ТЕОРИЯ СТРУН На сегодняшний день главной и единственной теорией, которая может объяснить все многообразие сил, организующих Вселенную, является струнная теория.
Теория суперструн популярным языком для чайников
| Теории происхождения Вселенной и ее модели | Теория струн предполагает, что в нашей Вселенной существует гораздо больше измерений, чем четыре нам привычные: три пространственных плюс время. |
| Астрономы оказались на пороге открытия неразгаданных тайн Вселенной: «Огромная новость» | Ты узнаешь о законах энергии Вселенной и сможете понять, как использовать эти законы в своей жизни. |
| 5 тайн строения Вселенной, которые ученые до сих пор не могут разгадать | Расширение Вселенной может быть вызвано загадочной формой материи, называемой «нечастицами», которая не подчиняется законам физики. |
| Стивен Хокинг надеялся, что M-теория объяснит Вселенную. Что это за теория? - | Что включает понятие «законы Вселенной» и какие из них оказывают сильное влияние на жизнь людей? |
60 удивительных фактов о Вселенной, которые вы должны знать
Правда, были попытки разработать универсальную теорию, чтобы можно было проверять ее практически. Но чтобы это случилось, ее нужно сделать настолько упрощенной, чтобы она доходила до нашего уровня восприятия реальности. Тогда идея проверки полностью лишается смысла. Основные критерии и понятия теории струн Теория относительности говорит о том, что наша Вселенная — это плоскость, а квантовая механика заявляет, что на микроуровне происходит бесконечное движение, из-за которого искривляется пространство.
А теория струн пытается соединить эти два предположения, и в соответствии с ней, элементарные частицы представляются в виде специальных компонентов в составе каждого атома — оригинальных струн, являющихся своеобразными ультрамикроскопическими волокнами. Элементарные частицы при этом обладают свойствами, которые объясняет резонансное колебание образующих эти частицы волокон. Подобными типами волокон осуществляются вибрации в бесконечном количестве.
Для более точного понимания сути, простой обыватель может представить себе струны обычных музыкальных инструментов, которые могут в разное время натягиваться, успешно сворачиваться, постоянно вибрировать. Такими же свойствами обладают нити, взаимодействующие друг с другом при определенных вибрациях. Сворачиваясь в стандартные петли, нити образуют более крупные разновидности частиц — кварки, электроны, чья масса уже будет напрямую зависеть от уровня натянутости и частоты вибрации волокон.
Так что энергию струн соотносят именно с этими критериями. Масса элементарных частиц будет выше при большем количестве излучаемой энергии. Насущные проблемы теории струн При изучении теории струн ученые многих стран периодически сталкивались с целым рядом проблем и нерешаемых вопросов.
Самым важным моментом можно считать недостаток математических формул, поэтому придать теории завершенный вид специалистам пока не удается. Второй существенной проблемой является подтверждение сутью теории наличия 10-ти измерений, когда на самом деле ощутить мы можем всего 4 из них. Предположительно остальные 6 из них существуют в скрученном состоянии, и в реальном времени ощутить их не представляется возможным.
Поэтому, хотя опровержение теории в корне невозможно, экспериментальное подтверждение пока тоже представляется довольно затруднительным. При этом исследование теории струн стало явным толчком для развития оригинальных математических конструкций, а также топологии. Физика с ее теоретическими направлениями довольно прочно укоренилась в математике также с помощью изучаемой теории.
Более того, сущность современной квантовой гравитации и материи смогли досконально понять, начав изучать гораздо глубже, чем было возможно до этого. Поэтому исследования теории струн продолжаются непрерывно, а результатом многочисленных экспериментов, включая испытания на Большом адронном коллайдере, могут стать недостающие понятия и элементы. В этом случае физическая теория будет абсолютно доказанным и общепринятым явлением.
Теория относительности представляет Вселенную «плоской», но квантовая механика утверждает, что на микроуровне происходит бесконечное движение, искривляющее пространство. Теория струн объединяет эти идеи и представляет микрочастицы как следствие объединения тончайших одномерных струн, которые будут иметь вид точечных микрочастиц, следовательно, не могут наблюдаться экспериментально. Данная гипотеза позволяет представить элементарные частицы, составляющие атом из ультрамикроскопических волокон, называемых струнами.
Все свойства элементарных частиц объясняются резонансным колебанием волокон, их образующих. Эти волокна могут совершать бесконечное множество вариантов вибраций. Данная теория предполагает объединение идей квантовой механики и теории относительности.
Но из-за наличия множества проблем в подтверждении мыслей заложенных в ее основе большая часть современных ученых считают, что предложенные идеи не более чем самая обыкновенная профанация или другими словами — теория струн для чайников, то есть для людей, которые совершенно не разбираются в науке и строении окружающего мира. Свойства ультрамикроскопических волокон Чтобы понять их суть, можно представить струны музыкальных инструментов — они могут вибрировать, изгибаться, сворачиваться. Тоже происходит и с этими нитями, которые издавая определенные вибрации, взаимодействуют друг с другом, сворачиваются в петли и образуют более крупные частицы электроны, кварки , масса которых зависит от частоты вибрации волокон и их натянутости — эти показатели определяют энергию струн.
Чем больше излучаемая энергия, тем выше масса элементарной частицы. Инфляционная теория и струны Согласно инфляционной гипотезе, Вселенная была создана благодаря расширению микро пространства, размером в струну длина Планка. По мере увеличения этой области растягивались и так называемые ультрамикроскопические волокна, теперь их длина соизмерима с размерами Вселенной.
Они точно так же взаимодействуют между собой и производят те же вибрации и колебания. Выглядит это как производимый ими эффект гравитационных линз, искажающих лучи света дальних галактик. А продольные колебания порождают гравитационное излучение.
Математическая несостоятельность и другие проблемы Одной из проблем считается математическая несостоятельность теории — физикам, изучающим ее, не хватает формул для приведения ее в завершенный вид. А вторая заключается в том, что данная теория полагает, о существовании 10 измерений, но мы ощущаем всего 4 — высота, ширина, длина и время. Ученые предполагают, что остальные 6 — в скрученном состоянии, наличие которых не ощущается в реальном времени.
Также проблемой является не возможность экспериментального подтверждения этой теории, но и опровергнуть ее никто не может. Приходила ли вам в голову мысль, что вселенная похожа на виолончель? Правильно - не приходила.
Потому что вселенная не похожа на виолончель. Но это не означает, что у нее нет струн. Конечно, струны мироздания едва ли похожи на те, которые мы себе представляем.
Эти нити похожи, скорее, на крошечные "Резинки", способные извиваться, растягиваться и сжиматься на все лады. Все это, однако, не означает, что на них нельзя "Сыграть" симфонию вселенной, ведь из этих "нитей", по мнению струнных теоретиков, состоит все сущее. Противоречие физики.
Во второй половине XIX века физикам казалось, что ничего серьезного в их науке открыть больше нельзя. Беда, как и водится, случилась из-за ерунды - одного из мелких "Облачков", еще остававшихся на чистом, понятном небе науки. А именно - при расчете энергии излучения абсолютно черного тела гипотетическое тело, которое при любой температуре полностью поглощает падающее на него излучение, независимо от длины волны - NS.
Существует лишь некая вероятность нахождения частицы во множестве областей пространства - времени. Частицы на субатомном уровне словно "Размазаны" по пространству. Мало этого, не определен и сам "Статус" частиц: в одних случаях они ведут себя как волны, в других - проявляют свойства частиц.
В общей теории относительности, словно в государстве с противоположными законами, дело обстоит принципиально иначе. Пространство представляется похожим на батут - гладкую ткань, которую могут изгибать и растягивать объекты, обладающие массой. Они создают деформации пространства - времени - то, что мы ощущаем как гравитацию.
Стоит ли говорить, что стройная, правильная и предсказуемая общая теория относительности находится в неразрешимом конфликте с "Взбалмошной Хулиганкой" - квантовой механикой, и, как следствие, макромир не может "помириться" с микромиром. Теория всего. Теория струн воплощает мечту всех физиков по объединению двух, в корне противоречащих друг другу ото и квантовой механики, мечту, которая до конца дней не давала покоя величайшему "Цыгану и Бродяге" Альберту Эйнштейну.
Может быть - даже единым законом, который объединяет все виды энергии, частиц и взаимодействий в какой-нибудь элегантной формуле. Ото описывает одну из самых известных сил вселенной - гравитацию. Впоследствии к ним добавилось и сильное ядерное взаимодействие - но вот гравитация к ним не присоединяется никак.
Теория струн - одна из самых серьезных кандидаток на то, чтобы соединить все четыре силы, а, значит, объять все явления во вселенной - недаром ее еще называют "Теорией Всего". Вначале был миф. До сих пор далеко не все физики пребывают в восторге от теории струн.
Само ее рождение - легенда. В конце 1960-х годов молодой итальянский физик - теоретик Габриэле венециано искал уравнения, которые смогли бы объяснить сильные ядерные взаимодействия - чрезвычайно мощный "Клей", который скрепляет ядра атомов, связывая воедино протоны и нейтроны. Согласно легенде, как-то он случайно наткнулся на пыльную книгу по истории математики, в которой нашел уравнение двухсотлетней давности, впервые записанное швейцарским математиком Леонардом Эйлером.
Каково же было удивление венециано, когда он обнаружил, что уравнение Эйлера, которое долгое время считали ничем иным, как математической диковинкой, описывает это сильное взаимодействие. Уравнение, вероятно, стало результатом долгих лет работы венециано, а случай лишь помог сделать первый шаг к открытию теории струн. Уравнение Эйлера, чудесным образом объяснившее сильное взаимодействие, обрело новую жизнь.
В конце концов, оно попалось на глаза молодому американскому физику - теоретику Леонарду сасскинду, который увидел, что в первую очередь формула описывала частицы, которые не имели внутренней структуры и могли вибрировать. Сасскинд понял - формула описывает нить, которая подобна упругой резинке. Описав свое открытие, сасскинд представил революционную идею струн.
Стандартная модель. В то время общепринятая наука представляла частицы точками, а не струнами. Выяснилось, что вселенная намного богаче, чем это можно было себе представить.
Это был настоящий "Демографический Взрыв" элементарных частиц.
Это означает, что существует бесконечно много параллельных вселенных: космические участки, точно такие же, как наши с нашими альтер эго. Что ждет Вселенную в будущем?
Если темной энергии не существует, такая Вселенная перестанет расширяться и вместо этого начнет сжиматься, в конечном итоге схлопываясь в событии, получившем название «Большое сжатие». Если Вселенная закрыта, но темная энергия есть, сферическая Вселенная будет расширяться вечно. В таком случае ее окончательная судьба — это Большое замораживание, за которым следует Большой разрыв: сначала внешнее ускорение Вселенной разорвет галактики и звезды на части, оставив всю материю холодной и одинокой.
Затем ускорение станет настолько сильным, что пересилит действие сил, удерживающих атомы вместе, и все разорвется на части. Если темная энергия существует, плоская Вселенная в конечном счете подвергнется безудержному расширению, ведущему к Большому разрыву. Независимо от того, как это происходит, Вселенная умирает, и этот факт подробно обсуждался астрофизиком Полом Саттером.
Что находится внутри черной дыры? Согласно современным теориям, если вы бросите что-то в черную дыру, мы никогда не узнаем, что с ним случится. Это потому, что гравитация черной дыры настолько сильна, что ее скорость удаления выше скорости света, а свет — самое быстрое в мире явление.
Однако раздел науки под названием квантовая механика утверждает, что квантовая информация уничтожена быть не может.
Но, увы, в «родильном доме» новых частиц ученые так и не смогли отыскать ответ на вопрос — зачем их так много и откуда они берутся? Это подтолкнуло физиков к необычному и потрясающему предсказанию — они поняли, что силы, действующие в природе, также можно объяснить с помощью частиц. То есть существуют частицы материи, а есть частицы-переносчики взаимодействий. Таковым, например, является фотон — частица света. Ученые предсказывали, что именно этот обмен частицами-переносчиками — есть не что иное, как то, что мы воспринимаем как силу. Это подтвердилось экспериментами. Так физикам удалось приблизиться к мечте Эйнштейна по объединению сил.
А если вернуться во времени еще дальше, то электрослабое взаимодействие соединилось бы с сильным в одну суммарную «суперсилу». Несмотря на то, что все это еще ждет своих доказательств, квантовая механика вдруг объяснила, как три из четырех сил взаимодействуют на субатомном уровне. Причем объяснила красиво и непротиворечиво. Эта стройная картина взаимодействий, в конечном счете, получила название Стандартной модели. Но, увы, и в этой совершенной теории была одна большая проблема — она не включала в себя самую известную силу макроуровня — гравитацию. Гравитон Для не успевшей «расцвести» теории струн наступила «осень», уж слишком много проблем она содержала с самого рождения. Например, выкладки теории предсказали существование частиц, которых, как точно установили вскоре, не существует. Это так называемый тахион — частица, которая движется в вакууме быстрее света.
Помимо прочего выяснилось, что теория требует целых 10 измерений. Неудивительно, что это очень смущало физиков, ведь это очевидно больше, чем то, что мы видим. К 1973 году только несколько молодых физиков все еще боролись с загадочными выкладками теории струн. Одним из них был американский физик-теоретик Джон Шварц. В течение четырех лет Шварц пытался приручить непослушные уравнения, но без толку. Помимо других проблем, одно из этих уравнений упорно описывало таинственную частицу, которая не имела массы и не наблюдалась в природе. Ученый уже решил забросить свое гиблое дело, и тут его осенило — может быть, уравнения теории струн описывают, в том числе, и гравитацию? Впрочем, это подразумевало пересмотр размеров главных «героев» теории — струн.
Предположив, что струны в миллиарды и миллиарды раз меньше атома, «струнщики» превратили недостаток теории в ее достоинство. Таинственная частица, от которой Джон Шварц так настойчиво пытался избавиться, теперь выступала в качестве гравитона — частицы, которую долго искали и которая позволила бы перенести гравитацию на квантовый уровень. Именно так теория струн дополнила пазл гравитацией, отсутствующей в Стандартной модели. Но, увы, даже на это открытие научное сообщество никак не отреагировало. Теория струн оставалась на грани выживания. Но Шварца это не остановило. Присоединиться к его поискам захотел только один ученый, готовый рискнуть своей карьерой ради таинственных струн — Майкл Грин. Субатомные матрешки Несмотря ни на что, в начале 1980?
Шварц и Грин принялись за их устранение. И усилия их не прошли даром: ученые сумели устранить некоторые противоречия теории. Меньше чем за год число струнных теоретиков подпрыгнуло до сотен человек. Именно тогда теорию струн наградили титулом Теории Всего. Новая теория, казалось, способна описать все составляющие мироздания. И вот эти составляющие. Каждый атом, как известно, состоит из еще меньших частиц — электронов, которые кружатся вокруг ядра, состоящего из протонов и нейтронов. Протоны и нейтроны, в свою очередь, состоят из еще меньших частиц — кварков.
Но теория струн утверждает, что на кварках дело не заканчивается. Кварки состоят из крошечных извивающихся нитей энергии, которые напоминают струны. Каждая из таких струн невообразимо мала. Мала настолько, что если бы атом был увеличен до размеров Солнечной системы, струна была бы размером с дерево. Так же, как различные колебания струны виолончели создают то, что мы слышим, как разные музыкальные ноты, различные способы моды вибрации струны придают частицам их уникальные свойства — массу, заряд и прочее. Знаете, чем, условно говоря, отличаются протоны в кончике вашего ногтя от пока не открытого гравитона? Только набором крошечных струн, которые их составляют, и тем, как эти струны колеблются. Конечно, все это более чем удивительно.
Еще со времен Древней Греции физики привыкли к тому, что все в этом мире состоит из чего-то вроде шаров, крошечных частиц. И вот, не успев привыкнуть к алогичному поведению этих шаров, вытекающему из квантовой механики, им предлагается вовсе оставить парадигму и оперировать какими-то обрезками спагетти... Пятое измерение Хотя многие ученые называют теорию струн триумфом математики, некоторые проблемы у нее все же остаются — прежде всего, отсутствие какой-либо возможности в ближайшее время проверить ее экспериментально. Ни один инструмент в мире, ни существующий, ни способный появиться в перспективе, «увидеть» струны неспособен. Поэтому некоторые ученые, кстати, даже задаются вопросом: теория струн — это теория физики или философии?.. Правда, видеть струны «воочию» вовсе не обязательно. Для доказательства теории струн требуется, скорее, другое — то, что звучит как научная фантастика — подтверждение существования дополнительных измерений пространства. О чем идет речь?
Все мы привыкли к трем измерениям пространства и одному — времени. Но теория струн предсказывает наличие и других — дополнительных — измерений. Но начнем по порядку. На самом деле, идея о существовании других измерений возникла почти сто лет назад. Пришла она в голову никому не известному тогда немецкому математику Теодору Калуца в 1919 году. Он предположил возможность наличия в нашей Вселенной еще одного измерения, которое мы не видим. Об этой идее узнал Альберт Эйнштейн, и сначала она ему очень понравилась. Позже, однако, он засомневался в ее правильности, и задержал публикацию Калуцы на целых два года.
В конечном счете, правда, статья все-таки была опубликована, а дополнительное измерение стало своеобразным увлечением гения физики. Как известно, Эйнштейн показал, что гравитация есть не что иное, как деформация измерений пространства-времени. Калуца предположил, что электромагнетизм тоже может быть рябью. Почему же мы ее не наблюдаем? Калуца нашел ответ на этот вопрос — рябь электромагнетизма может существовать в дополнительном, скрытом измерении. Но где оно? Ответ на этот вопрос дал шведский физик Оскар Клейн, который предположил, что пятое измерение Калуцы свернуто в миллиарды раз сильнее, чем размеры одного атома, поэтому мы и не можем его видеть. Идея о существовании этого крошечного измерения, которое находится повсюду вокруг нас, и лежит в основе теории струн.
Одна из предполагаемых форм дополнительных закрученных измерений. Внутри каждой из таких форм вибрирует и движется струна — основной компонент Вселенной. Все они имеют очень закрученную и искривленную сложную форму. И все — невообразимо малы. Каким же образом эти крошечные измерения могут оказывать влияние на наш большой мир? Согласно теории струн, решающее: для нее все определяет форма. Когда на саксофоне вы нажимаете разные клавиши, вы получаете и разные звуки. Это происходит потому, что при нажатии той или иной клавиши или их комбинации, вы меняете форму пространства в музыкальном инструменте, где циркулирует воздух.
Благодаря этому и рождаются разные звуки.
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. В то время ее фоновая температура достигала 3000 К температура реликтового излучения сейчас — 2,7 К.
Вещество тогда было распределено в основном равномерно, поэтому присутствие неоднородностей на карте реликтового излучения может очень много рассказать об эволюции нашего мира. Понятно, что обычная и тёмная материя по-разному взаимодействуют с реликтовым излучением. Взаимодействие с ним обычной материи проявляется колебаниями в частотах акустического диапазона — они прекрасно видны на графиках, где показана зависимость температуры космической среды от плотности. Тёмная материя никак не влияет на температуру, но зато на два порядка «углубляет» гравитационные «колодцы». Анализ карты реликтового излучения показал, что в период «горячей» юности Вселенной соотношение масс тёмной материи и обычной равнялось пяти к одному. Так что эта теория сама по себе служит ещё одним доказательством существования тяжёлых частиц, не взаимодействующих с веществом. Она же разрушает многочисленные модели, в которых тёмная материя ассоциируется с большими скоплениями астероидов, блуждающими планетами или погасшими звёздами, — ведь эта материя появилась раньше, чем даже примитивные галактики. Более того, если бы не тёмная материя, то, скорее всего, вещество всё ещё было бы достаточно равномерно распределено по космосу, не началось бы его «стягивание» в гравитационные «колодцы», не образовались бы звёзды, а за ними — протопланетные облака, планетные системы и так далее.
При этом оказалось, что её даже можно увидеть! В начале тысячелетия удалось визуализировать темную материю в уникальном образовании — скоплении Пуля, появившемся в результате столкновения двух мощных скоплений галактик. В 2004 году учёные, работающие с космической обсерваторией Chandra, сообщили, что если снимок скопления, сделанный в рентгеновском диапазоне, наложить на оптические снимки и карту расчётного распределения вещества, то можно различить ту область, где заканчивается обычная материя и начинается тёмная. Кольцо Эйнштейна — визуальное представление эффекта гравитационной линзы.
Что находится за пределами нашей Вселенной: 5 теорий
К примеру, вероятность обнаружить, одну частицу нейтрино, возможно в построенной комбинации из большого множество, сферических бутонов , развёрнутых и частично развёрнутых мембран. Но так же есть вероятность, что в одном сферическом бутоне, проявить гравитационно, могут все субатомы из скопление галактик, то есть каждый субатом на своей сферической орбите бутона. Через бутоны мембран, пространство вселенной, изнутри выворачивается, увлекая этим движением, галактики, свет, со временем все будет в обратном направлении, собирая их остатки, внутри, вместе для большого взрыва и одновременно "кроме темной материи" сброса в наружу. Если, бутоны мембран, свободно, разворачиваются - это тёмная энергия. Если у бутонов мембран, приостановлено частицами, разворачивание - это чёрные дыры.
Света и вообще электромагнитного излучения они не несут, но, возможно, имеют какую-то другую, недоступную пока нашему пониманию силу природы. Но поскольку тёмная материя составляет невидимый каркас, в том числе и нашей галактики Млечный Путь, поскольку мы сидим в этом огромном невидимом гнезде, то, может быть, даже её видимая часть этой тёмной материей кишит, а мы об этом понятия не имеем. А самое главное — раз гравитация у неё есть, то почему бы ей не притягивать к себе видимое вещество? И если она её притягивает, то в этом процессе мы её и поймаем с поличным. Если, скажем, невидимая звезда из тёмной материи оказалась в обыкновенном межзвёздном облаке, то его вещество будет собираться вокруг невидимого источника притяжения — и в конце концов невидимая звезда станет видимой. По расчётам астрофизиков, получившийся "гибрид" будет выглядеть в общем как очень тусклый и слабый красный карлик, но идущий от него свет будет заметно отличаться. И этот "неправильный" спектр излучения как раз и будет симптомом "тёмной звезды".
Вселенной «нравится» беспорядок, энтропия. Вот человек — упорядоченное скопление клеток. Он аномален. Рано или поздно во Вселенной установится полный хаос, и все сложное, включая нас, погибнет. Ведь когда-то человека не было, и звезд не было. Что-то плохо Вселенная «стремится» к беспорядку, если она, напротив, усложняется. Мы термодинамику «подкрутили», и добавили в нее теорию обучения. Что у нас получилось? Во Вселенной есть силы, которые «хотят» хаоса. Но в ней же есть, не знаю, алгоритм, или энергия, которая, напротив, обучается и делает мир все сложнее. Обучение делает «тупую» термодинамику совершенно другой. И эта, новая, термодинамика позволяет понять, как материя, обучая сама себя, стала из неживой — живой. Квантовые физики говорят, что и камни живые, и вся Вселенная живая. Природа меняется в зависимости от того, смотрят на нее или нет. В лаборатории фотоны действительно словно «чувствуют», наблюдают ли за ними. Жесткие гипотезы предполагают: мира нет, пока мы его не видим. В мягком варианте «наблюдателем» является не только человек, но и животное, дерево, даже камень, но из этого следует, что и камень — тоже обладает сознанием и жизнью. Но квантовый физик меня поймет. А биолог — нет. У биолога четкое разделение: вот бабочка, а вот камень. Я ему объясняю: смотри, когда-то были только камни. Потом появились бактерии. Потом многоклеточные. Камень не двигается. Дерево тоже не двигается, но растет. Животное движется, растет, размножается. Это непрерывная цепочка усложнения природы. И принципиальной разницы между камнем и бабочкой нет. Просто у камня меньше степеней свободы которые способны обучаться. Когда так поговорим, биологи соглашаются, как правило. Из камня же бабочку не получишь. Мы его называем фенотипом. Это как генотип — признаки, передающиеся по наследству. Но тут не признаки, а знания и навыки. И не от особи к особи, а, например, от молекулы к молекуле. Как юный львенок учится ловить добычу, так учится вся Вселенная. Что-то усваивает, что-то забывает. Если эти процессы в равновесии, энтропия постоянна. Такого в физике нет. Ни один физик не думал, что протон будет учить протон. Но биологу эта идея понятна. Моменты, когда происходит «изобретение» алгоритма, мы назвали фазовым переходом. Такие прорывы, революции случались не раз. Появление живого в понимании биологов. Переход от одноклеточных существ к многоклеточным. Быть многоклеточным выгоднее: одна клетка отвечает за одно, другая за другое. Другой пример: люди жили когда-то разрозненными общинами. И «вдруг» стали создавать государства. Государства оказались выгоднее общин — в том числе для познания Вселенной. В этом ее цель. И природа не остановилась, и не остановится никогда. Человек — не вершина эволюции. Будут еще более изощренные существа. И тем не менее, инопланетян не наблюдается. Куда они делись? Проще всего было бы сослаться на антропный принцип. Чуть иное соотношение масс и сил элементарных частиц, и нас бы не было. Антропный принцип говорит: на самом деле вселенных много, но только в этой могли появиться мы. Поэтому и кажется, что ее словно подготовили для нас. Но еще в 1983 году Джон Уилер сформулировал крайний вариант антропного принципа: Вселенная одна, но она создала себя такой, чтобы ее было кому наблюдать. Она нуждается в наблюдателе. Эта гипотеза близка идее самообучающейся Вселенной Виталия Ванчурина. Эта вселенная годится для человека, а та — для других существ или ни для кого. Все пришельцы сидят по своим вселенным. Ну а если Вселенная все-таки одна? Других-то мы не видели. Скажем, для теории нейросети гипотеза о множественности вселенных не нужна. Одной достаточно. А если Вселенная одна, то единственный способ объяснить наше существование пока только наше : Вселенная эволюционирует и меняется. Вплоть до того, что меняются законы физики, меняются фундаментальные константы. Квантовая механика не всегда была такой, как сейчас. Или ее не было вовсе. Вселенная шла к тому, чтобы породить жизнь, породить наблюдателя.
Свойства М-теории Хотя физики до сих пор не раскрыли секретов М-теории, они определили несколько свойств, которые теория будет иметь, если гипотеза Виттена окажется верной: 11 измерений пространства-времени эти дополнительные измерения не следует путать с идеей физики мультивселенной параллельных вселенных содержит струны и браны первоначально называемые мембранами методы использования компактификации, чтобы объяснить, как дополнительные измерения сводятся к четырем измерениям пространства-времени, которые мы наблюдаем дуальности и отождествления в рамках теории, которые позволяют свести ее к частным случаям известных теорий струн и, в конечном итоге, к физике, которую мы наблюдаем в нашей Вселенной. Что означает "М"? Неясно, что означает буква M в M-теории, хотя вполне вероятно, что изначально она означала «мембрану», поскольку только что было обнаружено, что они являются ключевым элементом теории струн. Сам Виттен был загадочным по этому поводу, заявив, что значение буквы М можно выбрать по вкусу. Возможные варианты: Мембрана, Мастер, Магия, Тайна и так далее. Группа физиков, во главе с Леонардом Сасскиндом, разработала теорию матриц, которая, по их мнению, может в конечном итоге использовать М, если она когда-либо будет доказана. У М-теории, как и у разновидностей теории струн, есть проблема, заключающаяся в том, что в настоящее время она не делает реальных предсказаний, которые можно было бы проверить в попытке подтвердить или опровергнуть теорию. Многие физики-теоретики продолжают исследования в этой области, но когда у вас более двух десятилетий исследований, но без твердых результатов, энтузиазм, несомненно, немного ослабевает.
Другая Вселенная: Астрофизики взбудоражены неожиданным открытием
| Теория безначальной Вселенной | Грохочущую “космическую басовую ноту” гравитационных волн, которые, как полагают, возникают в результате замедленного слияния сверхмассивных черных дыр по всей Вселенной, обнаружили астрономы. |
| Почему М-теория — главный кандидат на Теорию всего / Хабр | Скажем, для теории нейросети гипотеза о множественности вселенных не нужна. |
| Строение и развитие Вселенной для «чайника» | это увлекательная концепция, объединяющая различные теории, такие как струнная теория и супергравитация, чтобы понять природу Вселенной на самом глубоком уровне. |
| Просто невероятно: как устроена Вселенная, почему желания сбываются. | Так что данная теория "Вселенной Феникса" прогрессивна, и именно поэтому не будет принята научным сообществом. |
| Новая модель Вселенной - Тайны науки и жизни | Теория Большого взрыва по-прежнему является доминирующей космологической моделью, объясняющей происхождения Вселенной. |
Другая Вселенная: Астрофизики взбудоражены неожиданным открытием
Суть теории заключается в том, что вселенная возникла из одной точки, называемой точкой сингулярности, по причине того самого большого взрыва. Конечно, это описание Мироздания является очень упрощённым, можно сказать, что это – «Мироздание для чайников», которыми мы все с вами пока ещё являемся. Теория струн вселенной – способ представления пространства вселенной, состоящей из неких нитей, которые и называют струнами и бранами. Теория струн Теория струн – физическая теория, объединяющая квантовую механику и общую теорию относительности, и считающаяся главным кандидатом на роль теории квантовой гравитации.
60 удивительных фактов о Вселенной, которые вы должны знать
| Стивен Хокинг надеялся, что M-теория объяснит Вселенную. Что это за теория? - | Судьба Вселенной сильно зависит от фактора неизвестного значения — Ω, меры плотности материи и энергии во всем космосе. |
| «В начале было ничто»: как возникла Вселенная и какое будущее нас ожидает — T&P | Теория суперструн, популярным языком, представляет вселенную как совокупность вибрирующих нитей энергии – струн. |
| Физики: У Вселенной не было начала | Вселенная, новости космоса, НЛО, а также непознанное на самом популярном сайте Наша Вселенная. |
Новая теория: Вселенная могла начаться с темного Большого взрыва
Что включает понятие «законы Вселенной» и какие из них оказывают сильное влияние на жизнь людей? Она знает о Вселенной то, чего не знаем мы, и готова поделиться открытиями и секретами в книге «Карта Вселенной: Главные идеи, которые объясняют устройство космоса». Что включает понятие «законы Вселенной» и какие из них оказывают сильное влияние на жизнь людей? В рамках общей теории относительности и удовлетворяющей ее уравнениям космологической модели, называемой Вселенной Фридмана, для такого ускорения требуется экзотический источник, называемый сейчас темной энергией.
Как наш разум связан со Вселенной и какие возможности открывает квантовая психология?
Но опять же, возможно, слияние квантовой теории с теорией относительности даст нам лазейку и позволит Вселенной уцелеть. РИА Новости, 19.07.2023. Согласно наиболее популярной теории эволюции Вселенной, смерть последней будет холодной. |. 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). Но опять же, возможно, слияние квантовой теории с теорией относительности даст нам лазейку и позволит Вселенной уцелеть.
Теория суперструн популярным языком для чайников
Обсуждение 0 Мембраны могут быть, свёрнутые в сферические бутоны, частично свёрнуты в сферические бутоны и сброшено развернутые мембраны - это малейших деталей механизма устройства физического пространства. Состояния мембран, всех трёх типов в основном, между собой, хаотично подвижно но могут сложиться в комбинации и стабилизироватся в элементарные частицы. Физическое пространство, увеличивается в объёме за счёт, сброса, бутонами, мембран в наружу и проявляется это как тёмная энергия. Носителями элементарных частиц с не нулевой, массой покоя и тёмной материи являются в основном, сферические бутоны мембран. Носителем, элементарных частиц с нулевой массой покоя, в основном являются, наружные, развёрнутые мембраны.
Доказать это он пытается с помощью так называемой космологической модели. В отличие от других теорий, эта основана на законах физики. Где Си — это изменение всех зарядов на противоположные, когда материя превращается в антиматерию. Пи — изменение пространственных координат, Ти — обращение хода времени. А вот наша Вселенная эту симметрию нарушает, хотя бы потому, что почти не содержит антивещества. Поэтому мы предполагаем, что в момент Большого взрыва образовались сразу две вселенные — наша и та, которая ее "уравновешивает", — говорит директор Института теоретической физики "Периметр" Нил Турок. Гипотеза о существовании вселенной, идентичной нашей Группа исследователей университета Цукубы уверена в обратном. По мнению китайских и японских ученых, параллельный мир, если он существует, должен быть похож на наш словно близнец. Эта гипотеза опирается на теорию суперструн. Некоторые физики считают, что реальность состоит не из атомов и электронов, а куда более мелких вибрирующих струн. Когда они звучат и скручиваются, то производят разные эффекты, например, известную нам гравитацию. По мнению ученых, можно рассматривать некоторые элементарные частицы например, пионы, которые по массе меньше атома как тонкие протяженные нити — так называемые квантовые струны. Вот только такая теория сработает не в трех, а в десяти измерениях! Почему мы их не видим? Потому что они такие крошечные, что обнаружить их невозможно. Четыре из них у обоих миров были видимы и идентичны, а остальные шесть скрыты и отличались друг от друга. Исследователи пытались понять, насколько сильно эти отличия меняют каждый из миров. Явления из первой вселенной проецировали на вторую. Получается, если в нашем мире извергается вулкан, точно такой же выплескивает лаву и в параллельной вселенной. Но это в теории. А что если иные миры создают не колебания каких-то невидимых струн... Гипотеза о квантовой мультивселенной Многие в детстве хотели стать космонавтами, когда вырастут, но мало кому удалось осуществить эту мечту. Впрочем, Пол Саттер — астрофизик из Университета Стоуни-Брук уверен, что многие все же полетели в космос, только не знают об этом. Просто случилось это в параллельной вселенной. Никакой магии, чистые… кванты! Согласно квантовой механике, каждый элемент одновременно существует в нескольких состояниях. И выбирает одно из них, только когда появляется наблюдатель.
И поскольку любое взаимодействие есть обмен — мир всегда вернет тебе отданное. Только не жди обмена «баш на баш»! Ведь Вселенная едина в своей основе. Возврат может прийти от любой ее составляющей. Источник получения может быть неожиданным. Чем больше ты отдаешь — тем больше получаешь! Следствие: Энергия созидает везде. Творит энергия твоих действий. Творит энергия твоих слов. В «тонких» мирах творит энергия твоих чувств и мыслей. Более того, именно из мыслей и чувств рождаются действия. Ведь по правилам «тонких» миров — без предшественника в «тонком» мире физическая «материализация» объекта невозможна! Ты создаешь Вселенную энергией каждой своей мысли, слова и действия. Нет «позитивной» или «негативной» энергии, есть лишь информация, которая «материализуется» с помощью энергии. Следствие: Энергия — это инструмент для «материализации» информации, а информацией может управлять сознание. Поэтому только ты определяешь, какую информацию «материализуешь» при помощи собственной энергии. Твое влияние на Мироздание — лишь твоя ответственность. Только ты решаешь — какую именно Вселенную ты создаешь! Энергетическая спираль: движение вверх и вниз Именно вследствие действия законов энергии ты движешься по энергетической спирали. Движешься вверх или вниз. Энергетически развиваешься или деградируешь. Идешь по пути эволюции или инволюции. Как выглядит движение вверх по энергетической спирали? Прежде всего, ты ищешь источник энергии внутри себя. Раскрываешь и используешь часть собственного безграничного потенциала. В результате ты наполняешься энергией. Энергия просто изливается из тебя, и ты щедро делишься ей с миром. Делишься действуя, создавая Жизнь и себя. В результате ты получаешь ответный поток энергии. Получаешь вовсе не потому, что очень хотел что-то взять, а просто как естественное следствие закона постоянного энергообмена. При этом, по закону масштаба, чем больше отдал — тем больше получаешь. В процессе этого обмена ты наполняешься жизнью, энергетически обогащаешься. Эта радостная полнота жизни ведет к росту сознания. А рост сознания вновь запускает процесс дальнейшего раскрытия твоего энергетического потенциала. Движение вниз выглядит совсем по-другому… Ты отчаянно нуждаешься в энергии.
Многие не воспринимали всерьез вторую теорию. Но приверженцы этой теории не оставляли надежды. И вот, наконец, теоретики струн все таки добавили одиннадцатое измерение в свою теорию. И оказалось, что все пять теорий струн оказались проявлением одной теории, о которой говорили в ранних 1980-ых. Что случилось со струной? С появлением 11-ого измерения, струны меняются — они растягиваются и соединяются. Эту теорию назвали М-Теорией. Магическая мистерия, Магия, М-Теория, Мать всех теорий? Но прежде чем ученые решат, что это верно, им придется узнать больше об 11-ом измерении. Максимальный размер 11-ого измерения может быть что-то около триллионной доли миллиметра это 10 в -20 степени мм. То есть на расстоянии триллионной доли миллиметра находится каждая точка нашего пространства, это даже ближе, чем одежда к нашей коже, но мы, увы, не может ощутить его. В этом таинственном пространстве плавает наша мембрана — Вселенная. Сначала никто не мог представить, как это действует. Затем кто-то предположил, что она может плавать как резиновая пленка, а еще кто-то, что это скорее пузырь, который вибрирует, бесцельно плавая в гиперпространстве. Но затем предположили, что на другом конце 11-ого измерения пульсирует другая мембрана — Вселенная. Поначалу идею не восприняли всерьез, но затем физики задались вопросом: «Действительно ли наша Вселенная одинока? Она восхищалась очень интересным явлением, таким как гравитация… Задумывались ли вы когда-нибудь о силе гравитации? Ведь она, пожалуй, самая слабая по сравнению с другими силами в природе, но в повседневной жизни она не выглядит слабой — это она держит наши ноги на грунте, вращает Землю вокруг Солнца и т. Это легко понять. Если мы возьмем магнит и поднесем его к булавке лежащей на столе, то магнитная сила оторвет булавку от стола. Это иллюстрирует насколько слаба сила гравитации по сравнению с магнитной силой магнита. Возникли идеи о том, как можно объяснить слабость гравитации, если имеется дополнительное измерение. Не может ли утекать гравитация в пустое пространство 11-ого измерения? Рендолл попыталась вычислить, как гравитация утекает из нашей мембраны — Вселенной в пустое пространство, но у нее не получилось. Затем она услышала о теории, по которой в этом пространстве существует другая мембрана и у нее появилась странная мысль: что, если гравитация не утекает из нашей Вселенной, а втекает в нее? Что, если она приходит к нам из другой Вселенной, а в той — другой мембране гравитация может быть такой же сильной, как и другие силы, но пока она достигает нас остается лишь слабый сигнал. Когда Рендолл переделала вычисления — все точно совпало. Слабость гравитации наконец-то получило свое объяснение, но только с введением параллельной Вселенной. Физики ринулись изучать 11-ое измерение, пытаясь решить застарелые проблемы, и каждый раз для хорошего объяснения нужна была еще одна параллельная Вселенная. Куда бы они не взглянули, они находили все новые и новые Вселенные.
Телескоп «Хаббл» отметил 34-ю годовщину работы красочным изображением туманности Гантель
Проблема в том, что если время движется только вперед, то многие из лучших уравнений о том, как работает Вселенная, например, теория электродинамики Джеймса Клерка Максвелла, закон всемирного тяготения Исаака Ньютона или специальная и общая теория относительности или квантовая механика Эйнштейна, будут неверными. Однако если время бежит вперед и назад, тогда все они будут работать отлично. Одним из невероятных вариантов устройства нашей Вселенной является то, что при Большом взрыве образовались две параллельные Вселенные. Одна, где время движется вперед, и параллельная, где время идет назад. Если бы мы могли видеть другую Вселенную, мы увидели бы, что время идет назад, и мы, вероятно, увидели бы будущее нашей Вселенной предполагая, что мы не прошли средний возраст Вселенной. Мы бы жили в далеком прошлом параллельной Вселенной. Это, конечно, если мы сейчас не в реальности, которая живет в обратном направлении и не понимает этого. И действительно, к этому есть множество предпосылок. Начнем с понятных аналогий. Сегодня развитие информационных технологий развивается очень быстро.
Ещё 20—30 лет назад люди играли в телевизионные приставки с ужасной графикой, а сейчас мы можем окунуться в мир виртуальной реальности с помощью различных девайсов. Не пройдёт и полувека, как человек сможет попадать в виртуальную реальность, совершенно не отличая её от реального мира. Это и натолкнуло многих на мысль, а может ли быть так, что какая-то цивилизация достигла такого уровня развития, что смогла смоделировать физически корректный мир, в котором персонажи не смогли бы осознавать, что они живут в искусственной симуляции? А почему бы и нет? И мы уверены, что человечество, в будущем попытается создать подобный мир, и после нескольких попыток сделает это. Как и в любой компьютерной программе случаются ошибки, в нашем мире мы наблюдаем за некоторыми странными вещами. Например, чудеса можно объяснить «багами» системы. Ограниченная скорость света также легко вписывается в эту модель. А квантовая теория вообще пестрит непонятными вещами.
Например, в компьютерной игре, для оптимизации ресурсов памяти, на большом удалении более мелкие объекты становятся менее детализированными. Так и в жизни, элементарные частицы ведут себя абсолютно по-разному. При детальном рассмотрении они подчиняются законам квантовой физики, но если мы убираем наблюдателя, то частицы начинают жить по другим, более упрощенным законам. Это также свидетельствует в пользу теории симуляции. Представьте, что в будущем люди создадут такой мир, в котором мы сможем полностью симулировать нашу Солнечную Систему, до мельчайших элементов. И Землю и Луну, и даже людей.
Все это подтверждает теорию, что мы живем в симуляции", — сделал выводы ученый. Вопсон также предположил, что информация является фундаментальным строительным блоком Вселенной и имеет физическую массу. Он даже утверждает, что темная материя, составляющая почти треть Вселенной, — это и есть информация. Следующий шаг, необходимый для завершения исследований, — получение данных с помощью эксперимента, который Вопсон уже подготовил.
Если по его результатам все-таки выяснится, что мы персонажи симуляции, то пока непонятно, как к этому относиться. Хорошо это или плохо? Наверное, хорошо.
Применяя суперсимметрию к теории струн, к комбинированной теории суперструн, физики включая самого Виттена исследовали возможные структуры этих теорий, и в результате работы были показаны 5 различных версий теории суперструн. Дальнейшие исследования показали, что вы можете использовать определенные формы математических преобразований, называемые S-дуальностью и T-дуальностью, между различными версиями теории струн.
Физики растерялись На конференции физиков по теории струн, состоявшейся в Университете Южной Калифорнии весной 1995 года, Эдвард Виттен выдвинул гипотезу о том, что к этим двойственностям следует относиться серьезно. Что, если, предположил он, физический смысл этих теорий состоит в том, что разные подходы к теории струн представляют собой разные способы математического выражения одной и той же основной теории. Хотя у него не было намечено подробностей этой основной теории, он предложил ей название - М-теория. Часть идеи, лежащей в основе самой теории струн, состоит в том, что четыре измерения 3 пространственных измерения и одно временное измерение нашей наблюдаемой Вселенной можно объяснить, если представить себе Вселенную как имеющую 10 измерений, но затем «компактифицировать» 6 из них размеров до субмикроскопических масштабов, которые никогда не наблюдаются. Действительно, сам Виттен был одним из тех, кто разработал этот метод еще в начале 1980-х годов!
Теперь он предложил сделать то же самое, допустив дополнительные измерения, которые позволили бы трансформации между различными 10-мерными вариантами теории струн.
Именно такое явление мы с коллегами из других стран смогли зафиксировать летом 2017 года. Для синтеза тяжёлых элементов, таких как золото, например, нужна большая энергия сжатия массивной звезды в чёрную дыру это явление называется «сверхновая» или столкновение нейтронных звёзд. А ещё в нашей Вселенной новые элементы сегодня рождаются на ускорителе Объединённого института ядерных исследований. Там учёным удаётся получить совершенно новые элементы, которые сложно встретить в природе. Если да, то почему чёрная дыра всё же продолжает эволюционировать, то есть сначала увеличиваться в размерах, а потом испаряться? Согласно общей теории относительности, характеристики физических явлений зависят от системы отсчёта.
Есть, например, любимая физиками лабораторная система отчёта — неподвижная и бесконечно удалённая. Все мы, жители Земли, находимся в лабораторной системе отсчёта. По астрофизическим меркам наша планета движется настолько медленно, что этим показателем можно пренебречь и считать, что Земля неподвижна. Элемент Большого адронного коллайдера globallookpress. Он падает, нажимая на свой телеграф с периодичностью в одну секунду. Пока он будет подлетать к чёрной дыре, мы будем получать эти сигналы, но по мере приближения к горизонту событий — границе, из-за которой невозможно возвращение информации и материи, — сигналы будут приходить всё реже: для нас время падения телеграфиста будет замедляться. Наконец промежуток между сигналами будет составлять для нас миллионы лет.
Но для самого телеграфиста ход времени останется прежним. Что же будет дальше происходить с телеграфистом? Падая в чёрную дыру, он, образно говоря, увидит в обратном порядке всё то «кино», о котором говорят авторы теории Большого взрыва: превращение материи в нейтроны, затем расщепление на кварки и глюоны, а потом переход в сверхплотное состояние, подобное тому, какое было в самом начале истории Вселенной. И тут мы можем вернуться к вопросу о концепции пульсирующей Вселенной — теории Большого отскока. Мы знаем, что нахождение материи в сверхплотном состоянии способно породить Вселенную. Но у телеграфиста, как и у остальной материи, оказавшейся в чёрной дыре, есть своя мировая линия — это непрерываемый путь объекта в пространстве-времени. Она никогда не начинается и никогда не заканчивается.
Поэтому мы не можем исключать, что мировая линия телеграфиста продолжится и выйдет уже в другую Вселенную. Вот вам бесконечная стационарная Вселенная, которая никогда не кончается, телеграфист, который продолжит жить в совершенно другом мире, ничего не подозревая о своей «прошлой» жизни. Эта гипотеза звучит как религиозная концепция в духе буддизма или индуизма или как спекуляция, однако она недалеко ушла от общей теории относительности Эйнштейна. Ошибка в тексте?