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). Теория одноэлектронной Вселенной — это гипотеза Ричарда Фейнмана, известного физика-теоретика, который посвятил свою жизнь исследованию и созданию квантовой электродинамики. 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.
Просто невероятно: как устроена Вселенная, почему желания сбываются и зачем смотреть «Матрицу»
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. исследование, россия, подкасты риа новости, вселенная, наука, квантовая теория, аудио, физика. Вселенная обладает определенным количеством энергии, но, когда эта энергия будет израсходована, согласно теории, Вселенная станет постепенно замедляться. 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. Научные теории о том, что может находиться за пределами Вселенной основаны, как правило, на предположениях, выводах из известных физических законов и математических моделях.
Происхождение Вселенной. Какие новые версии предлагает наука и религия?
За три десятилетия квантовая механика и теория относительности Эйнштейна произвели революцию в этой области. Но сегодня ни один физик не посмеет утверждать, что наши знания о Вселенной близки к абсолюту. Наоборот, кажется, что каждое новое открытие отворяет ящик Пандоры, наполненный более сложными вопросами. Рассказываем про самые животрепещущие темы, беспокоящие ученых на данный момент. Существуют ли параллельные вселенные?
Астрофизики предполагают, что пространство-время может быть плоским, а не искривленным, и, таким образом, длится вечно. Если так, то область, которую мы можем видеть «Вселенную» , является всего лишь одним пятном в бесконечно большой мультивселенной. Таким образом, с бесконечным числом космических пятен расположение частиц внутри них вынуждено повторяться — бесконечно много раз. Это означает, что существует бесконечно много параллельных вселенных: космические участки, точно такие же, как наши с нашими альтер эго.
Что ждет Вселенную в будущем? Если темной энергии не существует, такая Вселенная перестанет расширяться и вместо этого начнет сжиматься, в конечном итоге схлопываясь в событии, получившем название «Большое сжатие». Если Вселенная закрыта, но темная энергия есть, сферическая Вселенная будет расширяться вечно.
Теория струн, например, предлагает от 10 до 26 измерений пространства-времени, авторы же новой концепции убирают их. Согласно новой теории, вся информация о том, как частицы сталкиваются и сближаются, находится на чем-то больше похожем на плоскую поверхность, чем на трехмерное пространство, в котором, как мы думаем, мы живем, — подобно тому, как появляется ощущение глубины, когда вы смотрите на плоскую голографическую наклейку. Есть веская причина так думать: квантовые версии гравитации, встроенные в наше четырехмерное пространство-время, быстро становятся чрезвычайно сложными и неработоспособными. Здесь же математики отталкиваются от идеи, что Вселенная имеет границу. Это тоже пока дискуссионный вопрос: какой формы Вселенная и конечна ли она. Разные физики-теоретики предлагают разные варианты: плоская, как лист, сферическая, в форме бублика, цилиндра и др. В любом случае, утверждают авторы новой теории, именно на границе Вселенной мир будет плоским, двумерным, как голограмма, которая обычно со стороны кажется нам трехмерной.
Там-то, по мнению авторов открытия, и рождается квантовая гравитация то есть сходятся расчеты для ее формулирования. В качестве приятного дополнения эта новая концепция может также объяснить работу темной энергии, расширяющей Вселенную.
Но начнем по порядку. На самом деле, идея о существовании других измерений возникла почти сто лет назад. Пришла она в голову никому не известному тогда немецкому математику Теодору Калуца в 1919 году. Он предположил возможность наличия в нашей Вселенной еще одного измерения, которое мы не видим. Об этой идее узнал Альберт Эйнштейн, и сначала она ему очень понравилась. Позже, однако, он засомневался в ее правильности, и задержал публикацию Калуцы на целых два года. В конечном счете, правда, статья все-таки была опубликована, а дополнительное измерение стало своеобразным увлечением гения физики. Как известно, Эйнштейн показал, что гравитация есть не что иное, как деформация измерений пространства-времени.
Калуца предположил, что электромагнетизм тоже может быть рябью. Почему же мы ее не наблюдаем? Калуца нашел ответ на этот вопрос — рябь электромагнетизма может существовать в дополнительном, скрытом измерении. Но где оно? Ответ на этот вопрос дал шведский физик Оскар Клейн, который предположил, что пятое измерение Калуцы свернуто в миллиарды раз сильнее, чем размеры одного атома, поэтому мы и не можем его видеть. Идея о существовании этого крошечного измерения, которое находится повсюду вокруг нас, и лежит в основе теории струн. Одна из предполагаемых форм дополнительных закрученных измерений. Внутри каждой из таких форм вибрирует и движется струна — основной компонент Вселенной. Все они имеют очень закрученную и искривленную сложную форму. И все — невообразимо малы.
Каким же образом эти крошечные измерения могут оказывать влияние на наш большой мир? Согласно теории струн, решающее: для нее все определяет форма. Когда на саксофоне вы нажимаете разные клавиши, вы получаете и разные звуки. Это происходит потому, что при нажатии той или иной клавиши или их комбинации, вы меняете форму пространства в музыкальном инструменте, где циркулирует воздух. Благодаря этому и рождаются разные звуки. Теория струн полагает, что дополнительные искривленные и закрученные измерения пространства проявляются похожим образом. Формы этих дополнительных измерений сложны и разнообразны, и каждое заставляет вибрировать струну, находящуюся внутри таких измерений, по-разному именно благодаря своим формам. Ведь если предположить, например, что одна струна вибрирует внутри кувшина, а другая — внутри изогнутого почтового рожка, это будут совершенно разные вибрации. Впрочем, если верить теории струн, на деле формы дополнительных измерений выглядят куда сложнее кувшина. Как устроен мир Науке сегодня известен набор чисел, которые являются фундаментальными постоянными Вселенной.
Именно они определяют свойства и характеристики всего вокруг нас. 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. Предположим, мы увеличили силу электромагнитного взаимодействия. Что же произошло? Мы можем вдруг обнаружить, что ионы стали сильнее отталкиваться друг от друга, и термоядерный синтез, который заставляет звезды светить и излучать тепло, вдруг дал сбой. Все звезды погаснут. Но причем здесь теория струн с ее дополнительными измерениями? Дело в том, что, согласно ей, именно дополнительные измерения определяют точное значение фундаментальных констант. Одни формы измерений заставляют одну струну вибрировать определенным образом, и порождают то, что мы видим, как фотон.
В других формах струны вибрируют по-другому, и порождают электрон. 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. Всего за несколько лет возникло целых пять версий теории струн. 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. А в некоторых вариантах теория даже требовала не 10, а целых 26 измерений. Парадокс в том, что все пять версий на сегодняшний день можно назвать одинаково верными. Но какая из них действительно описывает нашу Вселенную? Это очередная загадка теории струн.
Именно поэтому многие физики снова махнули рукой на «сумасбродную» теорию. Но самая главная проблема струн, как уже было сказано, в невозможности по крайней мере, пока доказать их наличие экспериментальным путем. Некоторые ученые, однако, все же поговаривают, что на следующем поколении ускорителей есть очень минимальная, но все же возможность проверить гипотезу о дополнительных измерениях. 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. Красивым поэтическим словосочетанием «теория струн» названо одно из направлений в теоретической физики, объединяющее в себе идеи теории относительности и квантовую механику. Данное направление физики занимается изучением квантовых струн — то есть одномерных протяженных объектов. В этом состоит его основное отличие от множества других разделов физики, в которых изучается динамика точечных частиц. В своей основе Теория струн отрицает и утверждает, что Вселенная существовала всегда. То есть, Вселенная представляла собой не бесконечно малую точку, а струну с бесконечно малой длиной, при этом теория струн гласит о том, что мы живем в десятимерном пространстве, хотя ощущаем всего лишь 3-4. Остальные существуют в свернутом состоянии, и если вы решили задать вопрос: «Когда же они будут разворачиваться, и произойдет ли это вообще когда-нибудь?
Математика его попросту не нашла — струнную теорию невозможно доказать опытным путем. Правда, были попытки разработать универсальную теорию, чтобы можно было проверять ее практически. Но чтобы это случилось, ее нужно сделать настолько упрощенной, чтобы она доходила до нашего уровня восприятия реальности. Тогда идея проверки полностью лишается смысла. Основные критерии и понятия теории струн Теория относительности говорит о том, что наша Вселенная — это плоскость, а квантовая механика заявляет, что на микроуровне происходит бесконечное движение, из-за которого искривляется пространство. А теория струн пытается соединить эти два предположения, и в соответствии с ней, элементарные частицы представляются в виде специальных компонентов в составе каждого атома — оригинальных струн, являющихся своеобразными ультрамикроскопическими волокнами. Элементарные частицы при этом обладают свойствами, которые объясняет резонансное колебание образующих эти частицы волокон. Подобными типами волокон осуществляются вибрации в бесконечном количестве. Для более точного понимания сути, простой обыватель может представить себе струны обычных музыкальных инструментов, которые могут в разное время натягиваться, успешно сворачиваться, постоянно вибрировать. Такими же свойствами обладают нити, взаимодействующие друг с другом при определенных вибрациях.
Сворачиваясь в стандартные петли, нити образуют более крупные разновидности частиц — кварки, электроны, чья масса уже будет напрямую зависеть от уровня натянутости и частоты вибрации волокон. Так что энергию струн соотносят именно с этими критериями. Масса элементарных частиц будет выше при большем количестве излучаемой энергии. Насущные проблемы теории струн При изучении теории струн ученые многих стран периодически сталкивались с целым рядом проблем и нерешаемых вопросов. Самым важным моментом можно считать недостаток математических формул, поэтому придать теории завершенный вид специалистам пока не удается. Второй существенной проблемой является подтверждение сутью теории наличия 10-ти измерений, когда на самом деле ощутить мы можем всего 4 из них. Предположительно остальные 6 из них существуют в скрученном состоянии, и в реальном времени ощутить их не представляется возможным. Поэтому, хотя опровержение теории в корне невозможно, экспериментальное подтверждение пока тоже представляется довольно затруднительным. При этом исследование теории струн стало явным толчком для развития оригинальных математических конструкций, а также топологии. Физика с ее теоретическими направлениями довольно прочно укоренилась в математике также с помощью изучаемой теории.
Более того, сущность современной квантовой гравитации и материи смогли досконально понять, начав изучать гораздо глубже, чем было возможно до этого. Поэтому исследования теории струн продолжаются непрерывно, а результатом многочисленных экспериментов, включая испытания на Большом адронном коллайдере, могут стать недостающие понятия и элементы.
Дальнейшие исследования показали, что вы можете использовать определенные формы математических преобразований, называемые S-дуальностью и T-дуальностью, между различными версиями теории струн. Физики растерялись На конференции физиков по теории струн, состоявшейся в Университете Южной Калифорнии весной 1995 года, Эдвард Виттен выдвинул гипотезу о том, что к этим двойственностям следует относиться серьезно. Что, если, предположил он, физический смысл этих теорий состоит в том, что разные подходы к теории струн представляют собой разные способы математического выражения одной и той же основной теории. Хотя у него не было намечено подробностей этой основной теории, он предложил ей название - М-теория. Часть идеи, лежащей в основе самой теории струн, состоит в том, что четыре измерения 3 пространственных измерения и одно временное измерение нашей наблюдаемой Вселенной можно объяснить, если представить себе Вселенную как имеющую 10 измерений, но затем «компактифицировать» 6 из них размеров до субмикроскопических масштабов, которые никогда не наблюдаются. Действительно, сам Виттен был одним из тех, кто разработал этот метод еще в начале 1980-х годов! Теперь он предложил сделать то же самое, допустив дополнительные измерения, которые позволили бы трансформации между различными 10-мерными вариантами теории струн.
Энтузиазм исследований, возникший в результате этой встречи, и попытка вывести свойства М-теории открыли эру, которую некоторые назвали «второй революцией теории струн» или «второй революцией суперструн».
Суть теории струн
- Вселенная: что это такое, описание, строение, происхождение, фото и видео
- Квантовые струны перемещаются в 11 измерениях
- Введение в M-теорию
- Квантовые струны перемещаются в 11 измерениях
- Почти 96% Вселенной состоит из невидимой темной материи и темной энергии
Навигация по записям
- Телескоп «Хаббл» отметил 34-ю годовщину работы красочным изображением туманности Гантель
- Большой взрыв или вечный отскок : новые открытия меняют начало нашей Вселенной
- 5 тайн строения Вселенной, которые ученые до сих пор не могут разгадать
- Теории о Вселенной, которые взорвут ваш мозг 💥
- 60 удивительных фактов о Вселенной, которые вы должны знать
- Российский астрофизик — об эволюции представлений учёных о Вселенной
Насущные проблемы теории струн
- Читайте также
- Суть теории струн
- Ньютон для чайников – Telegram
- Кто ввел понятие энтропии?
Новая модель Вселенной
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.
Физик предположил, что флуктуации поля также могут вести себя как аксионное поле. При этом аксионы являются гипотетическими частицами, которые считаются одним из предполагаемых кандидатов на роль темной материи. Эти флуктуации могут также «покончить» с темной энергией, гипотетической силой, растягивающей ткань пространства и, таким образом, раздвигающей галактики все быстрее и быстрее. В новой модели эффект темной энергии будет объясняться массами частиц, которые в более поздние времена во Вселенной избрали другой эволюционный путь. Читать далее:.
Но множество тайн пока так и остаются неразгаданными: ученые со всего мира предлагают теории, стараясь объяснить устройство мироздания. Ниже несколько безумных предположений, которые тем не менее могут оказаться правдивыми. Теория относительности ошибочна? 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.
В общем и целом, кино нудное, местами непонятное и не для всех.
Но для базового, немного упрощенного и приукрашенного ознакомления с теорией струн сойдет. Все же знакомы со схематическими изображениями, на которых массивные небесные тела искривляют пространство вокруг себя под действием гравитации? Так вот искривляется не только пространство, но и время. Это сильно влияет на то, как идет время в космосе , можете почитать. Но сейчас не об этом. Сейчас вопрос стоит в том, куда именно гравитация искривляет пространство-время?
Ответа на этот вопрос мы дать не можем, так как ни одним из существующих измерений описать этот процесс невозможно. Время С трехмерным пространством более ли менее разобрались, но не будем забывать и про время — четвертое измерение. Ведь нам же мало знать, «где». Для жизни в нашем мире обязательно нужно еще и «когда». Так как время — это тоже координата, то всю временную линию можно описать как луч. Вспоминайте школьный курс математики, что такое луч?
Это линия, имеющая начало, но не имеющая конца. Время движется только вперед, и никак иначе. Реально лишь настоящее, и ни будущего, ни прошлого по сути вообще не существует. Однако теория относительности может с этим поспорить. Она говорит о том, что время — такое же измерение, как и остальные три. А значит, все, что было, есть и будет, одинаково реально.
Все относительно и зависит лишь от нашего восприятия. С точки зрения времени, человечество выглядит как-то так: Однако мы видим лишь определенную проекцию времени, небольшой его отрезок. И в каждый отдельный момент он будет различным. Чувствуете, где-то мы уже видели один и тот же объект по-разному в зависимости от его положения? То самое брокколи в МРТ. 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.
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. Эта невероятно увлекательная картина привела большинство теоретических физиков к идее, что М-теория станет теорией всего — и она также математически более последовательна, чем все остальные предлагаемые теории. Как бы то ни было, пока что М-теория не смогла произвести прогнозы, которые могут быть проверены экспериментально. Суперсимметрия в настоящее время тестируется на Большом адронном коллайдере. Если бы ученые смогли найти признаки существования суперпартнеров, это окончательно укрепило бы позиции М-теории. Но современная теоретическая физика пока не в состоянии дать проверяемые прогнозы, а экспериментальная не может представить для этой проверки эксперименты. Большинство великих физиков и космологов одержимы желанием найти это прекрасное и простое описание мира, которое могло бы объяснить все.
И хотя мы пока далеки от этого, без гениальных и творческих людей вроде Хокинга это было бы и вовсе невозможно.
Теории о Вселенной, которые взорвут ваш мозг 💥
Согласно общепринятой теории, Вселенная родилась вместе с Большим взрывом и выглядела как очень горячая и плотная точка. 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. 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.
Большой взрыв или вечный отскок : новые открытия меняют начало нашей 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). Вселенная, новости космоса, НЛО, а также непознанное на самом популярном сайте Наша Вселенная. Ты узнаешь о законах энергии Вселенной и сможете понять, как использовать эти законы в своей жизни. Исключительно простая теория всего. Алексеев с.с право азбука теория философия опыт комплексного исследования м 1999, м-теория вселенной для чайников. Вселенная, новости космоса, НЛО, а также непознанное на самом популярном сайте Наша Вселенная. Теория струн Теория струн – физическая теория, объединяющая квантовую механику и общую теорию относительности, и считающаяся главным кандидатом на роль теории квантовой гравитации.
Что находится за пределами нашей Вселенной: 5 теорий
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.
Квантовая гравитация. Квантовая гравитация, пожалуй, самая большая проблема современной физики. У нас есть две чрезвычайно эффективных теории Вселенной: квантовая физика и общая теория относительности. Квантовая физика успешно описала три из четырех фундаментальных силы природы электромагнетизм, слабое взаимодействие и сильное взаимодействие вплоть до микроскопических масштабов. С другой стороны, общая теория относительности — это наиболее мощное и полное описание гравитации. Но при всех своих сильных сторонах общая теория относительности неполна. По крайней мере, в двух конкретных местах Вселенной математика общей теории относительности просто не работает, не давая надежных результатов: в центрах черных дыр и при возникновении Вселенной. Эти области называются «сингулярностями» — это точки в пространстве-времени, где рушатся наши текущие законы физики. Внутри обеих сингулярностей гравитация становится невероятно сильной на очень крошечных масштабах. 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.
Вскоре ученые получили пять разных теорий струн. Куда уж тут думать о единой теории! Некоторые стали говорить, что это не теория всего, а теория ничего! Но было сделано новое открытие. Оно вдохновило их на новые попытки и повернуло лицом к последней популярной идее — параллельные вселенные. Когда развалилась теория струн — никто не обезумел от горя. Майкл Дафф -один из создателей теории супергравитации. Эта теория не очень то сильно отличалась от теории суперструн. Отличие было лишь в маленькой детали — в числе измерений. Обычно мы рассматриваем себя живущими в трех измерениях. Но физикам нравится добавлять измерения. Энштейн предложил добавить в качестве четвертого — время. Затем кто-то предложил — пятое, кто-то — шестое…их число продолжает расти. Это измерения, которые мы не можем ощутить. Теория суперструн утверждает, что существует 10 измерений — 9 пространственных и временное. А в теории супергравитации получается 11. Приверженцов первой теории было намного больше, нежели второй, утверждающей, что всего во Вселенной 11 измерений. Многие не воспринимали всерьез вторую теорию. Но приверженцы этой теории не оставляли надежды. И вот, наконец, теоретики струн все таки добавили одиннадцатое измерение в свою теорию. И оказалось, что все пять теорий струн оказались проявлением одной теории, о которой говорили в ранних 1980-ых. Что случилось со струной? С появлением 11-ого измерения, струны меняются — они растягиваются и соединяются. Эту теорию назвали М-Теорией. Магическая мистерия, Магия, М-Теория, Мать всех теорий? Но прежде чем ученые решат, что это верно, им придется узнать больше об 11-ом измерении. Максимальный размер 11-ого измерения может быть что-то около триллионной доли миллиметра это 10 в -20 степени мм. То есть на расстоянии триллионной доли миллиметра находится каждая точка нашего пространства, это даже ближе, чем одежда к нашей коже, но мы, увы, не может ощутить его. В этом таинственном пространстве плавает наша мембрана — Вселенная. Сначала никто не мог представить, как это действует.
Эти объекты в миллионы, а то и в миллиарды раз превышают массу Солнца и сыграли огромную роль в формировании галактик, но остаются неуловимыми, потому что никакой свет не может вырваться из их тисков. Альберт Эйнштейн впервые предсказал существование гравитационных волн столетие назад, а прорыв, совершенный в 2016 году американской лазерной интерферометрической гравитационно-волновой обсерваторией Ligo , стал доказательством того, что само пространство может растягиваться и сжиматься. Последние наблюдения показывают, что одна полная волна, распространяющаяся со скоростью света, проходит мимо Земли примерно за 30 лет. Ученые полагают, что этот космический грохот, вероятно, создается всей совокупностью двойных сверхмассивных черных дыр примерно за последние 8 миллиардов лет.
Теория струн для чайников
Например, если нарисовать сколь угодно большой треугольник в плоской Вселенной, то сумма его углов будет равна 180 градусам. В открытой Вселенной линии, по которым движется свет, изгибаются, поэтому сумма углов треугольника будет меньше 180 градусов. А в закрытой Вселенной сумма его углов, наоборот, будет больше 180 градусов. 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. Если мы сможем определить, в какой Вселенной живем, то узнаем и наше будущее. Но как это сделать? Темная материя Геометрия Вселенной связана с плотностью ее вещества : если она больше определенного значения 5,5 атома водорода на кубический метр. В 1936 году Альберт Эйнштейн опубликовал в журнале Science статью «Линзоподобное действие звезды при отклонении света в гравитационном поле».
Он пришел к этим выводам еще в 1914 году, но забыл о них, потому что считал, что это не так важно. На самом деле феномен гравитационной линзы, конечно, крайне важен. Вследствие явления, описанного Эйнштейном, мы можем видеть на изображении выше не только отдельные галактики и их скопления, но и множественные изображения одной и той же галактики. Свет от этой галактики прошел через другую галактику, попал в гравитационную линзу и был искажен. Мы также можем подсчитать массу галактики, которая так сильно исказила свет. Эту сложную задачу, математическую инверсию, ученые решили в конце 1990-х годов. Они получили диаграмму распределения масс, на которой галактики обозначены пиками, — но присутствуют также пики там, где галактик вроде бы не видно.
Это невидимая материя, которой в 40 раз больше, чем видимой, а раз она невидима и не сияет, то ее назвали темной. Оказалось, что в галактиках гораздо больше темной материи, чем материи самих галактик. Темная материя состоит не из обычных протонов и нейтронов, а из других элементарных частиц. Она везде, а раз так, мы можем провести эксперимент здесь, на Земле, чтобы ее найти. Можно попробовать зафиксировать взаимодействие какой-нибудь массивной темной частицы с обычной частицей. Этому мешает естественный радиационный фон, поэтому такие эксперименты проводятся глубоко под землей. Такие детекторы расположены в разных частях земного шара, но пока что они не зафиксировали ничего, что можно было бы однозначно трактовать как темную материю.
Можно еще попробовать создать темную материю в лабораторных условиях — для этого у нас есть Большой адронный коллайдер. Глядя на диаграмму выше, мы можем подсчитать общую массу, массу видимых галактик и массу темной материи. Можно было бы сделать вывод, что наша Вселенная открытая и будет расширяться бесконечно. Но здесь есть подвох: все эти подсчеты касаются только галактик и их скоплений. А то, что находится между ними, мы взвесить не можем. Так что нам нужен какой-нибудь другой объект для измерения. Геометрия Вселенной Когда мы глядим на Вселенную, то чем дальше смотрим, тем в более глубокое прошлое заглядываем.
Можно было бы предположить, что где-то там виден и Большой взрыв, — но между нами и Большим взрывом стена. В самом начале Вселенная была настолько жаркой и плотной, что свет не мог покинуть ее. Потом Вселенная постепенно охлаждалась и, когда ей было 379 тысяч лет, стала электрически нейтральной замедлившиеся электроны начали соединяться с протонами и альфа-частицами , образуя атомы водорода и гелия. Этот момент — самая ранняя точка, которую мы видим, оглядываясь назад во времени. Вот так она выглядела это проекция Мольвейде , которая также часто используется в картографии : Реликтовое излучение, которое фиксируют детекторы, находящиеся на Земле, исходит от условной поверхности последнего рассеяния , которое видится нам как окружающая нас на очень далеком расстоянии сфера. На этой поверхности видны более горячие участки — там, где 379 тысяч лет назад были сгустки материи. Мы знаем их максимально возможный размер он зависит от скорости гравитации , а ее значение равно скорости света — 100 млн световых лет.
Сравнивая эти цифры с тем, что мы наблюдаем, можно сделать вывод о том, в какой Вселенной мы живем: в закрытой Вселенной сгустки из-за искривления пространства казались бы нам меньше, чем на самом деле; в открытой — больше, а в плоской Вселенной никаких искривлений нет и сгустки выглядели бы на свои 100 млн световых лет. С помощью аэростатов радиотелескоп поднимался на высоту 42 тысячи метров, где мог фиксировать реликтовое излучение без потерь, в то время как в атмосфере оно поглощается микроволнами. Энергия пустого пространства В пустом пространстве, в ничто. Звучит, конечно, глупо, но пустое пространство не такое уж и пустое. Вот так выглядит то, что происходит внутри протона: постоянно что-то бурлит, появляются и исчезают различные частицы: Мы не «видим» их, потому что они возникают на очень непродолжительное время, но при этом они составляют основную часть массы протона. А раз так, то, возможно, они появляются в открытом пространстве и дают какую-то энергию. Может быть, вакуум тоже что-то весит?
Еще когда я учился в университете, было предположение, что энергия вакуума — это единица со 120 нулями, но этого просто не может быть: будь это так, Вселенная была бы другой и нас бы просто не существовало. Мы ждали какого-то математического чуда, которое бы позволило нам сократить это число; предполагали даже, что энергия пустого пространства равна нулю. А затем решили не полагаться на теоретиков: если у пустого пространства есть энергия, ее можно измерить. Но как? Гравитация в большинстве случаев притягивает объекты друг к другу, но вакуум создает антитяготение. Чтобы рассчитать его, необходимо понять, расширяется ли наша Вселенная с ускорением или с замедлением. Первые попытки определить это сделал Эдвин Хаббл в 1929 году, но сейчас мы знаем, что его расчеты были неверны из-за того, что, в частности, не учитывали эволюцию галактик и связанные с ней изменения светимости.
Так что нам нужны были какие-то другие объекты с известной яркостью. Это изображение галактики, расположенной в 7 млн световых лет от нас. В левом нижнем углу виден яркий объект — можно предположить, что в кадр случайно попала звезда из нашей Галактики, но нет: это сверхновая, которая светится как сто миллиардов звезд. Потом она тускнеет, но в первый месяц она светится с яркостью, которая нам известна. Сверхновые появляются в Галактике примерно раз в сто лет. Можно выдать каждому студенту по галактике, и пусть постоянно смотрит на нее — за сто лет как раз напишет диссертацию. Но на самом деле галактик очень много: если соединить пальцы в кружок размером с пятирублевую монету и посмотреть через него на небо, в этом кружочке будут сотни галактик.
А значит, в небе постоянно взрываются сверхновые, так что мы легко можем использовать их, чтобы рассчитывать расстояния до отдаленных галактик и скорости, с которыми эти расстояния увеличиваются.
Мы сделали три шага в сторону минимальных величин, а сейчас посмотрим в противоположную сторону. Как видится наш мир наблюдателю, находящемуся на Солнце или какой-нибудь планете — Марсе, Юпитере или другой планете? Построив на Солнце систему координат из трех взаимно перпендикулярных осей, мы всегда можем определить мгновенное положение Земли. Наблюдатель в данном случае не видит никаких деталей на Земле, по крайней мере, без определенных приборов и методов. Мы ведь чтобы что-то увидеть на Марсе посылаем туда приборы. Так и наблюдатель из Солнца, должен приблизиться к Земле, чтобы разглядеть мелкую структуру.
И так, определив по трем измерениям положение Земли, наблюдатель приблизился к Земле. Что он видит? Почти то же что и мы на Марсе. Он увидит все детали ландшафта земли, а затем увидит и все живое, в том числе и людей. Он увидит, что один человек стоит, другой идет, несколько человек собрались в прямоугольник и движутся одновременно, там кучка людей смотрит в одну сторону, где один человек, что-то кричит, какой-то человек сидит и жует колбасу, еще несколько лежат, те на чем-то летят вверх, а те ныряют в воду и т. В общем, наблюдатель увидит какое-то сумбурное движение людей. Для него это будет хаос.
Но ведь здесь на самом деле саморегулируемый порядок. Подойдите к человеку, поглощающему колбасу, и попробуйте забрать у него эту колбасу. Это окажется не простым делом. Процесс поглощения окажется довольно устойчивым, его не так-то просто нарушить. Все оказывается детерминированным. Для наблюдателя из космоса надо три координаты для определения положения Земли, еще надо три координаты, чтобы определить положение человека на Земле. А если он захочет добраться до атомов, частиц, струн фотонов , полей и так далее, то ему понадобится все больше и больше измерений.
Таким образом, такой наблюдатель может требовать наличие большего количества бран, чем 9 видов. Но для теории струн эти измышления оказываются неприемлемы, хотя бы потому, что все браны кроме одномерных струны и двухмерных мембраны обладают слишком большой энергией массой , поэтому они находятся в центре нашей картинки и то их мало. А на периферию полуострова выходят преимущественно струны и мембраны. Так по существу теории струн и не удалось добраться до полноценных трехмерных объектов природы. А без этого, сами понимаете, какая может быть теория всего. Да и у Брайана Грина не слишком большой оптимизм по поводу М-теории. Он задается вопросом: помогает ли это в неразрешённых вопросах теории струн?
Чтобы ответить на этот вопрос положительно надо решить много других вопросов. А таких вопросов достаточно много. В этом разделе часть из них и перечисляет Брайан. Ну что же… Чтение данной книги и в самом деле доставило определенное удовольствие.
Поскольку ничто не способно покинуть черную дыру, ничто не должно иметь возможности проникнуть в белую». Аргументом в пользу существования белых дыр служит общая теория относительности Эйнштейна. Но есть нюанс: если черные дыры сложно обнаружить из-за отсутствия у них излучения, белые дыры должны быть яркими «фонтанами радиации». Но их астрономам заметить по какой-то причине так и не удалось. Кроме того, белые дыры противоречат второму закону термодинамики, по которому энтропия или рассеивание энергии системы остается либо постоянной, либо растет. Быстрее скорости света Когда речь идет о свете и его скорости, есть теория, которая предполагает: эта «универсальная константа» не всегда была такой универсальной.
Текущие наблюдения показывают, что фиксированная скорость света составляет 299 792 458 метров в секунду — большая часть современной физики полагается на это значение. Но исследования в области реликтового излучения создают определенное несоответствие: учитывая его однородность как в пространстве, так и на расстоянии, свет должен был достигнуть каждого из уголков ранней Вселенной. Хотя, помня про ее теперешние размеры и скорость света, мы скорее должны наблюдать некие «холодные области», а не постоянный космический микроволновый фон. Если опустить детали, то Жуан Магейжу и Ниайеш Афшорди из Имперского колледжа Лондона Великобритания считают , что в гораздо более молодой и горячей Вселенной скорость света была ощутимо выше, что позволяло ей быстрее преодолевать большие расстояния. Скорость света стремится к бесконечности и распространяется намного быстрее, чем гравитация. Это фазовый переход, подобный тому, как вода превращается в пар», — говорят исследователи. Плотность ранней Вселенной была значительно выше — об этом ранее заявили и другие ученые, основываясь на данных космического фонового излучения. Так, скорость света в первые секунды после Большого взрыва была несколько выше — в 0,96478 раза. Существующие оценки имеют спектральный индекс 0,968. Вполне возможно, что свет не всегда был таким медленным.
Согласно ему, когда инфляция закончилась, она заполнила Вселенную частицами и излучением, но не темной материей. Более того, физики предполагают, что осталось какое-то квантовое поле, которое не исчезло. По мере расширения и охлаждения Вселенной это неизвестное квантовое поле в конечном итоге трансформировалось, вызвав образование темной материи.
Иными словами, новый подход к теории Большого взрыва отделяет эволюцию темной материи от эволюции "нормальной" материи, то есть той материи, которую мы можем увидеть, услышать, пощупать и т. Это означает, что эволюция обоих видов материи идет отдельными друг от друга путями. Ученые также выдвинули идею о том, что на самом деле могло произойти два Больших взрыва, причем второй был "темным", и именно он породил в конечном итоге темную материю.
Моделирование указывает на то, что второй Большой взрыв мог произойти позже первого - примерно тогда, когда Вселенной было меньше месяца.
Расширение Вселенной — миф? Новое исследование перевернуло модель строения нашего мира
В статье рассказывается о Вселенной, теориях ее происхождения, свойствах. Судьба Вселенной сильно зависит от фактора неизвестного значения — Ω, меры плотности материи и энергии во всем космосе. это увлекательная концепция, объединяющая различные теории, такие как струнная теория и супергравитация, чтобы понять природу Вселенной на самом глубоком уровне.