2.0 Теория ДВС: Шары для расточки каналов ГБЦ.
Вселенная: что это такое, описание, строение, происхождение, фото и видео
Английский физик Мелвин Вопсон заявил, что его новое исследование может подтвердить популярную теорию симуляционной Вселенной. Тогда в силу вступает общая теория относительности (ОТО), которая объясняет движения материальных тел в общем случае. Сегодня шоу «Ньютон для чайников» отправляется на Лыткаринский завод оптического стекла холдинга «Швабе». Сегодня шоу «Ньютон для чайников» отправляется на Лыткаринский завод оптического стекла холдинга «Швабе».
Теории происхождения Вселенной и ее модели
Объединяя свою и другие теории, Тегмарк предлагает четырехуровневую классификацию миров : 1-й уровень — области, которые находятся в этой вселенной, но из-за постоянного расширения пространства после Большого взрыва удаляются от нашей части мира настолько быстро, что абсолютно не влияют на нее. В них действуют привычные физические законы, но с другими первоначальными условиями. Их можно сравнить с отверстиями в хлебном мякише, которые появляются при выпечке теста. Фундаментальные законы природы в этих мирах такие же, но физические константы и элементарные частицы иные. Могут отображать альтернативные исходы событий. В них другие физические постоянные и элементарные частицы, но такие же законы природы.
Исследователи предложили рассматривать некоторые элементарные частицы например, пионы, которые по массе меньше атома как тонкие протяженные нити — так называемые квантовые струны. В 1984—1986 годах произошла суперструнная революция : физики поняли, что теорией струн гипотетически можно описать взаимодействие всех элементарных частиц, а не только пионов. Возникла идея, что квантовые нити колеблются с разными частотами и задают свойства материи, как привычные нам атомы. Согласно общепринятой теории относительности Вселенная включает в себя четыре измерения, среди которых длина, ширина, глубина и время. По теории струн измерений может быть 6, 10 и даже 26.
Но мы осознаем только четыре из них. Остальные измерения сворачиваются, но в них могут помещаться параллельные вселенные. Эта концепция в упрощенной визуальной форме отражена в фильме Кристофера Нолана «Интерстеллар» 2014. Михаил Иванов, кандидат физико-математических наук, доцент кафедры теоретической физики МФТИ: «Тема параллельных миров-вселенных в художественной и научной литературе переплетена с темой множественности миров-областей в пределах одной вселенной. Если рассматривать область якобы нашей вселенной, но отстающую от нас более чем на 14 млрд световых лет это больше расстояния, которое свет может пройти с момента Большого взрыва к настоящему времени , тут уже возможно говорить о параллельных мирах.
Исторически одним из первых источников идеи мультивселенных была многомерная геометрия. Если в пространстве больше трех измерений, в нем можно представить несколько параллельных или пересекающихся гиперплоскостей, на каждой из которых действует обычная трехмерная физика. Восходят эти идеи минимум к XIX веку. В современной науке основные источники идеи о мультивселенных — общая теория относительности и квантовая теория. Общая теория относительности ОТО описывает, как геометрия пространства-времени, которая проявляется в виде гравитационных полей, изменяется со временем и взаимодействует с материей.
В ней можно сконструировать решения основных уравнений так, чтобы черная дыра оказалась воротами в параллельный мир. Но это требует существования экзотических видов материи, которые едва ли возможны. Можно применить обобщения ОТО к многомерному пространству и прийти к допущению, что в нем живут трехмерные браны от слова мембрана , на поверхности которых размещаются параллельные вселенные.
Гарькавый, о его ,казалось бы для подростков, книге трилогии Островитянка, Теория катастрофы, Возвращение Астровитянки, там столько выдано устами героини книги именно о Космосе, о Вселенной, о думающем звёздном облаке, без привычки було сложно вначале читать, но чем лучше вникаешь во все начинаешь понимать смысл написанного, и это притягивает, завораживает, и как то мне було то ли видение то ли сон о том как создавалось всё то шо окружает нас, откуда пошло... Вы же так засираете мозги и без того одураченным науками. Возникновение Галактики а это совсем не весь мир произошло элементарно просто. Ф пока у нас её нет, наука даже не знает, что такое физика на самом деле! И с этим следует согласиться и учёным, и церковным проповедникам. Ведь главная цель в науке - найти доступные нам познания о Мире, который не мог произойти и существовать без участия Высшего Разума.
От частоты и амплитуды колебательного процесса зависят свойства материи, пространства и времени. В основе всего мироздания лежит энергетическая конструкция похожая на ленту Мебиуса - одностороння поверхность с двумя зарядами - плюс и минус, борьба которых является разумной и предсказуемой. Всё в нашем мире материально, тут вопрос уровней. Идеализм низшего уровня является материализмом высшего уровня и так, как вверх, так и вниз по уровням до бесконечности. Все что есть - есть иллюзия-мысль-сон Создателя, данный нам в ощущения. И мы есть неотъемлемые частички единого мыслящего Нечто. Вселенная фундаментально стационарна, внутренне замкнута и вместе с материей и энергией неистребима, а стало быть вечна. Как без истинного понимания происходящего объяснять мироздание? Подавляющее большинство людей очень удивится, если сможет трезво взглянуть в лицо своим мыслям.
Вселенная никогда не создавалась, она существует вечно. Её просторы бесконечны. Горе учёные никак не могут отрешиться, что где-то есть конец. Бог создал Землю и Небо, Адама и Еву.
Хрестоматийным примером служит открытие планеты Нептун, совершенное в середине XIX века: вначале ее вычислили по аномалиям орбиты Урана, а затем обнаружили с помощью телескопа в указанном месте. То, как движется небесное тело, определяется силами гравитационного взаимодействия, и по параметрам его траектории можно узнать о наличии поблизости других объектов, рассчитать массы планет и звёзд и даже заглянуть на миллиарды лет в прошлое. В первой половине ХХ века учёные, сравнивая теоретическую картину мира с данными наблюдений, постепенно поняли, что Вселенная не так проста, как они думали. В 1922 году Якобус Каптейн — известный голландский астроном, обнаруживший, что звёзды движутся вокруг галактического центра, — опубликовал статью, в которой подводил итог своим главным научным изысканиям. Она называлась «Первая попытка создать теорию расположения и движения звёздной системы» First Attempt at a Theory of the Arrangement and Motion of the Sidereal System. После многолетних наблюдений астроном пришёл к выводу: значительная часть вещества в Галактике невидима из-за того, что сосредоточена в телах, которые не отражают или плохо отражают свет.
В этой работе Каптейн, вероятнее всего, первым употребил термин «тёмная материя» dark matter , пускай и подразумевал под ним совсем не то, что он значит в современной физике. Предположение Каптейна о существовании большого количества невидимых тел поддержал известный астроном Ян Оорт. Он проанализировал вертикальные колебания звёзд относительно плоскости Млечного Пути и вывел, что масса тёмной материи — по крайней мере, в нашей галактике — не должна превышать массу видимых звёзд более чем вдвое. Он подсчитал радиальную скорость отдельных галактик, расположенных на краю скопления Волос Вероники скопления Кома , и проанализировал их светимость. По его данным получалось, что скопление могло сохранять гравитационную устойчивость, только если его полная масса в 400 раз! Цвикки заключил, что в скоплении присутствует значительный объем невидимого вещества, которое оказывает сильнейшее гравитационное воздействие на галактики и удерживает их от разрушения. Через четыре года Цвикки опубликовал новую статью с уточнёнными расчётами. На этот раз астрофизик высказался вполне определённо: в галактиках очень много тёмной материи, а сама она, по-видимому, состоит из «холодных звёзд, других твёрдых тел и газов». Позже выяснилось, что Цвикки ошибся в расчётах, — масса невидимого вещества оказалась на порядок завышена. Однако более тщательные измерения не опровергли основную его мысль: оценка массы скопления Волос Вероники, проводимая на основе его светимости и на основе гравитационных взаимодействий внутри него, показывала разные результаты!
В то же самое время американец Синклер Смит получил похожие данные, изучая скопление галактик Девы. Как и предшественники, он полагал, что «невидимая» масса сосредоточена в гигантских слабосветящихся газовых облаках. Впрочем, перед тем как делать обобщения и создавать новую теорию, учёные должны были доказать, что эффект, наблюдаемый в галактических скоплениях, широко распространён во Вселенной.
Теория струн казалась прорывом: материя состоит из неких колебаний, из энергии, которая и порождает вещество. Но — не получилось. Как и в случае кварков, количество струн абсурдно выросло, а сама теория развалилась на массу вариантов, и уже ничего толком не объясняет и не предсказывает. Согласно теории Ванчурина, кварки, фотоны и другие частицы — подсистемы нейросети, уже достаточно хорошо «обученные». Я описал, какая она.
Мне пока абсолютно неважно, кто ее создал. Пришельцы из других измерений, Бог или иллюзия в нашем мозгу. Ладно, описал. Теперь вопрос, а как это сечется с известным нам миром? Есть теория относительности, есть квантовая механика. И тут я со своей нейросетью. Они вообще «подружатся»? Если нет, я даже к экспериментатору не пойду.
Он меня с порога пошлет. И вот я сижу, и понимаю, что нейросеть прекрасно объясняет тот мир, который мы знаем. Камень падает вниз. Земля вращается вокруг Солнца. Но зачем она вообще понадобилась, если мир и так был описан теорией Ньютона? Штука в том, что Эйнштейн предсказал вещи, которые были невероятны с точки зрения Ньютона. Например, что лучи звезд «притянутся» гравитацией Солнца. В 1919 году проверили — так и есть.
Еще Эйнштейн говорил, что время на Земле бежит быстрее, чем на земной орбите. Тогда этого нельзя было проверить. Сегодня спутники GPS вынуждены вносить поправку на время. Экзотическое стало обыденным. Теория относительности сначала описала то, что есть, а потом предсказала то, чего «не было». Пока ничего. Но я сделал кульбит. Я ушел в биологию.
Вот там мы и предскажем. Ты можешь объяснить какое-нибудь непонятное явление лучше других, но придется побороться с конкурирующими трактовками. В биологии же куча необъясненных фактов. Там ничего не понятно. Это как пруд, в который можно прыгнуть, и поймать осетра руками. Я пришел к биологам, и говорю: «Ребята, если мир — это нейросеть, это ведь должно работать не только на уровне элементарных частиц, но и на уровне клеток». Те ухватились. Стали искать, что бы проверить.
Все равно я не понимаю, как животные отращивают органы, если меняется среда обитания. Человек, когда переезжает на Север, шерсть на себе не отрастит. Никто не понимает, как работает эволюция. Она просто как бы есть. Нам сразу стало ясно, что эволюция прекрасно описывается теорией обучения. Той самой, с помощью которой «учат» компьютерные нейросети. Более того, теория обучения объясняет, как появилась жизнь на Земле. Происхождение жизни — «проклятый» вопрос науки.
Магниты тянутся друг к другу, как живые, молекулы соединяются в сложные конструкции, но между ними и простейшей бактерией — непроходимая пропасть. Где эта «душа», которая есть в бактерии, но не в молекуле? Хотя биологи говорят, что «тут все понятно», со стороны их конструкции выглядят как нечестный фокус: поболтаем раствор, раз, и из него вылезает бактерия. Ну, попробуем. Ломать - не строить! И это не просто поговорка, а закон природы. Второй закон термодинамики говорит, что Вселенная стремится к беспорядку, а порядок для нее - аномалия, от которой она спешит избавиться. Энтропия — это и есть мера беспорядка.
А термодинамика — наука, изучающая, нет, не термометры, а энергии Вселенной. 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.
Большой взрыв или вечный отскок : новые открытия меняют начало нашей Вселенной
Горе учёные никак не могут отрешиться, что где-то есть конец. Бог создал Землю и Небо, Адама и Еву. А кто создал Бога, откуда ОН взялся? Во Вселенной могут происходить любые процессы в т.
Все наблюдаемые видоизменения материи во вселенной,хорошо согласуются с законом тяготения. Вселенная одна,вечна во времени. Её никто не создавал.
Если ввести создателя,То вопрос кто создал его вернёт к началу. Первое условие: Большая Вселенная - шарообразный объём субстанции ЭФИРА, заполненная конечным количеством Малых Вселенных, численное ограничение которых определяется внутри-шаровым объёмом Большой Вселенной. Все - на одной оси!
Второй атом - Вторая Малая Вселенная и т. Рождение первого ряда Малых Вселенных обретают свою персональную ось - отдельно-взятых иглах Мироздания, но внутри Большой Вселенной. Верхние Малые Вселенные поднимаются на второй уровень Большой Вселенной и т.
Второй ярус Малых Вселенных ограниченный меридианами шара Большой Вселенной. Скорость движения Малых Вселенных по центральной оси - меньше скорости, например, МВ, соприкасающейся точкой с оболочкой Большой Вселенной. Эти скорости уравниваются только на экваторе - нулевой широте Большой Вселенной.
Таким образом, шаровой объём БВ в состоянии вместить объёмы МВ, которые образуются за период рождения-эволюции-смерти в точке Северного полюса БВ. Теперь легко просчитать диаметр не только нашей Малой Вселенной, но и Большой Вселенной. За эволюционный период Малых Вселенных, их водородная оболочка настолько истончается до предела, что она, подойдя вплотную к северному полюсу Большой Вселенной, - взрывается, поскольку вновь рождённые МВ подпирают старенькие.
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.
Но авторы нового исследования решили эту проблему, переосмысливая существующие версии. Что предлагает новое исследование? В математической интерпретации Ломбризера Вселенная не расширяется, а является плоской и статической, как когда-то считал Эйнштейн. Наблюдаемые эффекты, которые указывают на расширение, можно объяснить эволюцией масс частиц, таких как протоны и электроны, с течением времени. В такой интерпретации частицы возникают из поля, пронизывающего пространство-время. Космологическая постоянная определяется массой поля. Поскольку это поле флуктуирует, массы порождаемых им частиц ведут себя также. Космологическая постоянная по-прежнему меняется со временем, но в этой модели это этот процесс связан с изменением массы частиц с течением времени, а не с расширением Вселенной. Флуктуации поля приводят к большим красным смещениям далеких скоплений галактик, чем предсказывают традиционные космологические модели. Таким образом, космологическая постоянная остается верной предсказаниям модели. Рецепт темной Вселенной Новая структура Ломбризера также решает некоторые другие насущные проблемы космологии, включая природу темной материи. Этот невидимый материал превосходит по численности обычные частицы материи в соотношении 5 к 1, но остается непонятным, поскольку не взаимодействует со светом.
Итак, вот они - разные версии и модели происхождения Вселенной. Креационизм: все создал Господь Бог Креационизм Среди всех теорий о происхождении Вселенной эта появилась самой первой. Очень хорошая и удобная версия, которая, пожалуй, будет иметь актуальность всегда. Кстати, многие ученые физики, несмотря на то что наука и религия часто представляются понятиями противоположными, верили в Бога. Например, Альберт Эйнштейн говорил: «Каждый серьезный естествоиспытатель должен быть каким-то образом человеком религиозным. Иначе он не способен себе представить, что те невероятно тонкие взаимозависимости, которые он наблюдает, выдуманы не им. В бесконечном универсуме обнаруживается деятельность бесконечно совершенного Разума. Обычное представление обо мне, как об атеисте — большое заблуждение. Если это представление почерпнуто из моих научных работ, могу сказать, что мои научные работы не поняты» Теория Большого Взрыва Пожалуй, самая распространенная и наиболее признанная модель происхождения нашей Вселенной. Во всяком случае, о ней слышал практически каждый. Что говорит нам Большой Взрыв? Однажды, лет эдак 14 миллиардов назад, пространства и времени не было, а вся масса вселенной была сосредоточена в крохотной точке с невероятной плотностью — в сингулярности.
Вселенная: что это такое, описание, строение, происхождение, фото и видео
Если сложить две вселенные, наблюдаемую и не наблюдаемую, то получиться, что вселенная постоянно выворачивается, при этом имеет общий стабильные размеры во времени. Устройство мироздания: самые необычные концепции Вселенной. Теория струн Теория струн – физическая теория, объединяющая квантовую механику и общую теорию относительности, и считающаяся главным кандидатом на роль теории квантовой гравитации. «М-теория является единственным «кандидатом» на законченную теорию Вселенной.
Новая теория Вселенной и психики
Это предсказание вошло в противоречие со всеми экспериментальными наблюдениями и бросило серьезную тень на теорию струн. Она предсказывает, что у каждой частицы есть свой суперпартнер и, по необычному совпадению, то же самое условие фактически устраняет тахион. Другая необычная особенность в том, что теория струн требует существования десяти пространственно-временных измерений. В настоящее время нам известно лишь четыре: глубина, высота, ширина и время. Хотя это похоже на серьезное препятствие, предлагалось уже несколько решений, и в настоящее время это все видится скорее необычной особенностью, нежели проблемой. Например, мы могли бы существовать в четырехмерном мире без какого-либо доступа к дополнительным измерениям. Однако различные компактификации привели бы к иным значениям физических констант и иным законам физики. М-теория Оставалась еще одна проблема, которая не давала покоя теоретикам струн того времени. Тщательная классификация показала существование пяти различных последовательных теорий струн, и было непонятно, почему природа должна выбирать одну из пяти. И здесь в игру вступает М-теория.
Во время второй революции струн в 1995 году физики предположили, что пять последовательных теорий струн на деле являются разными лицами уникальной теории, которая существует в одиннадцати пространственно-временных измерениях и называется М-теорией. Она включает каждую струнную теорию различных физических контекстов, при этом оставаясь рабочей для всех.
И это позволяет найти «клочковатость» тёмной материи, то есть долю её обособленности во Вселенной. Но как эта клочковатость влияет на теорию эволюции нашей Вселенной? Всё дело в том, что именно тёмная материя, клочки которой «разбегаются» по всем закоулкам Вселенной, является теми самыми центрами неоднородности, вокруг которых собираются галактики. Оно было сделано в 1997 году, однако окончательно было подтверждено позднее.
В 2011 году за него была вручена Нобелевская премия по физике. Учёные открыли, что Вселенная не просто расширяется, а расширяется с ускорением. Это ускорение вызывается особой космической энергией, так называемой тёмной энергией, которая как бы «расталкивает» Вселенную за счёт эффекта антигравитации. Хотя ещё с 1930-х годов учёные подозревали о существовании так называемой тёмной материи, её существование было в общих чертах доказано к 1980-м годам. Другим важнейшим открытием стало открытие гравитационных волн и оптическая локализация их источника. Впервые всплеск гравитационного излучения, вызванный столкновением двух чёрных дыр, был зафиксирован установками LIGO Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory в сентябре 2015 года.
За это открытие двумя годами позднее была вручена Нобелевская премия. Также по теме «Первая карта»: российский астрофизик — об обзоре всего неба, нейтронных звёздах и рентгеновской навигации Российская обсерватория «Спектр-РГ» провела свой первый год в космосе и успела сделать обзор всего неба в высоком разрешении. Об этом... В 2017 году уже российские оптические телескопы системы «МАСТЕР» зафиксировали оптическую вспышку от столкновения двух нейтронных звёзд. Сначала был уловлен всплеск гравитационных волн, он был зафиксирован американской и европейской обсерваториями. А затем оптическую вспышку засёк наш телескоп «МАСТЕР», расположенный в Аргентине, а также несколько других оптических телескопов, независимых друг от друга.
При столкновении нейтронных звёзд возникает не такая яркая вспышка, как при сверхновой, — такая вспышка называется килоновой. Это событие стало одним из величайших достижений оптической астрономии. И именно оптические телескопы позволяют точно определить координаты объекта, вероятность ошибки уменьшается в этом случае в миллиарды раз. Именно его общая теория относительности лежит в основе так называемой стандартной модели Вселенной. Сам Эйнштейн выдвинул теорию статической Вселенной, она подверглась критике и была потом практически забыта. Эйнштейн считал, что Вселенная бесконечна, а материя в ней распределена равномерно.
Под действием силы притяжения материя должна была собраться в единую точку. Чтобы объяснить, почему этого не происходит, Эйнштейн ввёл в уравнение неизвестную величину, космологическую константу, которая противостоит гравитации и не даёт материи сжаться. По сути, можно сказать, что тёмную энергию предсказал именно Эйнштейн — он первым предположил существование антигравитации.
Тёмной её называют потому, что её не видно вообще, она свет не излучает, не отражает и подаёт только один-единственный признак своего существования: она имеет гравитацию.
Притом огромную, в несколько раз большую, чем совокупная гравитация всех-всех видимых в земные телескопы галактик. А их, по примерным оценкам, в обозримой Вселенной триллионы и триллионы. 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.
Они ведь мощнее одномерных струн, и поэтому очень подходят для формирования суперпартнёров. Надо теоретикам подумать над этим. Так дело обстоит с Е-гетеротической струной. Такое же чудо произошло и с теорией IIA, только в ней струна при увеличении связи превращалась не в ленту, а в «велосипедную камеру». В результате оказалось, что «струны» типа IIA и E-гетеротические «струны» имеют фундаментальную структуру двумерных мембран, живущих в 11-мерной вселенной. Их поведение описываются 11-и мерной теорией, которая аппроксимируется при малых энергиях 11-мерной квантово-полевой теорией супергравитации. А что творится при больших энергиях, пока никто ничего не знает. Правда есть некоторые фрагменты поведения 11-и мерной теории при больших энергиях.
Возможно, они указывают на протяжённые объекты других размерностей. Над поведением теории при больших значениях константы связи сейчас и работают теоретики. M-теория и паутина взаимосвязей. Выше мы рассмотрели, какие из теорий являются дуальными друг другу прямо или через посредника, или дуальны сами себе. Получается такой ряд групп пока не связанных друг с другом. Вот этот ряд. Поэтому в ряд можно внести дополнительные связи. И так, мы обнаружили наличие связи между всеми теориями струн. Кроме этого узнали, что существует и шестая теория 11-мерная супергравитация , которая связана с М-теорией. Все это можно изобразить таким рисунком 12.
Данная картинка является рамочным пространством для всей теории струн. Здесь находятся все шесть теорий в виде полуостровов, которые при малой константе связи указывают на наличие в природе, точнее в математике, одномерных объектов в виде струн. Это, наверное, все-таки понимают математики и поэтому не ставят перед экспериментаторами поиск этих протяженных объектов, также, как и точечных, в ускорителях, интерферометрах и другой аппаратуры. Более того через изменение констант связи и изменение вида свернутых измерений можно переходить от одной точки пространства теории к другой точке. И что интересно, при этих переходах мы тащим за собой двухмерность струны. А это значит, что ни одна из пяти теорий не смогли обнаружить в себе двухмерность струн самостоятельно. Для этого потребовалась М-теория. Конечно, и двухмерная струна чисто математический объект. В природе таких объектов не существует. Даже слой одиночных атомов или электронов имеет определенную толщину.
Одно утешение — теория идет дальше и предполагает, что существуют и трехмерные объекты в ее математических образах. Все что только мы наблюдаем и даже представляем, все, все является в виде трехмерных объектов. Кажется, описывай их, представляй взаимодействия между ними, предлагай методы измерений и изменений, в общем изучай.
Законы энергии Вселенной: как работает энергия в нашем мире — 11 главных законов
Согласно теории, до этого Вселенная была очень крошечной, очень горячей, плотной точкой, похожей на сингулярность, из которой возникло все, что мы видим вокруг себя. это увлекательная концепция, объединяющая различные теории, такие как струнная теория и супергравитация, чтобы понять природу Вселенной на самом глубоком уровне. Об основных теориях смерти Вселенной рассказал главный научный сотрудник института ядерных исследований Дмитрий Горбунов. Оппонент этой теории астроном Фред Хойл в 1949 году назвал ее пренебрежительно «Большим взрывом» (Big Bang), однако определение закрепилось в науке. Следующий этап развития теории суперструн — М-теория — насчитала уже одиннадцать размерностей. Теория вселенной воздушного шара предполагает, что некоторые части вновь образованной Вселенной перестали расширяться вскоре после Большого Взрыва.
Расширение Вселенной — миф? Новое исследование перевернуло модель строения нашего мира
Однако это позволит лишь приблизиться к краю Вселенной. Однако есть загвоздка в том, чтобы физически оказаться на границе Вселенной, а не только её увидеть. И снова всё упирается в расширение Вселенной и невероятно огромные расстояния. Долететь до самой удалённой от нас части Вселенной невозможно, даже если двигаться со скоростью света, поскольку получается, что объекты, которые находятся далеко друг от друга, продолжают увеличивать расстояние между собой с огромной скоростью. Итак, если с пределом Вселенной определились, то возникает закономерный вопрос: а что там может быть, в случае если это действительно предел-предел, граница, конец?
Что за границей? Научные теории о том, что может находиться за пределами Вселенной основаны, как правило, на предположениях, выводах из известных физических законов и математических моделях. Множество других Вселенных Одна из теорий предполагает, что наша Вселенная — лишь одна из множества параллельных, которые существуют рядом с нашей. Это так называемая теория Мультивселенной , где каждая Вселенная имеет свои особенности и свойства.
Если двигаться достаточно долго, то рано или поздно можно найти такую же планету, как наша, где мы утром завтракали овсянкой. Или другой мир, где на завтрак у нас была яичница с сосисками. Или другой мир, где мы и вовсе не завтракали. Есть некий парадокс в том, что и саму бесконечность Вселенной весьма трудно представить при этом ещё и ограниченную , поскольку это вне пределов нашего воображения.
Отражением этих идей можно считать теорию струн, которая рассматривает основные строительные блоки Вселенной как маленькие вибрирующие струны.
Каждой гармонике соответствует собственное энергетическое состояние. Согласно принципу относительности см. Теория относительности , энергия и масса эквивалентны, а значит, чем выше частота гармонической волновой вибрации струны, тем выше его энергия, и тем выше масса наблюдаемой частицы. Однако, если стоячую волну в гитарной струне представить себе наглядно достаточно просто, стоячие волны, предлагаемые теорией суперструн наглядному представлению поддаются с трудом - дело в том, что колебания суперструн происходят в пространстве, имеющем 11 измерений. Мы привыкли к четырехмерному пространству, которое содержит три пространственных и одно временное измерение влево-вправо, вверх-вниз, вперед-назад, прошлое-будущее.
В пространстве суперструн всё обстоит гораздо сложнее см. Физики-теоретики обходят скользкую проблему «лишних» пространственных измерений, утверждая, что они «скрадываются» или, научным языком выражаясь, «компактифицируются» и потому не наблюдаются при обычных энергиях. Совсем уже недавно теория струн получила дальнейшее развитие в виде теории многомерных мембран - по сути, это те же струны, но плоские. Как походя пошутил кто-то из ее авторов, мембраны отличаются от струн примерно тем же, чем лапша отличается от вермишели. Вот, пожалуй, и всё, что можно вкратце рассказать об одной из теорий, не без основания претендующих на сегодняшний день на звание универсальной теории Великого объединения всех силовых взаимодействий. Увы, и эта теория небезгрешна.
Прежде всего, она до сих пор не приведена к строгому математическому виду по причине недостаточности математического аппарата для ее приведения в строгое внутреннее соответствие. Прошло уже 20 лет, как эта теория появилась на свет, а непротиворечиво согласовать одни ее аспекты и версии с другими так никому и не удалось. Еще неприятнее то, что никто из теоретиков, предлагающих теорию струн и, тем более суперструн до сих пор не предложил ни одного опыта, на котором эти теории можно было бы проверить лабораторно. Увы, боюсь, что до тех пор, пока они этого не сделают, вся их работа так и останется причудливой игрой фантазии и упражнениями в постижении эзотерических знаний за пределами основного русла естествознания. Изучение свойств чёрных дыр В 1996 г. В этой работе Строминджеру и Вафе удалось использовать теорию струн для нахождения микроскопических компонентов определенного класса чёрных дыр, а также для точного вычисления вкладов этих компонентов в энтропию.
Работа была основана на применении нового метода, частично выходящего за рамки теории возмущений, которую использовали в 1980-х и в начале 1990-х гг. Результат работы в точности совпадал с предсказаниями Бекенштейна и Хокинга, сделанными более чем за двадцать лет до этого. Реальным процессам образования чёрных дыр Строминджер и Вафа противопоставили конструктивный подход. Они изменили точку зрения на образование чёрных дыр, показав, что их можно конструировать путем кропотливой сборки в один механизм точного набора бран, открытых во время второй суперструнной революции. Имея в руках все рычаги управления микроскопической конструкцией чёрной дыры , Строминджер и Вафа смогли вычислить число перестановок микроскопических компонентов чёрной дыры, при которых общие наблюдаемые характеристики, например масса и заряд, остаются неизменными. После этого они сравнили полученное число с площадью горизонта событий чёрной дыры - энтропией, предсказанной Бекенштейном и Хокингом, - и получили идеальное согласие.
По крайней мере, для класса экстремальных чёрных дыр Строминджеру и Вафе удалось найти приложение теории струн для анализа микроскопических компонентов и точного вычисления соответствующей энтропии. Проблема, стоявшая перед физиками в течение четверти века, была решена. Для многих теоретиков это открытие было важным и убедительным аргументом в поддержку теории струн. Разработка теории струн до сих пор остается слишком грубой для прямого и точного сравнения с экспериментальными результатами, например, с результатами измерений масс кварка или электрона. Теория струн, тем не менее, дает первое фундаментальное обоснование давно открытого свойства чёрных дыр, невозможность объяснения которого многие годы тормозила исследования физиков, работавших с традиционными теориями. Даже Шелдон Глэшоу, Нобелевский лауреат по физике и убеждённый противник теории струн в 1980-е гг.
Струнная космология Существует три основных пункта, в которых теория струн модифицирует стандартную космологическую модель. Во-первых, в духе современных исследований , всё более проясняющих ситуацию, из теории струн следует, что Вселенная должна иметь минимально допустимый размер. Этот вывод меняет представление о структуре Вселенной непосредственно в момент Большого взрыва, для которого в стандартной модели получается нулевой размер Вселенной. Во-вторых, понятие T-дуальности, то есть дуальности малых и больших радиусов в его тесной связи с существованием минимального размера в теории струн, имеет значение и в космологии. В-третьих, число пространственно-временных измерений в теории струн больше четырёх, поэтому космология должна описывать эволюцию всех этих измерений. Модель Бранденберга и Вафы В конце 1980-х гг.
Роберт Бранденбергер и Кумрун Вафа сделали первые важные шаги к пониманию того, к каким изменениям в следствиях из стандартной космологической модели приведет использование теории струн. Они пришли к двум важным выводам. Во-первых, по мере движения назад к моменту Большого взрыва температура продолжает расти до момента, когда размеры Вселенной по всем направлениям сравняются с планковской длиной. В этот момент температура достигнет максимума и начнёт уменьшаться. На интуитивном уровне нетрудно понять причину этого явления. Предположим для простоты следуя Бранденбергеру и Вафе , что все пространственные измерения Вселенной циклические.
При движении назад во времени радиус каждой окружности сокращается, а температура Вселенной увеличивается. Из теории струн мы знаем, что сокращение радиусов сначала до и затем ниже значений планковской длины физически эквивалентно уменьшению радиусов до планковской длины, сменяющемуся затем их последующим увеличением. Поскольку температура при расширении Вселенной падает, то безрезультатные попытки сжать Вселенную до размеров, меньших планковской длины, приведут к прекращению роста температуры и её дальнейшему снижению. В результате Бранденбергер и Вафа пришли к следующей космологической картине: сначала все пространственные измерения в теории струн плотно свернуты до минимальных размеров порядка планковской длины. Температура и энергия высоки, но не бесконечны: парадоксы начальной точки нулевого размера в теории струн решены. В начальный момент существования Вселенной все пространственные измерения теории струн совершенно равноправны и полностью симметричны: все они свернуты в многомерный комок планковских размеров.
Далее, согласно Бранденбергеру и Вафе, Вселенная проходит первую стадию понижения симметрии, когда в планковский момент времени три пространственных измерения отбираются для последующего расширения, а остальные сохраняют исходный планковский размер. Затем эти три измерения отождествляются с измерениями в сценарии инфляционной космологии и в процессе эволюции принимают наблюдаемую теперь форму. Модель Венециано и Гасперини После работы Бранденбергера и Вафы физики непрерывно продвигаются вперёд к пониманию струнной космологии. В числе тех, кто идет во главе этих исследований - Габриэле Венециано и его коллега Маурицио Гасперини из Туринского университета. Эти учёные представили свой вариант струнной космологии, который в ряде мест соприкасается с описанным выше сценарием, но в других местах принципиально отличается от него. Как Бранденбергер и Вафа, для исключения бесконечной температуры и плотности энергии, которые возникают в стандартной и инфляционной модели, они опирались на существование минимальной длины в теории струн.
Однако вместо вывода о том, что в силу этого свойства Вселенная рождается из комка планковских размеров, Гасперини и Венециано предположили, что существовала доисторическая вселенная, возникшая задолго до момента, который называется нулевой точкой, и породившая этот космический «эмбрион» планковских размеров.
Из-за этого мы и не способны увидеть объекты, находящиеся дальше этой сферы, даже если они и существуют. Даже при использовании скорости света как предельной космической , существует фундаментальный предел, насколько далеко мы можем заглянуть назад во времени. Однако это позволит лишь приблизиться к краю Вселенной. Однако есть загвоздка в том, чтобы физически оказаться на границе Вселенной, а не только её увидеть. И снова всё упирается в расширение Вселенной и невероятно огромные расстояния. Долететь до самой удалённой от нас части Вселенной невозможно, даже если двигаться со скоростью света, поскольку получается, что объекты, которые находятся далеко друг от друга, продолжают увеличивать расстояние между собой с огромной скоростью. Итак, если с пределом Вселенной определились, то возникает закономерный вопрос: а что там может быть, в случае если это действительно предел-предел, граница, конец?
Что за границей? Научные теории о том, что может находиться за пределами Вселенной основаны, как правило, на предположениях, выводах из известных физических законов и математических моделях. Множество других Вселенных Одна из теорий предполагает, что наша Вселенная — лишь одна из множества параллельных, которые существуют рядом с нашей. Это так называемая теория Мультивселенной , где каждая Вселенная имеет свои особенности и свойства. Если двигаться достаточно долго, то рано или поздно можно найти такую же планету, как наша, где мы утром завтракали овсянкой. Или другой мир, где на завтрак у нас была яичница с сосисками. Или другой мир, где мы и вовсе не завтракали.
В случае успеха она могла бы прояснить многие вопросы строения нашей вселенной. Объяснение материи и массы Одна из основных задач современных исследований — поиск решения для реальных частиц.
Теория струн начиналась как концепция, описывающая такие частицы, как адроны, различными высшими колебательными состояниями струны. В большинстве современных формулировок, материя, наблюдаемая в нашей вселенной, является результатом колебаний струн и бран с наименьшей энергией. Вибрации с большей порождают высокоэнергичные частицы, которые в настоящее время в нашем мире не существуют. Масса этих элементарных частиц является проявлением того, как струны и браны завернуты в компактифицированных дополнительных измерениях. Например, в упрощенном случае, когда они свернуты в форме бублика, называемом математиками и физиками тором, струна может обернуть эту форму двумя способами: короткая петля через середину тора; длинная петля вокруг всей внешней окружности тора. Короткая петля будет легкой частицей, а большая — тяжелой. При оборачивании струн вокруг торообразных компактифицированных измерений образуются новые элементы с различными массами. Теория суперструн кратко и понятно, просто и элегантно объясняет переход длины в массу. Свернутые измерения здесь гораздо сложнее тора, но в принципе они работают также.
Возможно даже, хотя это трудно представить, что струна оборачивает тор в двух направлениях одновременно, результатом чего будет другая частица с другой массой. Браны тоже могут оборачивать дополнительные измерения, создавая еще больше возможностей. Определение пространства и времени Во многих версиях теория суперструн измерения сворачивает, делая их ненаблюдаемыми на современном уровне развития технологии. В настоящее время не ясно, сможет ли теория струн объяснить фундаментальную природу пространства и времени больше, чем это сделал Эйнштейн. В ней измерения являются фоном для взаимодействия струн и самостоятельного реального смысла не имеют. Предлагались объяснения, до конца не доработанные, касавшиеся представления пространства-времени как производного общей суммы всех струнных взаимодействий. Такой подход не отвечает представлениям некоторых физиков, что привело к критике гипотезы. Конкурентная теория петлевой квантовой гравитации в качестве отправной точки использует квантование пространства и времени. Некоторые считают, что в конечном итоге она окажется лишь другим подходом ко все той же базовой гипотезе.
Квантование силы тяжести Главным достижением данной гипотезы, если она подтвердится, будет квантовая теория гравитации. Текущее описание силы тяжести в ОТО не согласуется с квантовой физикой. Последняя, накладывая ограничения на поведение небольших частиц, при попытке исследовать Вселенную в крайне малых масштабах ведет к возникновению противоречий. Унификация сил В настоящее время физикам известны четыре фундаментальные силы: гравитация, электромагнитная, слабые и сильные ядерные взаимодействия. Из теории струн следует, что все они когда-то являлись проявлениями одной. Согласно этой гипотезе, так как ранняя вселенная остыла после большого взрыва, это единое взаимодействие стало распадаться на разные, действующие сегодня. Эксперименты с высокими энергиями когда-нибудь позволят нам обнаружить объединение этих сил, хотя такие опыты находятся далеко за пределами текущего развития технологии. Пять вариантов После суперструнной революции 1984 г.
10 самых загадочных и необъяснимых тайн Вселенной
Она состоит из серии отскоков, которые проходят бесконечное число циклов и продолжаются до бесконечности. А поскольку у такой вселенной нет начала, то нет ни Большого взрыва, ни сингулярности. Однако, по словам физика Уильяма Кинни из Университета Буффало, соавтора второго исследования, на пути теории вечно циклической Вселенной стоит одно препятствие. Это энтропия, которая накапливается с каждым отскоком Вселенной. Часто рассматриваемая как количество беспорядка в системе, энтропия связана с количеством полезной энергии в системе: чем выше энтропия, тем меньше энергии доступно. Если мы вернемся в прошлое, к началу Вселенной, то эта идея подразумевает фактически бесконечно малое количество энтропии, но энтропия присутствует и сильно напоминает Большой взрыв. Поэтому исследователи изучили последствия этого увеличения энтропии в циклической Вселенной.
Некоторые считают, что в конечном итоге она окажется лишь другим подходом ко все той же базовой гипотезе. Квантование силы тяжести Главным достижением данной гипотезы, если она подтвердится, будет квантовая теория гравитации. Текущее описание силы тяжести в ОТО не согласуется с квантовой физикой.
Последняя, накладывая ограничения на поведение небольших частиц, при попытке исследовать Вселенную в крайне малых масштабах ведет к возникновению противоречий. Унификация сил В настоящее время физикам известны четыре фундаментальные силы: гравитация, электромагнитная, слабые и сильные ядерные взаимодействия. Из теории струн следует, что все они когда-то являлись проявлениями одной. Согласно этой гипотезе, так как ранняя вселенная остыла после большого взрыва, это единое взаимодействие стало распадаться на разные, действующие сегодня. Эксперименты с высокими энергиями когда-нибудь позволят нам обнаружить объединение этих сил, хотя такие опыты находятся далеко за пределами текущего развития технологии. Пять вариантов После суперструнной революции 1984 г. Физики, перебирая версии теории струн в надежде найти универсальную истинную формулу, создали 5 разных самодостаточных варианта. Какие-то их свойства отражали физическую реальность мира, другие не соответствовали действительности. М-теория На конференции в 1995 году физик Эдвард Виттен предложил смелое решение проблемы пяти гипотез.
Основываясь на недавно обнаруженой дуальности, все они стали частными случаями единой всеобъемлющей концепции, названной Виттеном М-теория суперструн. Одним из ключевых ее понятий стали браны сокращение от мембраны , фундаментальные объекты, обладающие более чем 1 измерением. Хотя автор не предложил полную версию, которой нет до сих пор, М-теория суперструн кратко состоит из таких черт: 11-мерность 10 пространственных плюс 1 временное измерение ; двойственности, которые приводят к пяти теориям, объясняющих ту же физическую реальность; браны — струны, с более чем 1 измерением. Следствия В результате вместо одного возникло 10500 решений. Для некоторых физиков это стало причиной кризиса, другие же приняли антропный принцип, объясняющий свойства вселенной нашим присутствием в ней. Остается ожидать, когда теоретики найдут другой способ ориентирования в теории суперструн. Некоторые интерпретации говорят о том, что наш мир не единственный. Наиболее радикальные версии позволяют существование бесконечного числа вселенных, некоторые из которых содержат точные копии нашей. Теория Эйнштейна предсказывает существование свернутого пространства, которое называют червоточиной или мостом Эйнштейна-Розена.
В этом случае два отдаленных участка связаны коротким проходом. Теория суперструн позволяет не только это, но и соединение отдаленных точек параллельных миров. Возможен даже переход между вселенными с разными законами физики. Однако вероятен вариант, когда квантовая теория гравитации сделает их существование невозможным. Многие физики считают, что голографический принцип, когда вся информация, содержащаяся в объеме пространства, соответствует информации, записанной на его поверхности, позволит глубже понять концепцию энергетических нитей. Некоторые полагают, что теория суперструн позволяет множественность измерений времени, следствием чего может быть путешествие через них. Кроме того, в рамках гипотезы существует альтернатива модели большого взрыва, согласно которой наша вселенная появилась в результате столкновения двух бран и проходит через повторяющиеся циклы создания и разрушения.
В последнем случае вы не увидите сам объект, но можно измерить его массу и «рыхлость». И это позволяет найти «клочковатость» тёмной материи, то есть долю её обособленности во Вселенной. Но как эта клочковатость влияет на теорию эволюции нашей Вселенной? Всё дело в том, что именно тёмная материя, клочки которой «разбегаются» по всем закоулкам Вселенной, является теми самыми центрами неоднородности, вокруг которых собираются галактики. Оно было сделано в 1997 году, однако окончательно было подтверждено позднее. В 2011 году за него была вручена Нобелевская премия по физике. Учёные открыли, что Вселенная не просто расширяется, а расширяется с ускорением. Это ускорение вызывается особой космической энергией, так называемой тёмной энергией, которая как бы «расталкивает» Вселенную за счёт эффекта антигравитации. Хотя ещё с 1930-х годов учёные подозревали о существовании так называемой тёмной материи, её существование было в общих чертах доказано к 1980-м годам. Другим важнейшим открытием стало открытие гравитационных волн и оптическая локализация их источника. Впервые всплеск гравитационного излучения, вызванный столкновением двух чёрных дыр, был зафиксирован установками LIGO Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory в сентябре 2015 года. За это открытие двумя годами позднее была вручена Нобелевская премия. Также по теме «Первая карта»: российский астрофизик — об обзоре всего неба, нейтронных звёздах и рентгеновской навигации Российская обсерватория «Спектр-РГ» провела свой первый год в космосе и успела сделать обзор всего неба в высоком разрешении. Об этом... В 2017 году уже российские оптические телескопы системы «МАСТЕР» зафиксировали оптическую вспышку от столкновения двух нейтронных звёзд. Сначала был уловлен всплеск гравитационных волн, он был зафиксирован американской и европейской обсерваториями. А затем оптическую вспышку засёк наш телескоп «МАСТЕР», расположенный в Аргентине, а также несколько других оптических телескопов, независимых друг от друга. При столкновении нейтронных звёзд возникает не такая яркая вспышка, как при сверхновой, — такая вспышка называется килоновой. Это событие стало одним из величайших достижений оптической астрономии. И именно оптические телескопы позволяют точно определить координаты объекта, вероятность ошибки уменьшается в этом случае в миллиарды раз. Именно его общая теория относительности лежит в основе так называемой стандартной модели Вселенной. Сам Эйнштейн выдвинул теорию статической Вселенной, она подверглась критике и была потом практически забыта. Эйнштейн считал, что Вселенная бесконечна, а материя в ней распределена равномерно. Под действием силы притяжения материя должна была собраться в единую точку. Чтобы объяснить, почему этого не происходит, Эйнштейн ввёл в уравнение неизвестную величину, космологическую константу, которая противостоит гравитации и не даёт материи сжаться.
Поэтому исследователи изучили последствия этого увеличения энтропии в циклической Вселенной. Они пришли к выводу, что хотя циклическая Вселенная может обойти проблему энтропии, сильно расширяясь с каждым циклом, такое решение само по себе гарантирует, что Вселенная не бессмертна. Другими словами, даже вселенная, которая подвергается циклическим скачкам, должна была бы иметь сингулярность, чтобы привести все в движение в первую очередь. Это подкрепляет идею о том, что у Вселенной, вероятно, было начало, что согласуется с теорией Большого взрыва и противоречит идее вечно отскакивающей Вселенной. Хотя споры о происхождении Вселенной еще далеки от завершения, новое исследование дает некоторые интересные сведения и ставит под сомнение некоторые существующие теории. Они не доказывают окончательно, что теория отскакивающей Вселенной неверна, но подчеркивают проблемы с некоторыми версиями этой теории. Поэтому исследователи продолжают изучать эти вопросы в поисках истины о происхождении Вселенной и ее эволюции.
Теория струн для чайников
Именно законы Вселенной определяют то, что с нами происходит в жизни. Судьба Вселенной сильно зависит от фактора неизвестного значения — Ω, меры плотности материи и энергии во всем космосе. Расширение Вселенной может быть вызвано загадочной формой материи, называемой «нечастицами», которая не подчиняется законам физики. А в теории человек мог бы переместиться в другую Вселенную, если бы она существовала? Научные теории о том, что может находиться за пределами Вселенной основаны, как правило, на предположениях, выводах из известных физических законов и математических моделях.