М-теория является единственным кандидатом на законченную теорию Вселенной. Согласно теории относительности, закрытая Вселенная будет расширяться, а затем сжиматься обратно и в конце концов схлопнется, открытая Вселенная будет расширяться бесконечно, а плоская сначала будет расширяться, а затем очень постепенно замедлится и остановится. Теория суперструн, популярным языком, представляет вселенную как совокупность вибрирующих нитей энергии – струн. Самые удивительные теории о Вселенной, которые поддерживаются многими представителями научного сообщества.
Тёмная сторона Вселенной: что такое тёмная материя и как ее найти
Следующий этап развития теории суперструн — М-теория — насчитала уже одиннадцать размерностей. 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. Такое менее обширное понятие дает возможность для существования нашей теории о множественной вселенной. А в теории человек мог бы переместиться в другую Вселенную, если бы она существовала?
Телескоп «Хаббл» отметил 34-ю годовщину работы красочным изображением туманности Гантель
Теория суперструн, популярным языком, представляет вселенную как совокупность вибрирующих нитей энергии – струн. Международная команда физиков по итогам нового исследования предложила расширенную теорию о рождении Вселенной. Так что ей попытались найти место в теории формирования Вселенной — и, конечно, нашли. Суть теории заключается в том, что вселенная возникла из одной точки, называемой точкой сингулярности, по причине того самого большого взрыва. Речь о том, что, согласно общей теории относительности, вселенная включает в себя 4 измерения: длину, ширину, глубину и время. Теория расширяющейся Вселенной – один из столпов современной космологии – господствует в науке на протяжении последних ста лет.
Стивен Хокинг возлагал надежды на «М-Теорию», чтобы полностью объяснить Вселенную
Самые удивительные теории о Вселенной, которые поддерживаются многими представителями научного сообщества. Теория струн вселенной – способ представления пространства вселенной, состоящей из неких нитей, которые и называют струнами и бранами. 2.0 Теория ДВС: Шары для расточки каналов ГБЦ. 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. Новая теория Вселенной и психики — книга автора М. М. Белоус, Жасмин КаЕва, 175 с. (2018).
Просто невероятно: как устроена Вселенная, почему желания сбываются и зачем смотреть «Матрицу»
Таким образом, чтобы разгадать тайны сингулярности, физикам необходимо микроскопическое описание сильной гравитации, также называемое квантовой теорией гравитации. Есть много претендентов, включая теорию струн и петлевую квантовую гравитацию. И есть еще один подход, который полностью меняет наше понимание пространства и времени. Теория причинных множеств. Во всех современных теориях физики пространство и время непрерывны.
Они образуют гладкую ткань, лежащую в основе всей реальности. В таком непрерывном пространстве-времени две точки могут быть как можно ближе друг к другу в пространстве, и два события могут происходить как можно ближе друг к другу по времени. Но другой подход, называемый теорией причинных множеств, переосмысливает пространство-время как серию дискретных фрагментов или пространственно-временных «атомов». Эта теория наложила бы строгие ограничения на то, насколько близко могут быть события в пространстве и времени, поскольку они не могут быть ближе, чем размер «атома».
Например, если вы смотрите на свой экран и читаете этот текст, все кажется гладким и непрерывным. Но если вы посмотрите на один и тот же экран через увеличительное стекло, вы можете увидеть пиксели, разделяющие пространство, и вы обнаружите, что невозможно приблизить два изображения на экране ближе, чем на один пиксель.
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. Когда скопления проходили друг через друга, горячий газ из одного вступил в электромагнитное взаимодействие с газом из другого, отчего ещё сильнее нагрелся, замедлился и «застрял» в центре новообразованного скопления. А тёмная материя первоначальных скоплений без изменения скорости прошла сквозь пространство и симметрично распределилась по обе стороны от Пули. Если бы в скоплении не было тёмной материи, то его контуры на снимках в оптическом и рентгеновском диапазоне совпали бы как на двух фотографиях одного объекта.
Таким образом, существование тёмной материи с особыми физическими свойствами можно считать доказанным. Осталась «самая малость» — определить, из каких частиц она состоит, и описать их. И вот тут учёные столкнулись с большой проблемой: если тёмная материя взаимодействует с веществом только через гравитацию, то классические методы регистрации частиц для неё не подходят. Хуже того, после тщательного изучения четырёх сотен звёзд в радиусе 13 тысяч световых лет от Солнца учёные не смогли выявить сколько-нибудь значимого влияния на них тёмной материи. Пришлось признать, что её количество в нашей области космоса ничтожно — не более 500 граммов на объём земного шара. Зарегистрировать частицу в таких условиях почти нереально. Было несколько «ложных тревог», когда космические гамма-телескопы Compton и Fermi вроде бы зафиксировали проявление тёмной материи, но позднее оказалось, что учёные либо допустили ошибку интерпретации, либо столкнулись с результатом флуктуации.
Скопление Abell 520, образованное столкновением нескольких массивных скоплений. Jee University of California, Davis , and A. В качестве претендентов рассматривались нейтрино и такие гипотетические частицы, как аксионы, космионы, гравитоны, гейджино, вимпы, магнитные монополи и тому подобное. Вызывает вопросы и наблюдаемое распределение тёмной материи «проблема сингулярного гало» : она взаимодействует с обычным веществом через гравитацию, а потому должна стягиваться в центры галактик и менять расположение видимых небесных тел в пространстве, однако этого не происходит. Встречается мнение, что тёмная материя состоит не из частиц, а из максимонов — гипотетических чёрных дыр, которые в процессе своей эволюции стабилизировались и больше не «испаряются», то есть не испускают частицы это называется излучением Хокинга. Трудно сказать, сумеют ли физики каким-то хитроумным способом зафиксировать «носитель» тёмной материи или это навсегда останется для человечества загадкой. Можно быть уверенными в одном: попытки не прекратятся, и в процессе познания невидимого мира мы больше узнаем не только о прошлом, но и о будущем Вселенной.
Даже теория струн придерживается того, что временное измерение только одно. Все остальные пространственные. Но почему пространство такое гибкое, а время лишь одно? Ответа на этот вопрос сейчас нет. Вы уже и сами поняли, как трудно представить несколько лишних пространственных измерений, поэтому даже подумать сложно, как могут ощущаться несколько временных. Некоторые ученые, как, например, Ицхак Барс, американский астрофизик, считают, что главной проблемой несостыковок в теории суперструн является как раз-таки игнорирование нескольких временных измерений. Давайте устроим себе разминку для ума и попробуем представить хотя бы два времени.
После нескольких страниц мозговыносящего текста устраивать разминку для ума будет сложно, понимаю, но это интересно. Оба временных измерения должны существовать отдельно друг от друга. Таким образом, если поменять положение объекта в одной из размерностей, его координаты в другой вполне могут остаться неизменными. То есть, если одно временное измерение пересечется с другим в определенной точке, то время в ней остановится вовсе. Наглядную картину этого показывает нам Нео из матрицы: По сути наш избранный просто поставил временную ось своей ладони перпендикулярно такой же оси летящих пуль. И все, время остановилось. На деле же все не так просто.
Как вообще будет идти время в такой Вселенной? Исходя из логики, хотя, говоря о Теории Всего логику вообще лучше не упоминать, одно событие должно происходить два раза… одновременно… в разных точках пространства и времени… не пересекаясь… Да, это сложно. Вы все еще можете пойти поиграть в Dark Souls на банане. Если по-простому, то вы будете жить одновременно в двух отрезках времени на этом строится вся суть фильма «Господин Никто», о котором я упоминал в начале. Как вообще 2D-пространство отличается от одномерного? Вы уже знаете, мы говорили об этом чуть выше: возможностью обходить препятствия. В двумерном пространстве можно двигаться как вверх-вниз, так и вперед-назад, даже по диагонали.
Представьте себе любую игру-платформер, как, например, Mario, и вспомните, в каких направлениях вы могли там двигаться. В одномерном же пространстве мы можем двигаться только вперед или назад. Со временем все то же самое. Отличие одномерного времени от одномерного пространства лишь в том, что это луч, а не отрезок. И движется он только вперед, а значит назад во времени мы идти не можем. А что с двумерным временем? Не знаю, может вы можете представить, каково это, пересекать время по диагонали?
Струны Если вы до сих пор это читаете, то наверняка уже много раз задавались вопросом, когда уже будет что-нибудь про струны. Хоть мое объяснение и для чайников, это все же объяснение. Просто рассказать, что такое струны, было бы неправильно, да и теория в основном базируется именно на измерениях. И, чтобы наконец добраться до струн, нам придется хотя бы попытаться представить эти измерения. О первых четырех вы уже имеете представление. Грубо говоря, первые три измерения, это некая точка в четвертом. А точка, как известно, измерений не имеет.
То есть с точки зрения времени, вы и весь сегодняшний день — лишь точка на временном луче. Что есть пятое измерение? Аналогично тому, как мы сворачиваем условно двумерный лист бумаги, чтобы придать ему объем то есть третье измерение , нам придется «согнуть» четвертое, чтобы получить пятое. Да, нам нужно согнуть время, а вместе с ним, естественно и наше трехмерное пространство, ведь одно без другого никуда. Делаем мы это для того, чтобы свести две временные точки вместе. Путешествие во времени, скажете вы — пятое измерение, отвечу я. По сути мы просто помещаем наше одномерное время на двумерную временную плоскость.
Таким образом у нас получается два отрезка в пятом измерении, в которых живет наш избранный Нео. Об этом мы и говорили чуть выше, описывая двумерное время. Но как же нам перемещаться между этими отрезками, если мы живем в них одновременно? В пяти измерениях никак.
Вы сказали, что ее предсказали физики, которые занимаются физикой частиц. А какое отношение инфляция пространства имеет к физике частиц? Когда происходит этот фазовый переход, выделяется огромное количество энергии, что и привело к инфляции. Не окажется ли тот фундамент, на котором построена вся современная физика, ложным?
И открытие каждой новой частицы выводит стандартную модель за прежние границы. Если мы сможем найти темную материю — да, многие наши идеи окажутся неверными, и нам придется продумать и разработать новые законы. Но ученые готовы ошибаться. Многие из нас ходят на работу для того, чтобы доказать, что другие ученые ошибаются, — именно так и приходит известность. Но мне не совсем понятно, какие границы у плоской Вселенной, в которой мы находимся. Возьмите воздушный шарик, нарисуйте на нем несколько точек и надувайте. Вселенная похожа на поверхность этого шарика: она не имеет границ, при этом расширяется так, что расстояние между точками постепенно увеличивается. Наш мозг эволюционно запрограммирован не для того, чтобы понимать Вселенную, а для того, чтобы решать бытовые вопросы.
Не боитесь ли вы того, что в какой-то момент наука столкнется с границами возможностей мозга? Но я не боюсь. Так же, как я не боюсь жить в этой Вселенной, у которой нет никакого назначения. Да, могут быть какие-то ограничения у человеческого мозга, но мы не узнаем наверняка до тех пор, пока не попробуем. Именно поэтому нужно постоянно пытаться. И, как я понимаю, у нас пока не получилось уткнуться в какую-то стену. Может быть, у вас будут какие-то сложности, но ваши дети и внуки смогут преодолеть их. Мы постоянно идем дальше, мы постоянно преодолеваем эти границы.
Наука именно тем и занимается, что выходит за границы. Может быть, не очень по теме, но одна из причин, по которой я занимаюсь квантовыми компьютерами и искусственным интеллектом, в том, что, может быть, они смогут объяснить нам то, что сами мы понять не можем. Многих пугает искусственный интеллект, но я думаю, что он сможет стать лучшим физиком, чем мы. Я не прогнозирую ближе чем на 2 трлн лет. Каким будет будущее с искусственным интеллектом, зависит от нас. Мы должны думать о возможностях и быть готовыми к ним. Один из вариантов — что мы останемся без работы. Но зато мы сможем бесконечно ходить на научные конференции и слушать музыку.
Я в данном случае пессимистически настроен, поскольку, честно говоря, не очень верю в человечество. Но посмотрим, что будет. Мы еще можем подготовиться. Ответ: скорее всего, нет. Во-первых, компьютерная симуляция никогда не является идеальной. Есть битые пиксели, в которых не работают законы природы. Но мы такого не видим. Может быть, в голове у президента Трампа есть такие пиксели, но в большинстве остальных случаев таких пикселей не наблюдается.
Все работает согласно законам природы. Во-вторых, говоря о том, что мы внутри симуляции, мы должны задать вопрос: что нас создало? А наших создателей? Идея, что наше существование — это компьютерная симуляция, — просто еще одна версия вопроса о том, кто создал Вселенную. Но мне как физику вообще неважно, в симуляции я или нет, — мне интересно, по каким законам она создана. Если вы хотите доказать, что наш мир — симуляция, ищите баги в программе. Может быть, в будущем мы их найдем, пока — нет. Бесчисленное количество космических объектов отдаляются от нас все быстрее и быстрее.
Значит ли это, что наши шансы найти в этой Вселенной другие цивилизации все уменьшаются и уменьшаются? Во-вторых, даже через 2 трлн лет у нас будет наша Галактика — потому что сами галактики не расширяются. И почему Большой взрыв не происходит сейчас? Именно поэтому я занимаюсь наукой. Что касается второго вопроса. Большие взрывы могут происходить прямо сейчас, в других пространствах. Прямо перед вами может появиться пространство, но оно очень быстро будет отделено от нашей Вселенной. В мультивселенной постоянно могут происходить большие взрывы, появляться и схлопываться вселенные.
Если посмотреть на сотни миллионов звезд и галактик, то в них очень много энергии. Но нужно просто добавить в это уравнение гравитационное притяжение, и общая результирующая энергия всей нашей Вселенной, всего вещества, будет равна нулю. Таким образом, энергия сохраняется. Поразительно, да? Я физик-теоретик , я постоянно создаю модели, которые описывают разные вселенные. Нужно понимать, что в большинстве случаев я ошибаюсь.
Об устройстве Вселенной – простыми словами. Поймет даже ребенок
Некоторые ученые считают, что оно может быть отпечатком другой вселенной. Гипотетическое существование кротовых нор — «тоннелей», соединяющих отдаленные друг от друга точки пространства. Они согласуются с общей теорией относительности, но требуют существования экзотических видов материи. Их главный аргумент в том, что она ненаучна в целом. Ни одну из описанных выше теорий невозможно опровергнуть экспериментально, а значит, и доказать. Михаил Иванов: «В обозримом будущем мы едва ли сможем доказать существование параллельных вселенных. Многие теории основаны больше на игре ума, чем на экспериментальных фактах.
Доказательство других порой требует ускорения элементарных частиц до энергии Планка 500 кг в тротиловом эквиваленте или наблюдения за ними в течение миллиардов лет. Более важный вопрос — удастся ли нам сформулировать квантовую теорию гравитации. Есть вероятность, что с ней мы сможем создавать параллельные вселенные, даже если раньше их не существовало». В интервью для журнала Scientific American Джордж Эллис объяснил, что, по его мнению, ученые предложили идею о параллельных вселенных как универсальное объяснение природы нашего существования. Эту концепцию нельзя назвать неправильной, но она носит чисто философский, а не научный характер. Станислав Алексеев, доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник отдела релятивистской астрофизики Государственного астрономического института имени П.
Штернберга: «У идеи о существовании параллельных вселенных есть несколько причин. Например, наличие черных дыр — каналов, через которые гипотетически энергия попадает из нашего мира в другой. Противоположные им белые дыры, существование которых не доказано, но допускается, могут быть источниками излучения из параллельных вселенных. С точки зрения космологии, наличие других вселенных — возможность нарушить закон сохранения энергии, показав каналы, через которые она может убывать и прибывать. Это могло бы объяснить проблему космических лучей, энергия которых выше теоретического верхнего предела, без нарушения лоренц-инвариантности — свойства физической величины оставаться неизменной при преобразованиях. Для доказательства или выбора одной из вышеописанных теорий не хватает экспериментальных, наблюдательных данных.
В настоящее время во всех проектах общая теория относительности ОТО подтверждается с высокой точностью, но возможно, что в будущем удастся экспериментально выйти за ее границы». Как современная наука изучает возможность существования параллельных Вселенных В 1998 году во время наблюдения за сверхновыми звездами была обнаружена темная энергия. Это форма энергии, которая заполняет пустое пространство и действует противоположно гравитации, то есть отталкивает тела, а не притягивает их. За счет нее Вселенная расширяется с ускорением. Ученые из Даремского и Сиднейского университетов создали компьютерную модель развития Вселенной и пришли к выводу, что в нашем мире относительно мало темной энергии.
Различные теории о функционировании Вселенной зачастую зависят от понимания гравитации — единственной силы в физике, воздействующей на материю в весьма серьезных масштабах. Правда, одной гравитацией объяснить определенные астрономические наблюдения в последние десятилетия получается не всегда. Так, например, если измерить скорость звезд на окраинах галактики, выяснится: они двигаются слишком быстро, чтобы суметь оставаться на орбитах если к центру галактики их притягивает только одна гравитация.
Аналогично скопления галактик, вероятно, удерживаются вместе более мощной силой по сравнению с той, которую можно объяснить «гравитацией видимой материи». Существует два возможных решения. Стандартная версия, которую предпочитает большинство ученых, заключается в том, что Вселенная содержит невидимую «темную материю», которая обеспечивает недостающую гравитацию. Загвоздка, впрочем, тоже есть. Несмотря на распространенность и принятие концепции основной в 1980-х годах , пресловутую «темную материю» ни разу за всю историю не получалось обнаружить. Ее открыли теоретические физики, после чего несколько десятилетий шли исследования по уточнению характеристик. Второй вариант заключается в том, что теория гравитации неверна и ее стоит заменить чем-то другим. Например, так называемой модифицированной ньютоновской динамикой MOND.
Эта гипотеза предлагает изменение в законе тяготения Ньютона и объясняет вращение галактик без привлечения упомянутой выше темной материи. Если чуть упростить, то MOND — альтернатива для общей теории относительности. Ее изобрел Альберт Эйнштейн для объяснения принципов работы гравитации и существования темной материи, удерживающих их вместе. Но тут важно понимать: MOND стоит особняком от общепринятых теорий, подтверждение и опровержение которой ученые предлагают регулярно. Так, например, около года назад корейский исследователь проанализировал динамику тысяч двойных звезд и сумел отыскать в их ускорении отклонение от стандартной модели.
Это был процесс, известный как нуклеосинтез Большого взрыва - столп современной космологии, поскольку легшие в его основу расчеты точно предсказывают количество водорода и гелия в космосе. Однако в последние годы было проведено немало исследований загадочной темной материи. Экспериментально подтвердить ее существование не удалось. Но косвенные данные и компьютерное моделирование указывают на то, что темная материя, являющаяся невидимой формой материи, не просто существует, а занимает подавляющую часть общей массы в космосе. Стандартная теория гласит, что Большой взрыв каким-то образом создал темную материю, после чего она просто "болтается" в космосе, никак и ни с чем не взаимодействуя. В новом исследовании предложена теория о том, что эпоха инфляции и нуклеосинтеза Большого взрыва не была одинокой, а темная материя появилась и развивалась по совершенно отдельному сценарию. Согласно ему, когда инфляция закончилась, она заполнила Вселенную частицами и излучением, но не темной материей.
Как же тогда эту тёмную материю удалось обнаружить, если её ни в один телескоп различить нельзя: именно по гравитации. Можно сказать, что учёные её вычислили математически. Каким образом: они берут любую галактику, подсчитывают общую массу всего её видимого содержимого и приходят к одному и тому же — всей этой массы категорически недостаточно для создания той гравитации, которая есть и которая держит собой всю конструкцию этой галактики. То есть для того, чтобы галактика не разлетелась на отдельные разрозненные звёзды, нужна масса раз в пять большая, чем наблюдается. Галактика JO206. Как будто их что-то разгоняет. И они развивают эту мысль.
Астрономы оказались на пороге открытия неразгаданных тайн Вселенной: «Огромная новость»
Что включает понятие «законы Вселенной» и какие из них оказывают сильное влияние на жизнь людей? Сознание человека прочно связано со Вселенной. Как это?Можно сказать, что способность фокусировать мысли на цели, анализировать поступающую информацию и делать выбор, является по своей. Грохочущую “космическую басовую ноту” гравитационных волн, которые, как полагают, возникают в результате замедленного слияния сверхмассивных черных дыр по всей Вселенной, обнаружили астрономы. 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.
Российский астрофизик — об эволюции представлений учёных о Вселенной
- Гипотеза о вселенной, в которой люди со временем молодеют
- Стивен Хокинг надеялся, что M-теория объяснит Вселенную. Что это за теория?
- Параллельная Вселенная: существует ли она, теории | РБК Тренды
- Хокинг, математика и струны: три ключевых теории о параллельных мирах
Введение в M-теорию
гравитационные волны и их практическое применение. Эта система — факт биографии вселенной, но общая теория относительности вынуждена с этим фактом считаться — для этой системы уравнения общей теории относительности выглядят несравненно проще, и их решения интерпретируются однозначно. Что включает понятие «законы Вселенной» и какие из них оказывают сильное влияние на жизнь людей? "Формулой Вселенной" утверждение Пуанкаре называют из-за его важности в изучении сложных физических процессов в теории мироздания и из-за того, что оно дает ответ на вопрос о форме Вселенной. Чтобы понять основную идею М-теории, нужно вернуться к 1970-м годам, когда ученые поняли, что вместо описания Вселенной, основанной на точечных частицах, вы можете описать ее в терминах крошечных колеблющихся струн (трубок энергии).