергетических трубочек). Современное изучение эволюции Вселенной невозможно без согласования его с квантовой теорией. В статье рассказывается о Вселенной, теориях ее происхождения, свойствах. В рамках общей теории относительности и удовлетворяющей ее уравнениям космологической модели, называемой Вселенной Фридмана, для такого ускорения требуется экзотический источник, называемый сейчас темной энергией.
Теория мультивселенной на доступном языке
Рассматриваем эту и другие теории об альтернативных вселенных Параллельные вселенные — это миры, которые гипотетически существуют одновременно с нашим, но не обязательно похожи на него. Есть предположения, что там действуют другие законы природы или события принимают альтернативные исходы: если в нашем мире подброшенная монета упала орлом вверх, то в другой реальности — решкой. Научные гипотезы, содержащие конкретные обоснования существования параллельных вселенных, появились только в XX веке, но философы рассуждали на эту тему еще в античности. В V веке до нашей эры в Древней Греции возникла теория атомизма. Согласно этой теории любая материя состоит из химически неделимых частиц — атомов, хаотичное столкновение которых образует параллельные миры. Философ Хрисипп, живший в III веке до нашей эры, предполагал, что Вселенная постоянно умирает и возрождается, то есть одновременно существует бесконечное множество ее состояний.
Первым физиком, который высказал предположение о существовании параллельных реальностей, стал австрийский ученый Эрвин Шредингер. В 1952 году в Дублине он прочел лекцию по квантовой механике и ввел понятие суперпозиции — явления, при котором частица одновременно находится в нескольких разных состояниях. Позже идею о мультивселенных стали использовать писатели-фантасты. Одна из первых книг на эту тему — роман Майкла Муркока «Расколотые миры» 1963. Чтобы разобраться, могут ли параллельные миры существовать на самом деле, а не только в литературе и кино, мы рассмотрели основные теории и поговорили с российскими физиками.
С помощью квантовой механики ученые пытались объяснить, как мир мог появиться из ничего и что было до Планковской эпохи — самого раннего этапа в его развитии. Стивен Хокинг посвятил почти всю свою научную карьеру космологии — разделу астрономии, изучающему появление и эволюцию Вселенной. Помимо исследовательских работ, он выпустил несколько научно-популярных книг на эту тему — «Краткая история времени», «Черные дыры и молодые вселенные», «Мир в ореховой скорлупке». Согласно теории Хартла — Хокинга изначально наш мир находился в космологической сингулярности. Это состояние, для которого характерны бесконечно высокие плотность и температура вещества.
В результате Большого взрыва Вселенная расширилась, образовались галактики, звезды, планеты. Она продолжает безгранично расширяться до сих пор. Описывая мир, Хокинг и Хартл рассматривали Вселенную как квантовую систему, которая одновременно находится в бесконечном множестве состояний. Наша реальность — лишь одно из них. Помимо нее существуют параллельные миры, которые отображают все возможные исходы любых происходивших событий.
Футурология Нырнул и исчез: что такое кротовые норы и почему их до сих пор не нашли Идея, согласно которой система может находиться в нескольких состояниях в одно и то же время, объясняется мысленным экспериментом Эрвина Шредингера — одного из основателей квантовой механики. Ученый привел пример с кошкой в непрозрачном ящике рядом с атомом радиоактивного вещества, который с одной и той же вероятностью может распасться или не распасться, и устройством, которое убивает или не убивает животное в зависимости от состояния частицы. Для наблюдателя, пока тот не откроет ящик, кошка будет в равной степени живой и мертвой, то есть одновременно находиться в двух состояниях.
В случае с гравитацией работу выполняет гравитон. Но когда мы пытаемся рассчитать взаимодействия этих гравитонов, появляются бессмысленные бесконечности в уравнениях. Полноценная теория гравитации должна быть рабочей в любых масштабах и принимать во внимание квантовую природу фундаментальных частиц. Это позволило бы уместить гравитацию в объединенной структуре с тремя другими фундаментальными взаимодействиями, тем самым создав пресловутую теорию всего.
Конечно, с тех пор, как умер Альберт Эйнштейн в 1955 году, был проделан значительный прогресс в этой области. Наш лучший кандидат сегодня носит имя M-теории. Революция струн Чтобы понять основную идею М-теории, нужно вернуться в 1970-е годы, когда ученые поняли, что вместо того, чтобы описывать вселенную, основываясь на точечных частицах, их лучше было бы описывать в виде осциллирующих струн энергетических трубочек. Новый способ осмысления фундаментальных составляющих природы привел к решению многих теоретических проблем. Прежде всего, отдельное колебание струны можно интерпретировать как гравитон. И в отличие от стандартной теории гравитации, теория струн может описывать его взаимодействия математически и не получать странных бесконечностей. Значит, гравитацию можно будет включить в объединенную структуру.
После этого волнительного открытия физики-теоретики приложили много усилий, чтобы осознать его последствия.
Однако после этого момента Вселенная погрузилась во тьму, так как еще не образовались ни звезды, ни какие-либо другие яркие объекты. Примерно через 400 млн лет Вселенная начала выходить из космических темных веков в эпоху реионизации. За это время, длившееся более полумиллиарда лет, сгустков газа разрушилось достаточно, чтобы образовались первые звезды и галактики, чей энергичный ультрафиолетовый свет ионизировал и уничтожил большую часть нейтрального водорода. Хотя расширение Вселенной постепенно замедлялось по мере того, как материя притягивалась друг к другу под действием гравитации, примерно через 5 или 6 млрд лет после Большого взрыва, по данным НАСА, таинственная сила темная энергия , начала ускорять расширение Вселенной. Считается, что это процесс продолжается и сегодня. Доказательства расширения и космологическая постоянная Ученые знают, что Вселенная расширяется из-за красного смещения, растяжения длины волны света в сторону более красного конца спектра по мере того, как излучающий его объект удаляется от нас. У далеких галактик красное смещение больше, чем у ближайших к Земле. Это позволяет предположить, что эти галактики удаляются от нас все дальше и дальше.
Совсем недавно ученые нашли доказательства того, что расширение Вселенной не фиксировано, а на самом деле ускоряется. Для этого явления есть термин, известный как космологическая постоянная или лямбда. В чем проблема? Космологическая постоянная была головной болью для космологов, потому что предсказания ее значения, сделанные физикой элементарных частиц, отличаются от реальных наблюдений на 120 порядков.
Впрочем, в этом месте каждый сможет найти пример на свой вкус.
Однако не все путешествуют в мультивселенные теми тропами, которые наметили Хокинг и Хартл. Нередко в фильмах звучат и загадочные разговоры о так называемых других измерениях. Речь о том, что, согласно общей теории относительности, вселенная включает в себя 4 измерения: длину, ширину, глубину и время. Но в 1970-м сразу несколько ученых Йоитиро Намбу, Хольгер Нильсен и Леонард Сасскинд независимо друг от друга выдвинули теорию, что не все элементарные частицы можно считать точками, а некоторые, самые мельчайшие из них, можно рассматривать как тонкие протяженные нити. Впоследствии они получили название квантовых струн, и струны эти колеблются с разной частотой, задавая свойства материи.
Так было обнаружено, что измерений вовсе не 4, их может быть 6, 10 и даже 26, просто ощущаем в нашей реальности мы только 4. И вот в этих невидимых измерениях опять же может прятаться вожделенная параллельная, невидимая нашему глазу вселенная. Та самая, в которой Мэттью МакКонахи передавал послание своей дочери в «Интерстелларе». Кадр из фильма «Интерстеллар» реж. Кристофер Нолан, 2014 В 2010-е этот поезд разогнался до максимальных мощностей.
Кинематограф, кажется, всё больше уставал быть зеркалом нашей реальности и всё больше стремился быть его идеальным аватаром. Пока постепенно не стал тем самым альтернативным миром, параллельной вселенной, в которой возможно всё везде и сразу. Первые впечатляющие шаги при этом были сделаны в триллерах, взять хотя бы «Малхолланд драйв» Дэвида Линча или «Связь» Джеймса Уорда Биркита. В первом Линч, кажется, проницательно разглядел эту родовую определяющую связь между параллельными вселенными, в которых возможно всё, и миром Голливуда в котором также возможно всё.
Введение в M-теорию
Судьба Вселенной сильно зависит от фактора неизвестного значения — Ω, меры плотности материи и энергии во всем космосе. Согласно теории, до этого Вселенная была очень крошечной, очень горячей, плотной точкой, похожей на сингулярность, из которой возникло все, что мы видим вокруг себя. ТЕОРИЯ СТРУН На сегодняшний день главной и единственной теорией, которая может объяснить все многообразие сил, организующих Вселенную, является струнная теория. и новая теория квантовой гравитации показывает, как это может работать.
Новая теория Вселенной и психики
А все, что нужно для ее появления — это внимание наблюдателя. Вот из такого пространства вариантов мы и выбираем свою собственную реальность и те события, из которых состоит наша жизнь. Человеку свойственно зацикливаться на своих проблемах, фокусируя на них внимание, от чего они только усиливаются. При этом, как утверждает квантовая физика, все возможности существуют в один момент, необходимо лишь выбрать нужную. То есть — сместить фокус внимания. Человек как квантовый наблюдатель может кардинально изменить «материю» своей жизни. Помните — «где внимание, там и энергия»! Это основной закон не только с точки зрения физики, но и эзотерики.
Это дает ключ к управлению своими состояниями, окружающей реальностью и событиями. Так, чтобы заставить исчезнуть что-то нежелательное, надо перестать это наблюдать и направлять туда энергию. Направляйте свое внимание на планы и возможности, и энергия отправится туда, материализуя эти возможности. Управляя своим вниманием, вы управляете своей жизнью! Эффект плацебо — не фантазия, а квантовая реальность. И самое время начать пользоваться этими знаниями.
Самолеты летают, поезда ходят, планеты крутятся, где-то всегда что-то происходит. Людям всегда было интересно знать один сложный ответ на простой вопрос.
Как же все начиналось и как это мы докатились до того, что есть? Иными словами - как родилась Вселенная? Итак, вот они - разные версии и модели происхождения Вселенной. Креационизм: все создал Господь Бог Креационизм Среди всех теорий о происхождении Вселенной эта появилась самой первой. Очень хорошая и удобная версия, которая, пожалуй, будет иметь актуальность всегда. Кстати, многие ученые физики, несмотря на то что наука и религия часто представляются понятиями противоположными, верили в Бога. Например, Альберт Эйнштейн говорил: «Каждый серьезный естествоиспытатель должен быть каким-то образом человеком религиозным. Иначе он не способен себе представить, что те невероятно тонкие взаимозависимости, которые он наблюдает, выдуманы не им.
В бесконечном универсуме обнаруживается деятельность бесконечно совершенного Разума. Обычное представление обо мне, как об атеисте — большое заблуждение.
Для таких вымышленных миров физики могут описывать процессы при любых энергиях, включая и формирование и испарение чёрных дыр. Эта простая последовательность событий привела большинство экспертов к выводу о том, что М-теория является ведущим кандидатом на ТВ, даже несмотря на то, что её точное определение во Вселенной, похожей на нашу, остаётся неизвестным. Корректна ли теория — вопрос отдельный. Предлагаемые ею струны — как и дополнительные свёрнутые измерения, в которых эти струны должны вибрировать — в 10 миллионов миллиардов раз меньше разрешения таких экспериментов, как Большой адронный коллайдер. А некоторых макроскопических признаков теории, которые можно было бы уже увидеть, вроде космических струн или суперсимметрии, обнаружено не было. У других же версий ТВ наблюдается множество различных технических проблем, и ни одна из них пока не повторила математической непротиворечивости теории струн — как расчёт такого, например, процесса, как рассеяние гравитонов друг на друге.
Согласно Симмонсу-Даффину, ни один из соперников не смог закончить первый шаг, или первую «квантовую коррекцию» этого вычисления. Один философ даже утверждал, что статус теории струн, как единственной из известных непротиворечивых теорий, считается доказательством её истинности.
Очень слабое взаимодействие нечастиц с «обычной» материей, предсказываемое всеми теоретическими моделями вещества, делает их отличным кандидатом на роль темной энергии. Значения постоянной Хаббла и параметра S8, полученные с использованием нечастиц, согласуются друг с другом, в отличие от значений, рассчитанных с использованием стандартной космологической модели. На данный момент нет эмпирических доказательств, подтверждающих эту теорию. Однако авторы уверены, что в ближайшее десятилетие точность астрономических измерений повысится настолько, что можно будет определить, верно ли их предположение. Пока ученые хотят проверить теорию с помощью ускорителя частиц.
Другая теория предполагает, что мир темной материи — зеркало нашей Вселенной, но с другими правилами. Объяснили , что это значит.