Расширение Вселенной может быть вызвано загадочной формой материи, называемой «нечастицами», которая не подчиняется законам физики. Эти данные будут набираться и дополняться новыми наблюдениями, что позволит со временем создать стройную теорию эволюции объектов во Вселенной и её самой. Это важный параметр, который влияет на то, как Вселенная расширяется, как образуются галактики и звезды, и какой будет ее конечный исход.
Телескоп «Хаббл» отметил 34-ю годовщину работы красочным изображением туманности Гантель
Научные теории о том, что может находиться за пределами Вселенной основаны, как правило, на предположениях, выводах из известных физических законов и математических моделях. Тогда в силу вступает общая теория относительности (ОТО), которая объясняет движения материальных тел в общем случае. Научные теории о том, что может находиться за пределами Вселенной основаны, как правило, на предположениях, выводах из известных физических законов и математических моделях.
Тёмная вселенная - это конец? М-теория. Теория струн.
Теория Большого взрыва по-прежнему является доминирующей космологической моделью, объясняющей происхождения Вселенной. Говоря нетехническим языком, M-теория дает представление об основной субстанции вселенной. это увлекательная концепция, объединяющая различные теории, такие как струнная теория и супергравитация, чтобы понять природу Вселенной на самом глубоком уровне. Это важный параметр, который влияет на то, как Вселенная расширяется, как образуются галактики и звезды, и какой будет ее конечный исход. гравитационные волны и их практическое применение. 2.0 Теория ДВС: Шары для расточки каналов ГБЦ.
Вселенная: что это такое, описание, строение, происхождение, фото и видео
В рамках общей теории относительности и удовлетворяющей ее уравнениям космологической модели, называемой Вселенной Фридмана, для такого ускорения требуется экзотический источник, называемый сейчас темной энергией. Что включает понятие «законы Вселенной» и какие из них оказывают сильное влияние на жизнь людей? В рамках общей теории относительности и удовлетворяющей ее уравнениям космологической модели, называемой Вселенной Фридмана, для такого ускорения требуется экзотический источник, называемый сейчас темной энергией. Международная команда физиков по итогам нового исследования предложила расширенную теорию о рождении Вселенной. Они не доказывают окончательно, что теория отскакивающей Вселенной неверна, но подчеркивают проблемы с некоторыми версиями этой теории. Конечно, это описание Мироздания является очень упрощённым, можно сказать, что это – «Мироздание для чайников», которыми мы все с вами пока ещё являемся.
Законы энергии Вселенной: как работает энергия в нашем мире — 11 главных законов
Сегодня шоу «Ньютон для чайников» отправляется на Лыткаринский завод оптического стекла холдинга «Швабе». Согласно теории относительности, закрытая Вселенная будет расширяться, а затем сжиматься обратно и в конце концов схлопнется, открытая Вселенная будет расширяться бесконечно, а плоская сначала будет расширяться, а затем очень постепенно замедлится и остановится. Теория струн вселенной – способ представления пространства вселенной, состоящей из неких нитей, которые и называют струнами и бранами. ТЕОРИЯ СТРУН На сегодняшний день главной и единственной теорией, которая может объяснить все многообразие сил, организующих Вселенную, является струнная теория. Теория одноэлектронной Вселенной — это гипотеза Ричарда Фейнмана, известного физика-теоретика, который посвятил свою жизнь исследованию и созданию квантовой электродинамики. А в теории человек мог бы переместиться в другую Вселенную, если бы она существовала?
Строение и развитие Вселенной для «чайника»
На самом деле каждый раз ваша поездка длилась все дольше и дольше, потому что вы путешествовали на большее расстояние. Но как это возможно, если пункты отправления и назначения остались прежними? Ответ кроется в скрытом мире темной материи. Понимание, как и объяснение темной материи и энергии, может быть сложным.
В конце концов даже ведущие ученые мира не совсем уверены, что представляет собой все вышеперечисленное. К тому же доказать их существование они могут лишь по влиянию, которое темная материя и энергия оказывают на Вселенную. Так как же работает темная материя?
И что такое темная энергия? И почему путешествие домой в Андромеду каждый раз занимает все больше времени? Ниже вы найдете несколько фактов, которые объясняют, что сегодня известно ученым о темной материи и энергии и как, по их мнению, это влияет на нашу Вселенную и будущее всего человечества.
Нам рассказывали о протонах, нейтронах и электронах, о том, что они являются строительными блоками всей материи, но ученые обнаружили, что на занятиях уделяли внимание далеко не всему, что есть во Вселенной.
Ведь одна занималась рождением Вселенной, а другая — всем веществом в ней. Похоже физики были на пороге триумфа, но все пошло не так. Им никак не удавалась сшить две теории воедино. Две любимые теории стали саморазрушаться. Первая проблема возникла с Большим Взрывом. Она ничего не говорит нам ничего самом большом взрыве, она не говорит, что взорвалось, почему, что вызвало взрыв.
Фундаментальная проблема космологии, что фундаментальные законы физики как мы их знаем рушатся в момент Большого взрыва. Некоторые говорят: «Ну и что из того, что рушатся физические законы». Но для физики это катастрофа. Всю свою жизнь ученые посвятили утверждению, что Вселенная подчиняется известным законам, которые могут быть описаны языком математики и вот основа самой Вселенной попадает за пределы физического закона. Начало Большого Взрыва — самая большая загадка космологии. Ее назвали сингулярностью. Сингулярность — это точка пространства-времени, в которой кривизна его становится бесконечной.
Со струнами тоже возникли неприятности. Чем больше людей занимались теорией струн, тем более одна запутывалась. 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.
Если речь идет о гравитации, две из лучших моделей реальности — общая теория относительности ОТО Эйнштейна и законы квантовой механики — несовместимы как масло и вода. ОТО объясняет гравитацию искривлением ткани пространства-времени. При этом для большей части сил во Вселенной исследователи ищут и находят, часто экспериментально квантовые частицы и принципы их взаимодействия. С гравитацией такого сделать не удается даже теоретически — это взаимодействие пока никак не вписывается в квантовую механику. Физики-теоретики бьются над этим около сотни лет. Для повседневной жизни обычных людей, даже для наблюдений за космическими объектами острой необходимости в таком объединении нет. Однако в космосе существует исключение — черные дыры. Внутри этих загадочных структур, по всей вероятности, как раз главенствует квантовая гравитация. Скорее всего, законы физики там меняются до неузнаваемости.
Разные теории на основе одних и тех же данных дают разные значения этих параметров. Это большая проблема для космологии. Вселенная расширяется, и ученые пытаются понять, почему. Источник: Unsplash Физик-теоретик Говард Джорджи предложил идею о нечастицах более десяти лет назад. В фундаментальной физике обычно рассматриваются поля, такие как электрическое поле, где возникают частицы-возбуждения этого поля, например, фотоны. У частиц обычно есть определенная масса и импульс. Нечастицы, однако, возникают в результате взаимодействия набора полей, где их возбуждения не имеют определенного импульса и массы.
Теории происхождения Вселенной и ее модели
Обнаружение было произведено путем тщательного наблюдения за более чем 100 пульсарами — экзотическими звездами, которые вращаются сотни раз в секунду, создавая лучи радиоволн, похожие на маяки. Эти импульсы настолько стабильны, что можно уловить малейшие изменения во времени, вызванные растяжением и сжатием ткани пространства, отмечает The Guardian. В 2020 году, имея данные за 12 лет, ученые-наногравитаторы начали замечать намеки на этот гравитационный гул и обратились к отдельным командам в Европе, Индии, Китае и Австралии, каждая из которых согласилась использовать свои собственные данные для независимого подтверждения. Доктор Стивен Тейлор отметил, что вероятность того, что последние результаты являются случайными, близка к одному из 10 000, что делает их убедительным доказательством, хотя это не соответствует золотому стандарту физики "один на миллион" для утверждения о доказательствах нового явления.
Фото Freepik Квантовая механика доказала в многочисленных экспериментах, что частицы одного целого при их разделении неважно, на какое расстояние, хоть десятки тысяч км реагируют на воздействия одинаково. Если изменить физические свойства одной частицы в точке А, то мгновенно происходят такие же изменения и во второй частице в точке Б. Например, вы разговариваете по телефону и расстроены, а ваш супруг а , который является вашей половинкой и находится в другой комнате, просто чувствует, что у вас изменилось настроение, и у него оно тоже портится. Всё это наводит на мысль единого энергоинформационного поля, в котором и человек и всё живое встроено как мини-часть общего поля, и каждая мини-частица, содержит в себе весь потенциал макрополя. Доступ к возможностям Вселенной мини-частица получает через вибрации. Доказанная квантовая запутанность говорит о том, что частица высшего сознания Вселенной мы её называем божественное истинное «я», воплотившееся в человеке , является единым целым с общим полем сознания Вселенной. И при развитии, а точнее, при повышении вибраций, достигается свобода и изобилие всех возможностей Вселенной в физической реальности через осознанность человека. Отсюда следует вывод, что сознание человека — единое целое с сознанием Вселенной и соединение личности человека с сознанием истинного божественного «я» абсолютно реально. Это позволяет человеку использовать весь ресурс и потенциал Вселенной, а также способность достигать нужных результатов, то есть уметь творчески созидать. Как это работает на практике?
Человек, достигший единения со своим истинным «я», становится успешным, потому что у него есть внутренняя опора сила истинного «я». Он знает чего хочет, у него есть вера в себя и энергия. Он чётко видит лучшие варианты, легко решает вопросы, тормозящие движение вперёд. Ему просто во всём необъяснимо везёт, и он всегда достигает своих целей. А финансовая свобода увеличивается пропорционально его развитию. Такой человек хорошо чувствует других людей, его проницательность подсказывает, когда и что говорить. У него отличные отношения со всеми, и в то же время он чётко сохраняет свои границы. Ему интересно жить, он свободен от привязанностей и наполняет всех позитивом. Так может жить каждый, потому что мы частицы единого поля сознания Вселенной. Фото Freepik Почему же тогда не все так живут?
Авторы предполагают, что расширение Вселенной обусловлено не космологической постоянной, а нечастицами. Они обнаружили, что эта теория лучше согласуется с наблюдениями, чем распространенная стандартная космологическая модель, которая предполагает космологическую постоянную. Такие величины, как постоянная Хаббла, определяющая скорость расширения, и S8, указывающая на образование крупномасштабных структур, не измеряются напрямую. Они рассчитываются на основе наблюдений космического микроволнового фона остаточного излучения от Большого взрыва и далеких звезд и галактик с использованием математических теорий. Разные теории на основе одних и тех же данных дают разные значения этих параметров. Это большая проблема для космологии. Вселенная расширяется, и ученые пытаются понять, почему.
Сейчас есть две самые популярные теории, объединяющие ОТО и квантовую физику: теория струн и теория квантовой петлевой гравитации. Недавно исследователи из Технологического университета Чалмерса в Швеции и Массачусетского технологического института в США предложили еще одну. Математическое открытие описывает появление гравитации в так называемой голографической модели Вселенной. Научная статья вышла в Nature Communications , кратко о ней рассказывает Science Alert. Чтобы решить задачу, ученые часто рассуждают так: если в существующем трехмерном или четырехмерном, если добавить время мире уравнения не сходятся, что будет, если поиграть с количеством пространственных измерений? 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.
Телескоп «Хаббл» отметил 34-ю годовщину работы красочным изображением туманности Гантель
Для этого явления есть термин, известный как космологическая постоянная или лямбда. В чем проблема? Космологическая постоянная была головной болью для космологов, потому что предсказания ее значения, сделанные физикой элементарных частиц, отличаются от реальных наблюдений на 120 порядков. Поэтому космологическую постоянную называют «худшим предсказанием в истории физики». Шаровое скопление NGC 6397. 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.
Выступая на конференции по теории струн в Университете Южной Калифорнии в 1995 году, Эдвард Виттен из Института перспективных исследований предположил, что пять разных версий теории струн могут описывать одно и то же с разных точек зрения. Он предложил объединяющую теорию под названием « М-теория », в которой «М» конкретно не определяется, но обычно понимается как «мембрана». Слова «матрица», «хозяин», «мать», «монстр», «тайна» и «магия» также были заявлены. М-теория объединила все теории струн. Он сделал это, заявив, что струны на самом деле являются одномерными срезами двумерной мембраны, колеблющейся в 11-мерном пространстве-времени. Вибрации объектов более высоких измерений например, в трехмерном вибрирующем шарике или сфере или даже в более возможных измерениях , безусловно, являются частью M-теории, но основная теория бран все еще развивается.
Объекты более высокой размерности гораздо сложнее вычислить математически, чем точку в классической физике , одномерную струну в теории струн или двумерные мембраны в M-теории. Статус М-теория не завершена, но математика подхода была исследована очень подробно. Однако экспериментального подтверждения М-теории пока нет.
Время, за которое фотоны от этой сферы успевают до нас долететь, равны возрасту Вселенной.
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.
В 2000 году его книга «Элегантная вселенная. Суперструны, скрытые размерности и поиск окончательной теории» стала финалистом Пулитцеровской премии. В 2011 он сыграл себя в 83-й серии «Теории Большого Взрыва». В 2013 году посетил Московский политехнический институт и дал интервью «Ленте-ру» Если не хотите становиться знатоком теории струн, но хотите понимать, в каком мире живете, запомните шпаргалку: Вселенная состоит из нитей энергии — квантовых струн, которые вибрируют как струны музыкальных инструментов. Разная частота вибрации превращает струны в разные частицы.
Концы струн могут быть свободны, а могут замыкаться друг на друга, образуя петли. Струны все время замыкаются, размыкаются и обмениваются энергией с другими струнами. Квантовые струны существуют в 11-мерной вселенной. Дополнительные 7 измерений свернуты в неуловимо малые формы пространства-времени, поэтому мы их не видим. Это называется компактификацией измерений. Если бы мы узнали, как именно свернуты измерения в нашей вселенной, то, возможно, смогли бы путешествовать во времени и к другим звездам.
Но пока это невозможно — слишком много вариантов нужно перебрать. Их бы хватило на все возможные вселенные. Теория струн может объединить все физические теории и открыть нам тайны мироздания — для этого есть все предпосылки. Но пока нет доказательств. Из теории струн логически следуют другие открытия современной науки. К сожалению, это ничего не доказывает.
Теория струн пережила две суперструнные революции и многолетние периоды забвения. Одни ученые считают ее научной фантастикой , другие верят, что новые технологии помогут ее доказать. Самое главное: если планируете рассказать о теории струн друзьям, убедитесь, что среди них нет физика — сбережете время и нервы. И будете выглядеть, как Брайан Грин в Политехническом институте: Перевод В основе теории струн лежит идея о том, что вместо нульмерных элементарных частиц Вселенная состоит из одномерных струн Теория струн — одна из самых гениальных, противоречивых и недоказанных идей физики. В её основе лежит физический тренд, живущий много столетий — что на некоем фундаментальном уровне все различные силы , частицы, взаимодействия и проявления реальности связываются вместе как разные части одной платформы. Вместо четырёх независимых фундаментальных взаимодействий — сильного, электромагнитного, слабого и гравитационного — есть одна объединённая теория, охватывающая их всех.
Во многих смыслах, теория струн — лучший кандидат на квантовую теорию гравитации, объединяющую взаимодействия на высочайших уровнях энергий. И хотя тому нет экспериментальных подтверждений, существуют убедительные теоретические причины считать, что это так и есть. В 2015 году крупнейший из живущих специалистов по теории струн, Эдвард Виттен, написал работу о том, что каждый физик должен знать о теории струн. И вот, что она означает — даже если вы не физик. Разница между стандартными взаимодействиями квантовой теории поля слева для точечных частиц и взаимодействиями в теории струн справа для закрытых струн. Удивительно, как иногда много общего встречается в законах природы, касающихся вроде бы не связанных между собой явлений.
Математические структуры таких явлений часто очень похожи, а иногда даже идентичны. Колебания маятника полностью аналогичны движению массы на пружине или планеты вокруг звезды. Гравитационные волны, волны на воде, световые волны — все они обладают удивительно похожими свойствами, несмотря на то, что происходит из фундаментально различных физических источников. И в том же ключе, хотя многие этого не осознают, квантовая теория одной частицы и подход к квантовой теории гравитации также аналогичны друг другу. Диаграмма Фейнмана, представляющая рассеяние двух электронов — для этого требуется суммировать все возможные истории взаимодействий частиц Работает квантовая теория поля так: берём частицу и производим математическое «суммирование всех её историй». Нельзя просто подсчитать, где была частица, и где она сейчас, и как она туда попала — поскольку в природе существует внутренняя и фундаментальная квантовая неопределённость.
Вместо этого мы суммируем все возможные способы, которыми она могла прибыть в текущее состояние «прошлая история» , с соответствующими вероятностными весами, а потом подсчитываем квантовое состояние одной частицы. Чтобы работать с гравитацией, а не с квантовыми частицами, нужно кое-что немного поменять. Поскольку Общая теория относительности Эйнштейна связана не с частицами, а с кривизной пространства-времени, мы не будем усреднять все возможные истории частицы. Вместо этого мы усредняем все возможные геометрии пространства-времени. Гравитация по правилам Эйнштейна и всё остальное сильные, слабые и электромагнитные взаимодействия по правилам квантовой физики — это два разных набора законов, управляющих всем во Вселенной. Работать в трёх пространственных измерениях очень тяжело, и когда мы встречаемся со сложной физической проблемой, мы часто пытаемся решить сначала более простую её версию.
Если спуститься на одно измерение, всё станет проще. Единственные из возможных одномерных поверхностей — это открытая струна, с двумя отдельными концами, не связанными друг с другом, или закрытая струна, концы которой соединены и формируют петлю. Кроме того, кривизна пространства — очень сложная в трёх измерениях — становится тривиальным вопросом. Поэтому, если мы хотим добавить материю, мы используем набор скалярных полей точно так же, как для определённого рода частиц и космологическую константу работающую точно как член уравнения, отвечающий за массу : прекрасная аналогия. Дополнительные степени свободы, которая получает частица в нескольких измерениях, не играют особенной роли; пока мы можем определить вектор импульса, это остаётся главным измерением. Поэтому в одном измерении квантовая гравитация выглядит так же, как свободная квантовая частица в любом произвольном количестве измерений.
Граф с вершинами, где сходятся по три ребра — ключевой компонент построения интеграла по траектории, относящегося к одномерной квантовой гравитации Следующий шаг — включить взаимодействия, и перейти от свободной частицы без амплитуд рассеяния или эффективных поперечных сечений к той, что может иметь физическую роль , связанную со Вселенной. Графы, похожие на приведённый выше, позволяют нам описывать физическую концепцию действия в квантовой гравитации. Если записать все возможные комбинации подобных графов и провести суммирование по ним — применяя те же законы, что и обычно, например, закон сохранения импульса — мы можем завершить аналогию. Квантовая гравитация в одном измерении очень похожа на взаимодействие одной частицы в любом числе измерений. Но этот теоретический «апгрейд» для гравитации может оказаться очень сложным. Можно найти другой подход, если мы решим работать в противоположном направлении.
Вместо подсчёта поведения одной частицы нульмерной сущности в любом количестве измерений, возможно, мы могли бы подсчитать поведение струны, открытой или закрытой одномерной сущности.
Теория струн для чайников
Однако скалярное поле вносит свой вклад, и расширение Вселенной продолжается. Она настолько огромна, что мы можем видеть только её ничтожно маленькую часть. Как я упомянул, переносчиками скалярного поля являются бозоны, один из них был открыт экспериментально на Большом адронном коллайдере — бозон Хиггса. Сегодня инфляционная модель Вселенной доминирует, её придерживаются ведущие мировые физики-теоретики, включая наших соотечественников, например Алексея Александровича Старобинского. В частности модели отскока, согласно которой Вселенная существует циклически: за стадией расширения следует стадия сжатия, затем всё повторяется. А также модели мультивселенной, сторонники которой считают, что есть множество Вселенных. Получают ли эти гипотезы экспериментальное подтверждение? Нужно отметить, что пока альтернативные теории выглядят довольно спекулятивно.
Суть идеи в том, что если Вселенная родилась за счёт пульсации скалярного поля, то это событие могло произойти не единожды. Либо оно может повторяться многократно, либо в разных местах — тогда от нашей Вселенной могут отщепляться другие Вселенные. Последнюю идею выдвинул Андрей Линде, один из основателей инфляционной модели Вселенной. Он предполагал, что раз существует много видов скалярных полей, то может существовать и много видов Вселенных, где действуют разные физические законы. Вселенная растёт, флуктуирует и воспроизводит себя в различных формах — можно сравнить эту модель с кактусом, от которого отпочковываются новые побеги. Модель, в которой постоянно идёт процесс зарождения новых Вселенных, называется стационарной моделью. Это довольно интересная попытка учёных уйти от ответа на вопрос о начале и конце Вселенной.
Мы вошли в XXI век с двумя чемоданами, которые невозможно бросить, но трудно нести: в одном чемодане находится концепция тёмной материи, во втором — тёмной энергии. Поэтому сейчас даже звучат предложения как-то переработать теорию относительности Эйнштейна, чтобы хотя бы объединить и объяснить эти два «чемодана». Продолжается ли эволюция химического состава Вселенной сегодня? Могут ли возникнуть совершенно новые химические элементы? Дело в том, что они рождаются в звёздах, а также при столкновении нейтронных звёзд. Нейтронная звезда — это звезда, состоящая из сверхтекучей ядерной жидкости, где все частицы — барионы протоны и электроны — сжаты до чрезвычайно высокой плотности. В нейтронные звёзды превращаются со временем массивные звёзды.
Также по теме Вне Стандартной модели: учёные исследовали спектры радиоактивных молекул в поисках новых законов физики Учёные Курчатовского института в составе международной группы Европейской организации по ядерным исследованиям ЦЕРН впервые в мире... В двойной системе такие звёзды могут закончить свою «жизнь», столкнувшись друг с другом: они сближаются за счёт излучения гравитационных волн, образуя чёрную дыру. Именно такое явление мы с коллегами из других стран смогли зафиксировать летом 2017 года.
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. 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.
Из черной дыры не выходит ничего, кроме медленной струйки теплового излучения, называемого излучением Хокинга. Насколько известно, нет способа провести обратный расчет, чтобы выяснить, что на самом деле поглотила черная дыра. Информация уничтожается. Однако квантовая теория утверждает, что информация не может быть полностью недосягаемой. В этом заключается информационный парадокс.
Что такое темная материя? Вместо этого существование и свойства темной материи выводятся из ее гравитационного воздействия на видимую материю, излучение и структуру Вселенной. Считается, что это темное вещество пронизывает окраины галактик и может состоять из слабо взаимодействующих массивных частиц или вимпов. Во всем мире есть несколько детекторов, ищущих вимпы, но до сих пор ни один не был найден. Некоторые предполагают, что темная материя может образовывать длинные мелкозернистые потоки по всей Вселенной, и что такие потоки могут исходить от Земли. Что такое темная энергия?
Несмотря на то, что гравитация притягивает пространство-время внутрь — «ткань» космоса, — она продолжает расширяться наружу все быстрее и быстрее.
Свидетельством расширения Вселенной для ученых является так называемое красное смещение, которое возникает, когда объект удаляется от наблюдателя. У более далеких галактик красное смещение больше, чем у тех, что расположены ближе. Недавно ученые обнаружили свидетельства того, что расширение Вселенной протекает не с фиксированной скоростью, а все быстрее и быстрее. Это ускорение описывается космологической постоянной, точно рассчитать которую ученые пока не смогли, так как разные методы расчета дают отличающиеся результаты.
Обычно космологи пытаются преодолеть это затруднение, предложив новую частицу или физическую силу, но ученые из Университета Женевы решили пойти другим путем. Что умеют программные роботы «В этой работе мы надели новые очки, чтобы взглянуть на космос и его нераскрытые тайны, и предприняли математическую трансформацию физических законов, которые им управляют», — сказал изданию Life Science физик-теоретик Лукас Ломбризье, автор статьи. Согласно его интерпретации, Вселенная не расширяется, а остается плоской и статичной, как думал некогда Эйнштейн.
Новая модель Вселенной
Если, бутоны мембран, свободно, разворачиваются - это тёмная энергия. Если у бутонов мембран, приостановлено частицами, разворачивание - это чёрные дыры. Предположим что пространство вселенной, выворачивается изнутри, как "карман или рукав", мы, это, "снаружи", наблюдаем, как ускоренное расширения вселенной. Если сложить две вселенные, наблюдаемую и не наблюдаемую, то получиться, что вселенная постоянно выворачивается, при этом имеет общий стабильные размеры во времени.
Но помимо них детекторы зафиксировали и более тяжелые частицы, так называемые, тау-нейтрино. Приборы показали, что исходят они не из космоса, а из Земли. Хотя на нашей планете просто не может быть подобного источника. Поэтому коллеги предположили, что тау-нейтрино движутся из будущего в прошлое", — объяснил астрофизик Джефф Цверинг. Согласитесь, что это предположение кажется слишком уж притянутым за уши? Но что если уже есть доказательства существования мира, где время движется в обратную сторону? Антивселенная, которая "отзеркаливает" нашу Канадский физик Нил Турок уверен: такой мир, где время течет вспять, и правда существует. Доказать это он пытается с помощью так называемой космологической модели. В отличие от других теорий, эта основана на законах физики.
Где Си — это изменение всех зарядов на противоположные, когда материя превращается в антиматерию. Пи — изменение пространственных координат, Ти — обращение хода времени. А вот наша Вселенная эту симметрию нарушает, хотя бы потому, что почти не содержит антивещества. Поэтому мы предполагаем, что в момент Большого взрыва образовались сразу две вселенные — наша и та, которая ее "уравновешивает", — говорит директор Института теоретической физики "Периметр" Нил Турок. Гипотеза о существовании вселенной, идентичной нашей Группа исследователей университета Цукубы уверена в обратном. По мнению китайских и японских ученых, параллельный мир, если он существует, должен быть похож на наш словно близнец. Эта гипотеза опирается на теорию суперструн. Некоторые физики считают, что реальность состоит не из атомов и электронов, а куда более мелких вибрирующих струн. Когда они звучат и скручиваются, то производят разные эффекты, например, известную нам гравитацию. По мнению ученых, можно рассматривать некоторые элементарные частицы например, пионы, которые по массе меньше атома как тонкие протяженные нити — так называемые квантовые струны.
Вот только такая теория сработает не в трех, а в десяти измерениях! Почему мы их не видим? Потому что они такие крошечные, что обнаружить их невозможно. Четыре из них у обоих миров были видимы и идентичны, а остальные шесть скрыты и отличались друг от друга. Исследователи пытались понять, насколько сильно эти отличия меняют каждый из миров. Явления из первой вселенной проецировали на вторую. Получается, если в нашем мире извергается вулкан, точно такой же выплескивает лаву и в параллельной вселенной. Но это в теории.
Получается, что их суммарная энергия равна нулю — вот что случается, если вы создаете Вселенную из ничего. Возникнуть и не пропасть Мы уже выяснили, что пустое пространство, которое мы сейчас наблюдаем во Вселенной, не такое уж пустое: в нем постоянно что-то бурлит, возникают и исчезают виртуальные частицы. Но откуда взялось то ничто, из которого появляются эти частицы, откуда взялось само пространство? Оказывается, при совместном действии квантовой механики и гравитации могут появляться не только частицы в пространстве, но и само пространство. Вселенная может просто взять и появиться. Ранее мы выяснили, что спонтанно появиться из ничего может только Вселенная, у которой общая энергия равна нулю, а это закрытая Вселенная. А еще раньше — что наша Вселенная плоская. Возникает противоречие. Представьте себе воздушный шарик: если надуть его очень сильно, его поверхность будет казаться плоской, как кажется плоской круглая Земля особенно если наблюдать ее где-нибудь в тундре. Если Вселенная с первых мгновений своего существования будет очень быстро расширяться, с ней произойдет то же самое — она возникнет как закрытая, а через 14 миллиардов лет станет плоской. Это резкое расширение — инфляция — описывается инфляционной моделью , которая была предложена в 1981 году физиком Аланом Гутом. Вот она на графике: Но как доказать, что инфляция действительно имела место? Еще в 1916 году Эйнштейн пришел к выводу, что, перемещаясь в пространстве, мы создаем гравитационные волны, так называемую рябь пространства-времени. Каждый раз, когда я двигаю рукой, появляются гравитационные волны, распространяющиеся со скоростью света. Но рябь настолько незначительна, что мы ее не замечаем. Впервые это удалось сделать в сентябре 2015 года, когда произошло слияние двух черных дыр. За это открытие в 2017 году ученые получили Нобелевскую премию по физике. Но это значит, что такое событие, как инфляция, также должно было породить гравитационные волны, и, если мы их обнаружим, мы подтвердим и правильность инфляционной модели их поиском занимаются ученые в рамках серии экспериментов BICEP2. А это будет значить, что наша Вселенная действительно могла быть произведена из ничего. Если мы действительно находимся во Вселенной, расширяющейся с ускорением, то объекты, которые мы сейчас видим, вскоре будут находиться от нас на огромном расстоянии. Сотни миллиардов галактик, которые мы сейчас видим, будут отдаляться от нас со скоростью больше скорости света , и мы окажемся в этом темном пустом пространстве одни. В начале было ничто, и в конце тоже будет ничто. Мы еще не доказали, что это так, но это очень вероятно. И мне нравится эта вероятность: каждый раз, когда можно избавиться от божественного вмешательства и объяснить все с точки зрения физики, мы делаем шаг вперед. Помимо нашей Вселенной, могут существовать или прямо сейчас создаваться и другие, где действуют другие законы. Мы, люди, крайне неважная часть Вселенной, мы шум, загрязнение на ее фоне. Если вам это не нравится, возможно, вас утешит высказывание Эйнштейна : «Самая прекрасная эмоция, которую нам дано испытать, — ощущение тайны. Это основополагающая эмоция, стоящая у истоков всякого истинного искусства и науки». Вселенная была создана не для нас, она была просто создана. Вселенной на нас наплевать. Мы сами наполняем нашу жизнь значением и смыслом. Вопросы и ответы — У меня вопрос об инфляции. 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.
Вторая революция в теории струн В 1980-х и начале 1990-х годов теория струн достигла некоторой проблемы из-за изобилия. Применяя суперсимметрию к теории струн, к комбинированной теории суперструн, физики включая самого Виттена исследовали возможные структуры этих теорий, и в результате работы были показаны 5 различных версий теории суперструн. Дальнейшие исследования показали, что вы можете использовать определенные формы математических преобразований, называемые S-дуальностью и T-дуальностью, между различными версиями теории струн. Физики растерялись На конференции физиков по теории струн, состоявшейся в Университете Южной Калифорнии весной 1995 года, Эдвард Виттен выдвинул гипотезу о том, что к этим двойственностям следует относиться серьезно. Что, если, предположил он, физический смысл этих теорий состоит в том, что разные подходы к теории струн представляют собой разные способы математического выражения одной и той же основной теории. Хотя у него не было намечено подробностей этой основной теории, он предложил ей название - М-теория. Часть идеи, лежащей в основе самой теории струн, состоит в том, что четыре измерения 3 пространственных измерения и одно временное измерение нашей наблюдаемой Вселенной можно объяснить, если представить себе Вселенную как имеющую 10 измерений, но затем «компактифицировать» 6 из них размеров до субмикроскопических масштабов, которые никогда не наблюдаются. Действительно, сам Виттен был одним из тех, кто разработал этот метод еще в начале 1980-х годов!