Сегодня шоу «Ньютон для чайников» отправляется на Лыткаринский завод оптического стекла холдинга «Швабе».
Расширение Вселенной — миф? Новое исследование перевернуло модель строения нашего мира
| Публикация: М-теория – модель Вселенной | 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. |
| Просто невероятно: как устроена Вселенная, почему желания сбываются и зачем смотреть «Матрицу» | 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
Вселенная обладает определенным количеством энергии, но, когда эта энергия будет израсходована, согласно теории, Вселенная станет постепенно замедляться. 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». 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. Именно эти противоречия сподвигли Эйнштейна на создание Общей Теории Относительности (ОТО), которая должна была «поправить» Ньютоновскую теорию гравитации и объяснить устройство бесконечно существующей Вселенной.
Другая Вселенная: Астрофизики взбудоражены неожиданным открытием
Но благодаря этому ученому науке стало известно, что атом разделим и состоит из более мелких — субатомных частиц, которые сейчас известны нам как электроны. И хотя знание о разделимости атома истинно, однако атомная теория Томсона, созданная на основе этого знания, позже была опровергнута. Томсон предположил, что атом — положительно заряженная частица из набора электронов. На самом же деле, как нам сейчас известно, кроме электронов у атома есть ядро.
Согласно его интерпретации, Вселенная не расширяется, а остается плоской и статичной, как думал некогда Эйнштейн.
Эффекты, которые мы наблюдаем и которые выглядят для нас как расширение, объясняются эволюцией масс частиц, таких как протоны и электроны. В предложенной картине мира частицы возникают из поля, пронзающего пространство-время. Космологическая постоянная задана массой этого поля, а поскольку оно колеблется, массы частиц тоже меняются. Космологическая постоянная меняется со временем, но по другой причине — из-за изменения массы частиц во времени, а не из-за расширения Вселенной.
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.
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.
Аспиранты физических вузов бегали по коридорам с криками, что открыли новую частицу, - не хватало даже букв для их обозначения. 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.
Чем больше этих частиц - переносчиков - тех же фотонов, которыми обмениваются частицы материи, тем ярче свет. Ученые предсказывали, что именно этот обмен частицами - переносчиками - есть не что иное, как то, что мы воспринимаем как силу. Ученые считают, что если мы перенесемся к моменту сразу после большого взрыва, когда вселенная была на триллионы градусов горячее, частицы - переносчики электромагнетизма и слабого взаимодействия станут неразличимы и объединятся в одну - един ственную силу, называемую электрослабой. А если вернуться во времени еще дальше, то электрослабое взаимодействие соединилось бы с сильным в одну суммарную "Суперсилу". 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. Для не успевшей "Расцвести" теории струн наступила "осень", уж слишком много проблем она содержала с самого рождения. Это так называемый тахион - частица, которая движется в вакууме быстрее света. Одним из них был американский физик - теоретик Джон Шварц. 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. 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-х годов теория струн все еще имела неразрешимые противоречия, называемые в науке аномалиями. Каково же было изумление этих двоих, уже привыкших к тому, что их теорию пропускают мимо ушей, когда реакция ученого сообщества взорвала научный мир. Именно тогда теорию струн наградили титулом теории всего. 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. 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. 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.
Как устроен мир. Науке сегодня известен набор чисел, которые являются фундаментальными постоянными вселенной. Именно они свойства и характеристики всего вокруг нас определяют. Среди таких констант, например, заряд электрона, гравитационная постоянная, скорость света в вакууме. И если мы изменим эти числа даже в незначительное число раз - последствия будут катастрофическими.
Воистину бог кроется в "Мелочах" - именно эти крошечные формы определяют все основополагающие константы этого мира. Теория суперструн. В середине 1980-х годов теория струн приобрела величественный и стройный вид, но внутри этого монумента царила путаница. И хотя каждая из них построена на струнах и дополнительных измерениях все пять версий объединены в общую теорию суперструн - NS , в деталях эти версии расходились значительно. Так, в одних версиях струны имели открытые концы, в других - напоминали кольца.
Но какая из них действительно описывает нашу вселенную? Именно поэтому многие физики снова рукой на "Сумасбродную" теорию махнули. Хотя большинство, конечно, уверено, что если это и возможно, то произойти это, увы, должно еще очень нескоро - как минимум через десятилетия, как максимум - даже через сотню лет. За открытие этих «оснований» в 2011 году была вручена Нобелевская премия по физике. Состояло оно в том, что расширение Вселенной не замедляется, как думали когда-то, а, наоборот, ускоряется.
Объясняют это ускорение действием особой «антигравитации», которая каким-то образом свойственна пустому пространству космического вакуума. С другой стороны, на квантовом уровне ничего абсолютно «пустого» быть не может — в вакууме постоянно возникают и тут же исчезают субатомные частицы. Такое «мелькание» частиц, как полагают, и ответственно за существование «антигравитационной» темной энергии, которая наполняет пустое пространство. В свое время именно Альберт Эйнштейн, до конца жизни так и не принявший парадоксальные принципы квантовой механики которую он сам и предсказал , предположил существование этой формы энергии. Следуя традициям классической греческой философии Аристотеля с ее верой в вечность мира, Эйнштейн отказывался поверить в то, что предсказывала его собственная теория, а именно то, что Вселенная имеет начало.
Чтобы «увековечить» мироздание, Эйнштейн даже ввел в свою теорию некую космологическую постоянную, и таким образом описал энергию пустого пространства. К счастью, через несколько лет выяснилось, что Вселенная — вовсе не застывшая форма, что она расширяется. Тогда Эйнштейн отказался от космологической постоянной, назвав ее «величайшим просчетом в своей жизни». Сегодня науке известно — темная энергия все-таки существует, хотя плотность ее намного меньше той, что предполагал Эйнштейн проблема плотности темной энергии, кстати, — одна из величайших загадок современной физики. Но как бы ни была мала величина космологической постоянной, ее вполне достаточно для того, чтобы убедиться в том, что квантовые эффекты в гравитации существуют.
Понравилась статья? Поделитесь с друзьями!
Теория суперструн предсказывает, что все объекты нашего мира состоят из вибрирующих нитей и мембран энергии. Она пытается совместить общую теорию относительности гравитации с квантовой физикой. Теория суперструн позволит объединить все фундаментальные силы вселенной. Эта гипотеза предсказывает новую связь, суперсимметрию, между двумя принципиально различными типами частиц, бозонами и фермионами. Концепция описывает ряд дополнительных, обычно ненаблюдаемых измерений Вселенной. Струны и браны Когда теория возникла в 1970 годы, нити энергии в ней считались 1-мерными объектами — струнами.
Слово «одномерный» говорит о том, что струна имеет только 1 измерение, длину, в отличие от, например, квадрата, который имеет длину и высоту. Эти суперструны теория делит на два вида — замкнутые и открытые. Открытая струна имеет концы, которые не соприкасаются друг с другом, в то время как замкнутая струна является петлей без открытых концов. В итоге было установлено, что эти струны, называемые струнами первого типа, подвержены 5 основным типам взаимодействий. Взаимодействия основаны на способности струны соединять и разделять свои концы. Поскольку концы открытых струн могут объединиться, чтобы образовывать замкнутые, нельзя построить теорию суперструн, не включающую закольцованные струны. Это оказалось важным, так как замкнутые струны обладают свойствами, как полагают физики, которые могли бы описать гравитацию. Другими словами, ученые поняли, что теория суперструн вместо объяснения частиц материи может описывать их поведение и силу тяжести.
Через многие годы было обнаружено, что, кроме струн, теории необходимы и другие элементы. Их можно рассматривать как листы, или браны. Струны могут крепиться к их одной или обеим сторонам. Квантовая гравитация Современная физика имеет два основных научных закона: общую теорию относительности ОТО и квантовую. Они представляют совершенно разные области науки. Квантовая физика изучает мельчайшие природные частицы, а ОТО, как правило, описывает природу в масштабах планет, галактик и вселенной в целом. Гипотезы, которые пытаются объединить их, называются теориями квантовой гравитации. Наиболее перспективной из них сегодня является струнная.
Замкнутые нити соответствуют поведению силы тяжести. В частности, они обладают свойствами гравитона, частицы, переносящей гравитацию между объектами. Объединение сил Теория струн пытается объединить четыре силы — электромагнитную, сильные и слабые ядерные взаимодействия, и гравитацию — в одну. В нашем мире они проявляют себя как четыре различные явления, но струнные теоретики считают, что в ранней Вселенной, когда были невероятно высокие уровни энергии, все эти силы описываются струнами, взаимодействующими друг с другом. Суперсимметрия Все частицы во вселенной можно разделить на два типа: бозоны и фермионы. Теория струн предсказывает, что между ними существует связь, называемая суперсимметрией.
Об устройстве Вселенной – простыми словами. Поймет даже ребенок
Вселенная, новости космоса, НЛО, а также непознанное на самом популярном сайте Наша Вселенная. Теория Большого взрыва по-прежнему является доминирующей космологической моделью, объясняющей происхождения Вселенной. Об основных теориях смерти Вселенной рассказал главный научный сотрудник института ядерных исследований Дмитрий Горбунов.
Новая «теория всего» предполагает, что наша Вселенная может быть похожа на голограмму
| Физики: У Вселенной не было начала - RW Space | 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. |
| Физики: У Вселенной не было начала - RW Space | Судьба Вселенной сильно зависит от фактора неизвестного значения — Ω, меры плотности материи и энергии во всем космосе. |
М теория вселенной для чайников. Вначале был миф
| Теория мультивселенной на доступном языке | ТЕОРИЯ СТРУН На сегодняшний день главной и единственной теорией, которая может объяснить все многообразие сил, организующих Вселенную, является струнная теория. |
| 11 законов энергии Вселенной - Как их применять | "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. |
| Стивен Хокинг возлагал надежды на «М-Теорию», чтобы полностью объяснить Вселенную | Своё видение устройства мироздания и как выглядит модель Вселенной, рассказывает известный российский учёный Плыкин В.Д. |
Расширение Вселенной — миф? Новое исследование перевернуло модель строения нашего мира
Так вот, это неправда. Понимаю, звучит слегка шокирующе, но погодите, дайте мне это объяснить. Эта формулировка не совсем верна, ее стоит презентовать с большей аккуратностью, как юрист, звучать она должна следующим образом: «Ничто в космосе не может передвигаться со скоростью свыше скорости света в вакууме», так будет правильнее. Но если задуматься над этой фразой, станет понятно, что, действительно, в космосе ничто не может передвигаться свыше этой заветной скорости света, но сам космос может делать что ему вздумается. Космос не подвластен тому, чему учили нас в школах. Как мы уже знаем, космос находится в стадии постоянного расширения и расширение это происходит со скоростью превышающей скорость света, а в некоторых местах в несколько раз. Чтобы до конца представить модель мультивселенной, позвольте провести аналогию. Все мы хоть раз видели сёрферов, пытающихся прокатиться на волне. В данном примере наш свет и есть этот сёрфер, а вода, является космосом.
Так вот, представим, что начался отлив, а наш бедолага не успел вылезти на берег. Он будет стараться что есть мочи доплыть до суши, то же пытается сделать и свет, он словно плывет сквозь космос, пытаясь достичь нас. Но что если скорость воды будет больше скорости нашего сёрфера? Все вполне очевидно, несчастный человек никогда не сможет доплыть до берега.
По мере расширения пространства она охлаждалась и формировалась материя. Через секунду после Большого взрыва она была заполнена нейтронами, протонами, электронами, антиэлектронами, фотонами и нейтрино. На этом изображении всего неба показана зарождающаяся Вселенная. Оно показывает температурные колебания возрастом 13,7 млрд лет. Изображение предоставлено НАСА Примерно через 380 000 лет после Большого взрыва материя достаточно остыла для образования атомов в эпоху рекомбинации, что привело к образованию прозрачного, электрически нейтрального газа. 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.
Когда Земля была достаточно изучена, они обратили внимание к звездам и начали стремиться узнать как можно больше о них.
Средневековая модель Вселенной Изначально полагалось, что Вселенная бесконечна и не имеет возраста, являясь вечной. Но открытие законов термодинамики как минимум опровергло отсутствие возраста. Согласно им, тепло от горячих объектов переходит к более холодным, пока между ними не установится температурное равновесие. И если бы Вселенная существовала вечно, планеты, звезды и другие космические тела были бы одной температуры. Благодаря таким умозаключениям ученые того времени установили, что пространство вокруг имеет определенный возраст. Интересный факт: ученые не исключают наличие в космосе областей, где объекты имеют одну температуру. Но они должны состоять из одинаковых материалов.
Доказать наличие возраста у Вселенной иным способом удалось в XX веке. Астроном Леметр выдвинул гипотезу, что пространство вокруг не бесконечно, имеет границы и постоянно увеличивается. Эдвин Хаббл поддержал его, поскольку заметил, что соседние галактики постепенно отдаляются от Млечного Пути. И если перемещаться назад во времени, можно оказаться во мгновении, когда размеры Вселенной были минимальными и еще не начали расти. Именно в этот момент и произошло ее рождение, соответственно она имеет возраст. Сколько вселенной лет? Эдвин Хаббл, прекрасно понимая, что пространство вокруг расширяется, вычислил константу, характеризующую скорость этого процесса.
В 1958 году ученый Сэндидж использовал эту величину в своих расчетах и установил, что Вселенной должно быть примерно 20 миллиардов лет. Позже астрономы открыли реликтовое излучение — свет от Большого взрыва, который до сих пор заметен на границах пространства. Это помогло выявить более точные размеры космоса. На основе полученных данных ученые смогли подсчитать примерный возраст Вселенной. Он оказался равен 13,824 млрд. Как возникла Вселенная Момент Большого взрыва На данный момент теория Большого взрыва является наиболее логичным предположением о том, как возникла Вселенная. Она объясняет появление объектов, физических законов, материй и всего того, что находится в космосе.
Предположительно, все началось с небольшой сингулярности огромной плотности, для которой не существовало времени. В определенный момент она начала расти с огромной скоростью, порождая пространство, физические законы, гравитацию и т. Долгое время температура внутри была настолько высокой, что образование каких-либо частиц было невозможным. Через 380 тыс. А через миллиарды лет из пылевых облаков они превратились в звезды, планеты, астероиды. Эволюция Вселенной Временная хронология формирования Вселенной Спустя миллиарды лет, когда в пространстве появились атомы и молекулы, под действием гравитации они начали перемещаться относительно друг друга. Этот период ученые назвали Структурной Эпохой.
Уже в первые мгновения после расширения, в пространстве появились простейшие частицы, имеющие световую природу. Примерно через год начинает появляться темная материя. А еще через 380 тыс. Эволюция Вселенной Постепенно частицы сбились в газовые облака огромных масштабов, а еще через некоторое время начали формироваться звезды и планеты, которые обладают взаимным притяжением. Первые галактики образовались спустя 300 млн. Однако современный вид они приобрели лишь через 10 млрд. На данный момент Вселенной примерно 13,82 млрд.
Ученые не сомневаются, что галактики и общая карта пространства еще не раз поменяются, пока не придут к своей конечной форме. Интересный факт: существует предположение, что финальным этапом формирования Вселенной будет ее повторное сжатие в единую точку сингулярности, которая снова расширится благодаря Большому взрыву. Доказательством того, что эволюция Вселенной еще далека от завершения, является реликтовое излучение. Если оно заметно на границах пространства, значит, еще не иссякла энергия, выделенная в момент Большого взрыва.
Но благодаря этому ученому науке стало известно, что атом разделим и состоит из более мелких — субатомных частиц, которые сейчас известны нам как электроны. И хотя знание о разделимости атома истинно, однако атомная теория Томсона, созданная на основе этого знания, позже была опровергнута. Томсон предположил, что атом — положительно заряженная частица из набора электронов. На самом же деле, как нам сейчас известно, кроме электронов у атома есть ядро.
Об устройстве Вселенной – простыми словами. Поймет даже ребенок
Считается, что он дал начало процессу расширения Вселенной, который продолжается до сих пор. Считается также, что в первые минуты существования Вселенной частицы начали собираться в первые протоны и нейтроны. 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.
Почему же м-теории дают преимущество над другими? Эта теория, как известно, утверждает, что гравитоны, как и электроны, фотоны и всё остальное, являются не точечными частицами, а неуловимо крохотными резиночками энергии, или «струнами», вибрирующими разными способами. Интерес к теории струн резко возрос в середине 1980-х, когда физики поняли, что она даёт математически непротиворечивое описание квантовой гравитации. Но пять известных версий теории были «пертурбационными», то есть, переставали работать в определённых условиях. Теоретики могли подсчитать, что происходит, когда две гравитонные струны сталкиваются на высоких энергиях, но оказывались бессильны перед слиянием гравитонов настолько экстремальным, что оно порождает чёрную дыру. Затем в 1995 году физик Эдвард Уиттен открыл мать всех теорий струн. Он обнаружил различные признаки того, что пертурбационные теории струн совмещаются в одну связную непертурбационную теорию, которую он назвал «М-теорией». М-теория в различных физических контекстах выглядит, как одна из теорий струн, но у неё нет ограничений по условиям — а это важное требование для теории всего.
Если речь идет о гравитации, две из лучших моделей реальности — общая теория относительности ОТО Эйнштейна и законы квантовой механики — несовместимы как масло и вода. ОТО объясняет гравитацию искривлением ткани пространства-времени. При этом для большей части сил во Вселенной исследователи ищут и находят, часто экспериментально квантовые частицы и принципы их взаимодействия. С гравитацией такого сделать не удается даже теоретически — это взаимодействие пока никак не вписывается в квантовую механику. Физики-теоретики бьются над этим около сотни лет. Для повседневной жизни обычных людей, даже для наблюдений за космическими объектами острой необходимости в таком объединении нет. Однако в космосе существует исключение — черные дыры. Внутри этих загадочных структур, по всей вероятности, как раз главенствует квантовая гравитация. Скорее всего, законы физики там меняются до неузнаваемости.
Но наивные попытки подсчитать взаимодействие гравитонов приводят к бессмысленным бесконечностям, что говорит о необходимости более глубокого понимания гравитации. Теорию струн, или, что технически более правильно, м-теорию, часто описывают, как ведущего кандидата на ТВ в нашей Вселенной. Но ей нет никаких эмпирических свидетельств, как нет их ни для какой другой альтернативной идеи по поводу того, как гравитация может объединиться со всеми остальными фундаментальными силами. Почему же м-теории дают преимущество над другими? Эта теория, как известно, утверждает, что гравитоны, как и электроны, фотоны и всё остальное, являются не точечными частицами, а неуловимо крохотными резиночками энергии, или «струнами», вибрирующими разными способами. Интерес к теории струн резко возрос в середине 1980-х, когда физики поняли, что она даёт математически непротиворечивое описание квантовой гравитации. Но пять известных версий теории были «пертурбационными», то есть, переставали работать в определённых условиях. Теоретики могли подсчитать, что происходит, когда две гравитонные струны сталкиваются на высоких энергиях, но оказывались бессильны перед слиянием гравитонов настолько экстремальным, что оно порождает чёрную дыру.
Тёмная вселенная - это конец? М-теория. Теория струн.
Эффекты, которые мы наблюдаем и которые выглядят для нас как расширение, объясняются эволюцией масс частиц, таких как протоны и электроны. В предложенной картине мира частицы возникают из поля, пронзающего пространство-время. Космологическая постоянная задана массой этого поля, а поскольку оно колеблется, массы частиц тоже меняются. Космологическая постоянная меняется со временем, но по другой причине — из-за изменения массы частиц во времени, а не из-за расширения Вселенной. 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.
Все галактики расположены далеко друг от друга, и дистанция между ними продолжает меняться с увеличивающейся скоростью. Но со временем в дело вступила гравитация, и расширение замедлилось. Однако недавние исследования показывают, что теперь расширение снова ускоряется из-за таинственной тёмной энергии, которая составляет большую часть энергетического содержания Вселенной, но о её природе сейчас мало что известно. Итак, у нас есть: сингулярность — Большой взрыв — расширение Вселенной. Существует также гипотеза космической инфляции: она говорит, что никакой сингулярности не было, а Большому взрыву предшествовало другое, особое состояние Вселенной — инфляционное. Но об этом как-нибудь в другой раз. Границы Вселенной Сегодня мы видим Вселенную в том виде, в котором она существует спустя 13,8 миллиарда лет после Большого взрыва. И вот теперь как раз стоит поговорить о границах. 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.
Одним из основных компонентов М-теории является то, что она требовала добавления еще одного измерения к уже многочисленным дополнительным измерениям теории струн, чтобы можно было установить взаимосвязь между теориями. Вторая революция в теории струн В 1980-х и начале 1990-х годов теория струн достигла некоторой проблемы из-за изобилия. 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.
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. Внутри, сферических бутонов, мембраны колеблется, создавая давление сброса мембран в наружу.
Теории о Вселенной, которые взорвут ваш мозг 💥
Теория Ньютона устарела, и на ее место пришла доказанная теория квантовой физики, что атомы состоят на 99,9% из чистой энергии, то есть весь мир – это энергия. Теория суперструн, популярным языком, представляет вселенную как совокупность вибрирующих нитей энергии – струн. В рамках общей теории относительности и удовлетворяющей ее уравнениям космологической модели, называемой Вселенной Фридмана, для такого ускорения требуется экзотический источник, называемый сейчас темной энергией.
Гипотеза о "пузырьковой" модели вселенной
- Введение в M-теорию
- Что еще почитать
- Загадочные «нечастицы» способны расколоть Вселенную - Hi-Tech
- 60 удивительных фактов о Вселенной, которые вы должны знать
- ТОП-10 необъяснимых загадок Земли
Теория мультивселенной на доступном языке
Космологическая постоянная задана массой этого поля, а поскольку оно колеблется, массы частиц тоже меняются. Космологическая постоянная меняется со временем, но по другой причине — из-за изменения массы частиц во времени, а не из-за расширения Вселенной. 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.
В итоге было разработано пять основных теорий струн. Основные различия между теориями заключались в основном в количестве измерений, в которых развивались струны, и их характеристиках некоторые были открытыми петлями, некоторые были закрытыми петлями и т. Более того, все эти теории оказались работоспособными. Ученым не нравились пять, казалось бы, противоречащих друг другу систем уравнений, описывающих одно и то же. Выступая на конференции по теории струн в Университете Южной Калифорнии в 1995 году, Эдвард Виттен из Института перспективных исследований предположил, что пять разных версий теории струн могут описывать одно и то же с разных точек зрения. Он предложил объединяющую теорию под названием « М-теория », в которой «М» конкретно не определяется, но обычно понимается как «мембрана». Слова «матрица», «хозяин», «мать», «монстр», «тайна» и «магия» также были заявлены. М-теория объединила все теории струн. Он сделал это, заявив, что струны на самом деле являются одномерными срезами двумерной мембраны, колеблющейся в 11-мерном пространстве-времени.
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. Некоторые принимали форму трехмерных мембран, как наша Вселенная, другие походили на пленки энергии, затем появились цилиндрические и даже витые мембраны. Каждая мембрана, возможно, была другой Вселенной. Некоторые Вселенные могут быть очень похожи на нашу, но там нас может и не быть. Оставалось выяснить смысл, мешающий сингулярности в начале Большого Взрыва. М-теория должна была вот-вот дать приемлемый ответ. Берт выдвинул идею о том, что мембраны движутся в 11-ом измерении как гигантские турбулентные волны. И для них мало места, значит они сталкиваются… а что будет, если они столкнутся? На конференции в Кембридже пионеры М-теории собрались обсудить последствия М-теории. Его видение 11-ого измерения воодушевило физиков и привлекло внимание космологов, главной проблемой которых, как известно, является проблема объяснения сингулярности. Им выдался часок, сидя в вагоне, обсудить все идеи. Три физика, один поезд, и самый большой секрет Вселенной — что вызвало Большой Взрыв? Они играли ассоциациями. Постепенно они поняли, как возможно из этих столкновений получить все эффекты ранней Вселенной. Когда Вселенные сталкиваются — можно получить Большой Взрыв. Но как подобное столкновение стало причиной мира, в котором мы живем. Наша Вселенная состоит из звезд, галактик, квазаров. Нужно было объяснить, как из столкновения параллельных Вселенных создаются эти скопления вещества. Можно ли это сделать с помощью М-теории? Была тенденция считать, что мембрана — это гладкие плоские листы геометрической плоскости, но ученым стало ясно, что эта картина не верна — не могут они быть гладкими, они должны покрываться рябью. Когда эти мембраны сталкиваются, должна появляться рябь. К тому же они бьют друг друга не точно в одно и то же время и в одно и то же место, а фактически, они бьют друг друга в разных точках и в разное время.
А все остальное пространство атома является невидимым взаимосвязанным полем информации. Исходя из этого, родилось удивительное и перевернувшее научный мир понимание, что вся Вселенная состоит из чистой энергии, какой бы плотной она ни казалась! То есть наш мир — это энергия! И с этим уже не поспоришь — это вывод ученых, а не магов и чародеев. В квантовой физике вообще не существует никаких определенных материальных объектов. Материя существует как некий феномен — как возможность или вероятность. А человечество при этом всеми силами пытается ухватиться именно за материальное, по-прежнему упрямо твердя, что остальное — эфемерно и «сказочно». Эффект наблюдателя Но и это еще не все научные сюрпризы. Ученые сделали еще одно открытие — так называемый «эффект наблюдателя». Удивительно, но на поведение элементарных частиц воздействует наблюдатель. Частицы то исчезают, то появляются, и как только субъект направляет свое внимание на конкретное местоположение электрона, он тут же там появляется. Но когда наблюдатель перестает туда смотреть, субатомная частица исчезает в бескрайнем поле энергии. Звучит как магия, но это все научные факты. То есть получается, что физической материи не существует до тех пор, пока мы, не направляем на нее свое внимание.