Она знает о Вселенной то, чего не знаем мы, и готова поделиться открытиями и секретами в книге «Карта Вселенной: Главные идеи, которые объясняют устройство космоса».
Теория мультивселенной на доступном языке
В 1983 году физики Стивен Хокинг и Джеймс Хартл выпустили научную работу, посвященную новой теории возникновения Вселенной. Теория струн – одна из самых серьезных кандидаток на то, чтобы соединить все четыре силы, а, значит, объять все явления во Вселенной – недаром ее еще называют «Теорией Всего». Теория Большого взрыва по-прежнему является доминирующей космологической моделью, объясняющей происхождения Вселенной. Виттен и стажёр Хофава обнаружили, что для теории E-гетеротической струны существует описание в терминах 11-мерной теории. Конечно, это описание Мироздания является очень упрощённым, можно сказать, что это – «Мироздание для чайников», которыми мы все с вами пока ещё являемся.
Теории происхождения Вселенной и ее модели
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. В теории, предложенной профессором Влатко Ведрал (Vlatko Vedral)из Оксфорда, основным компонентом Вселенной является не материя и не энергия, а "бит" – самая крошечная единица информации, который используется в компьютере. Международная команда физиков по итогам нового исследования предложила расширенную теорию о рождении Вселенной.
Вселенная не должна существовать никогда
- Новая теория Вселенной и психики
- О темной материи и энергии, зачем они нужны, и что ждет нашу Вселенную.
- Содержание
- Сны о чём-то большем: Как ученые и мультивселенная подарили человечеству научное обоснование мечты
- Новая модель Вселенной
Что находится за пределами нашей Вселенной: 5 теорий
Кинематографисты же стали сходить с ума по параллельным вселенным в большинстве своем в последнем десятилетии. Пионерами здесь стоит считать успешный сериал телеканала Fox «Параллельные миры» 1995-2000 , в котором студент-физик Куин Мелори изобретает устройство, которое способно создавать кротовые норы а именно они по теории Хокинга-Хартла соединяют отдаленные друг от друга точки пространства. По случайности он затягивает в одну такую нору вместе с собой профессора, свою подружку и музыканта. Теперь, чтобы вернуться домой им придется побывать в огромном множестве миров. Узнаете «Рика и Морти»?
Впрочем, в этом месте каждый сможет найти пример на свой вкус. Однако не все путешествуют в мультивселенные теми тропами, которые наметили Хокинг и Хартл. Нередко в фильмах звучат и загадочные разговоры о так называемых других измерениях. Речь о том, что, согласно общей теории относительности, вселенная включает в себя 4 измерения: длину, ширину, глубину и время.
Но в 1970-м сразу несколько ученых Йоитиро Намбу, Хольгер Нильсен и Леонард Сасскинд независимо друг от друга выдвинули теорию, что не все элементарные частицы можно считать точками, а некоторые, самые мельчайшие из них, можно рассматривать как тонкие протяженные нити. Впоследствии они получили название квантовых струн, и струны эти колеблются с разной частотой, задавая свойства материи. Так было обнаружено, что измерений вовсе не 4, их может быть 6, 10 и даже 26, просто ощущаем в нашей реальности мы только 4. И вот в этих невидимых измерениях опять же может прятаться вожделенная параллельная, невидимая нашему глазу вселенная.
Та самая, в которой Мэттью МакКонахи передавал послание своей дочери в «Интерстелларе». Кадр из фильма «Интерстеллар» реж.
Суть теории заключается в том, что вселенная возникла из одной точки, называемой точкой сингулярности, по причине того самого большого взрыва. Причём этот взрыв произошёл одновременно во всех точках пространства. В этой связи вопрос «Что было до большого взрыва? На данный момент считается, что вселенная не бесконечна. Это аргументируется тем, что при бесконечности вселенной, мы бы видели свет от огромного количества звёзд, и не только звёзд. Краткая история расширения вселенной Вселенная расширяется.
Например, если вы смотрите на свой экран и читаете этот текст, все кажется гладким и непрерывным. Но если вы посмотрите на один и тот же экран через увеличительное стекло, вы можете увидеть пиксели, разделяющие пространство, и вы обнаружите, что невозможно приблизить два изображения на экране ближе, чем на один пиксель.
Начало времени. Теория причинных множеств имеет большое значение для природы времени. Подход причинных множеств аккуратно снимает проблему сингулярности Большого взрыва, потому что в теории квантовой гравитации сингулярности не могут существовать. Материю невозможно сжать до бесконечно крошечных точек — они могут быть не меньше размера атома пространства-времени. Итак, как выглядит начало нашей Вселенной без сингулярности Большого взрыва? Именно здесь Бенто и его сотрудник Став Залель, аспирант Имперского колледжа Лондона, подхватили нить, исследуя, что теория причинных множеств говорит о начальных моментах существования Вселенной. Их работа опубликована 24 сентября в базе данных препринтов arXiv. Статья еще не опубликована в рецензируемом научном журнале. В статье исследовалось, «должно ли начало существовать в подходе причинно-следственных связей», — сказал Бенто.
Многоуровневость Мироздания. В процессе декогеренции происходит несколько стадий выделения полностью обособленного, «физического» объекта из изначальной квантовой реальности. Поэтому между Абсолютом и «физическим» миром совершенно неизбежно возникают промежуточные, или «тонкие» миры. Эти миры есть такая же объективно существующая часть Мироздания, как и наш «физический» мир. Глубже разобраться в сущности мироздания тебе помогут статьи о квантовых экспериментах , квантовой реальности, возникновении тонких миров и информационно-энергетической структуре мира. А теперь разберем «энергетические» законы Вселенной, и следствия из этих законов. Эти следствия напрямую влияют лично на тебя и на твою жизнь! Энергия является проекцией Абсолюта как чистого знания. Следствие: Для всей Вселенной информация первична. Энергия и материя — только ее проекции. Твоей истинной основой является сознание. Следствие: Без энергии никакое творение невозможно. Именно твоя энергия определяет возможность влияния на мир. Абсолютно каждое твое проявление — это генерируемый тобой импульс энергии. Тебе необходима энергия для жизни и созидания. Следствие: Сейчас тебе доступна лишь малая часть твоего безграничного энергетического потенциала. Эту малую часть, которая тебе доступна и которую ты можешь использовать, можно назвать твоим «освоенным» энергетический потенциалом. Этот потенциал различен в разные моменты времени. Но твой истинный потенциал остается безграничным. Внутри тебя скрыт безграничный источник энергии. То есть близостью сознания к Абсолюту. Следствие: За счет роста сознания ты расширяешь свой освоенный энергетический потенциал. Чем выше уровень твоего сознания, чем ближе оно к сознанию Абсолюта — тем выше твой освоенный потенциал. Ты раскрываешь свой истинный потенциал самостоятельно. За счет роста сознания ты получаешь доступ к той энергии, которая изначально заложена в тебе. По мере роста сознания расширяется твой доступ к энергии. Ты раскрываешь свой потенциал Творца. Следствие: Ты не можешь применять энергию в большем объеме, чем тот потенциал, который ты научился использовать. Попытка обладать и пользоваться более мощной энергией, чем позволяет освоенный потенциал, кончится ничем. Энергия в лучшем случае просто «утечет сквозь пальцы», а в худшем — причинит тебе вред. Освоенный энергетический потенциал — есть максимально возможная степень проявления себя и влияния на мир, твой максимальный энергетический уровень на данный момент. Лишь рост освоенного потенциала увеличивает твои фактические возможности. Сперва расширь свой потенциал — потом пользуйся более мощной энергией. Взаимодействие проявляет объект в мире. В силу этого энергетический потенциал может быть проявлен лишь в процессе взаимодействия.
Теория струн для чайников
Другими словами, если вы знаете, чем заканчивается система, вы сможете вычислить, как она началась. 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?
Понимаю, звучит слегка шокирующе, но погодите, дайте мне это объяснить. Эта формулировка не совсем верна, ее стоит презентовать с большей аккуратностью, как юрист, звучать она должна следующим образом: «Ничто в космосе не может передвигаться со скоростью свыше скорости света в вакууме», так будет правильнее. Но если задуматься над этой фразой, станет понятно, что, действительно, в космосе ничто не может передвигаться свыше этой заветной скорости света, но сам космос может делать что ему вздумается. Космос не подвластен тому, чему учили нас в школах. Как мы уже знаем, космос находится в стадии постоянного расширения и расширение это происходит со скоростью превышающей скорость света, а в некоторых местах в несколько раз. Чтобы до конца представить модель мультивселенной, позвольте провести аналогию. Все мы хоть раз видели сёрферов, пытающихся прокатиться на волне. В данном примере наш свет и есть этот сёрфер, а вода, является космосом. Так вот, представим, что начался отлив, а наш бедолага не успел вылезти на берег. Он будет стараться что есть мочи доплыть до суши, то же пытается сделать и свет, он словно плывет сквозь космос, пытаясь достичь нас. Но что если скорость воды будет больше скорости нашего сёрфера? Все вполне очевидно, несчастный человек никогда не сможет доплыть до берега. То же происходит и во вселенной, при расширении космоса со скоростью, превышающей скорость движения света, свет так никогда и не сможет нас достичь, так как его «уносит течением», вызванным расширением космоса.
Наблюдения показывают, что Вселенная действительно расширяется. Все галактики расположены далеко друг от друга, и дистанция между ними продолжает меняться с увеличивающейся скоростью. Но со временем в дело вступила гравитация, и расширение замедлилось. Однако недавние исследования показывают, что теперь расширение снова ускоряется из-за таинственной тёмной энергии, которая составляет большую часть энергетического содержания Вселенной, но о её природе сейчас мало что известно. Итак, у нас есть: сингулярность — Большой взрыв — расширение Вселенной. Существует также гипотеза космической инфляции: она говорит, что никакой сингулярности не было, а Большому взрыву предшествовало другое, особое состояние Вселенной — инфляционное. Но об этом как-нибудь в другой раз. Границы Вселенной Сегодня мы видим Вселенную в том виде, в котором она существует спустя 13,8 миллиарда лет после Большого взрыва. И вот теперь как раз стоит поговорить о границах. Однако стоит отметить, что понятие «границ Вселенной» может быть не совсем корректным, поскольку само пространство и время на самом деле могут быть не такими, как мы привыкли их понимать. И размер вселенной из-за непостоянства её пространства-времени зависит от того, какое определение расстояния принять. Сопутствующее расстояние до самого удалённого наблюдаемого объекта составляет около 14 миллиардов парсеков эквивалентно 46 миллиардам световых лет во всех направлениях. Художественное изображение Наблюдаемой Вселенной в логарифмическом масштабе. В центре Солнечная система, внутренние и внешние планеты, пояс Койпера, облако Оорта, Альфа Центавра, рукав Персея, галактика Млечный Путь, галактика Андромеды, соседние и дальние галактики, крупномасштабная структура Вселенной и реликтовое излучение.
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. Для синтеза тяжёлых элементов, таких как золото, например, нужна большая энергия сжатия массивной звезды в чёрную дыру это явление называется «сверхновая» или столкновение нейтронных звёзд. А ещё в нашей Вселенной новые элементы сегодня рождаются на ускорителе Объединённого института ядерных исследований. Там учёным удаётся получить совершенно новые элементы, которые сложно встретить в природе. Если да, то почему чёрная дыра всё же продолжает эволюционировать, то есть сначала увеличиваться в размерах, а потом испаряться?
6 секретов Вселенной, которые вас удивят
Судьба Вселенной сильно зависит от фактора неизвестного значения — Ω, меры плотности материи и энергии во всем космосе. М-теория является единственным кандидатом на законченную теорию Вселенной. Приверженцов первой теории было намного больше, нежели второй, утверждающей, что всего во Вселенной 11 измерений. Тогда в силу вступает общая теория относительности (ОТО), которая объясняет движения материальных тел в общем случае.
Белые дыры, мультивселенная и вечная симуляция. Безумные теории, объясняющие устройство Вселенной
Гипотеза о квантовой мультивселенной Многие в детстве хотели стать космонавтами, когда вырастут, но мало кому удалось осуществить эту мечту. Впрочем, Пол Саттер — астрофизик из Университета Стоуни-Брук уверен, что многие все же полетели в космос, только не знают об этом. Просто случилось это в параллельной вселенной. Никакой магии, чистые… кванты! Согласно квантовой механике, каждый элемент одновременно существует в нескольких состояниях.
И выбирает одно из них, только когда появляется наблюдатель. Это называется коллапс волновой функции — тогда возможность переходит в реальность. С помощью квантовой механики ученые пытались объяснить, как мир мог появиться из ничего. Согласно теории ученых, изначально наш мир находился в космологической сингулярности.
По мнению Хокинга и Хартла, в результате Большого взрыва Вселенная расширилась, образовались галактики, звезды и планеты. Ученые рассматривали Вселенную как квантовую систему, которая одновременно находится в бесконечном множестве состояний. Кстати, эта идея объясняется мысленным экспериментом Эрвина Шредингера — одного из основателей квантовой механики. То есть прямо в тот момент, когда вы решаете, идти вам на прогулку или остаться дома, вы создаете параллельный мир.
В нем вы отправляетесь на улицу. А в этом — узнаете дальше, что наша Вселенная может быть компьютерной симуляцией. Гипотеза о вселенной — компьютерной игре "В этой игре очень классные персонажи! Я вот себе эльфа выбрал", — признался геймер, обозреватель компьютерных технологий Дэвид Коулман.
Геймер из Канады даже не догадывается, что его действиями могут управлять так же, как он эльфом. Так считает британский исследователь Мелвин Вопсон. Недавно он открыл так называемый закон инфодинамики. Согласно которому с течением времени информационный хаос либо остается стабильным, либо уменьшается.
То есть данные становятся более сжатыми и упорядоченными. А это может значить, что кто-то извне подчищает лишнюю информацию — так же, как компьютер архивирует ненужные файлы. Информация — это энергия, и она обладает массой. Если мы удаляем какие-либо данные, энергия все равно остается, но в рассеянном состоянии.
Лет через сто пятьдесят число битов превысит число атомов на планете. Это повлечет за собой физическое изменение реальности.
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. 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?
Гениальные творцы показывают нам, как устроено мироздание через фильмы, чтобы дать толчок к массовому пробуждению. Такие фильмы, как «Матрица», «Фонтан», «Секрет» и другие, рассказывают об устройстве Вселенной и ее энергетических законах. И несмотря на то, что фильмы поданы как художественные и для массового зрителя, суть в них очень правильная. Мир — это энергия Старые взгляды уже не работают и это понимают и сами ученые, которые во многом достигли «потолка» и потихоньку начинают обращаться и в сторону расширения границ науки, рассматривая и изучая явления, которые раньше казались и вовсе антинаучными. Более того, периодически случаются прорывы, которые доказывают, что мир совсем иной и только с помощью материальных величин его не познать. Модель атома из школьной программы уже устарела, на ее место пришла квантовая реальность. То есть атомы содержат ничтожно малое количество материального вещества, более того, эта материя ведет себя хаотично и непредсказуемо, абсолютно игнорируя пределы пространства и времени и не соблюдая законы Ньютона — она то появляется, то исчезает.
А все остальное пространство атома является невидимым взаимосвязанным полем информации. Исходя из этого, родилось удивительное и перевернувшее научный мир понимание, что вся Вселенная состоит из чистой энергии, какой бы плотной она ни казалась! То есть наш мир — это энергия! И с этим уже не поспоришь — это вывод ученых, а не магов и чародеев. В квантовой физике вообще не существует никаких определенных материальных объектов. Материя существует как некий феномен — как возможность или вероятность. А человечество при этом всеми силами пытается ухватиться именно за материальное, по-прежнему упрямо твердя, что остальное — эфемерно и «сказочно».
Пространство представляется похожим на батут - гладкую ткань, которую могут изгибать и растягивать объекты, обладающие массой. Они создают деформации пространства - времени - то, что мы ощущаем как гравитацию. Стоит ли говорить, что стройная, правильная и предсказуемая общая теория относительности находится в неразрешимом конфликте с "Взбалмошной Хулиганкой" - квантовой механикой, и, как следствие, макромир не может "помириться" с микромиром. Теория всего. Теория струн воплощает мечту всех физиков по объединению двух, в корне противоречащих друг другу ото и квантовой механики, мечту, которая до конца дней не давала покоя величайшему "Цыгану и Бродяге" Альберту Эйнштейну. Может быть - даже единым законом, который объединяет все виды энергии, частиц и взаимодействий в какой-нибудь элегантной формуле. Ото описывает одну из самых известных сил вселенной - гравитацию. Впоследствии к ним добавилось и сильное ядерное взаимодействие - но вот гравитация к ним не присоединяется никак. Теория струн - одна из самых серьезных кандидаток на то, чтобы соединить все четыре силы, а, значит, объять все явления во вселенной - недаром ее еще называют "Теорией Всего". Вначале был миф.
До сих пор далеко не все физики пребывают в восторге от теории струн. Само ее рождение - легенда. В конце 1960-х годов молодой итальянский физик - теоретик Габриэле венециано искал уравнения, которые смогли бы объяснить сильные ядерные взаимодействия - чрезвычайно мощный "Клей", который скрепляет ядра атомов, связывая воедино протоны и нейтроны. Согласно легенде, как-то он случайно наткнулся на пыльную книгу по истории математики, в которой нашел уравнение двухсотлетней давности, впервые записанное швейцарским математиком Леонардом Эйлером. Каково же было удивление венециано, когда он обнаружил, что уравнение Эйлера, которое долгое время считали ничем иным, как математической диковинкой, описывает это сильное взаимодействие. Уравнение, вероятно, стало результатом долгих лет работы венециано, а случай лишь помог сделать первый шаг к открытию теории струн. Уравнение Эйлера, чудесным образом объяснившее сильное взаимодействие, обрело новую жизнь. В конце концов, оно попалось на глаза молодому американскому физику - теоретику Леонарду сасскинду, который увидел, что в первую очередь формула описывала частицы, которые не имели внутренней структуры и могли вибрировать. Сасскинд понял - формула описывает нить, которая подобна упругой резинке. Описав свое открытие, сасскинд представил революционную идею струн.
Стандартная модель. В то время общепринятая наука представляла частицы точками, а не струнами. Выяснилось, что вселенная намного богаче, чем это можно было себе представить. Это был настоящий "Демографический Взрыв" элементарных частиц. Аспиранты физических вузов бегали по коридорам с криками, что открыли новую частицу, - не хватало даже букв для их обозначения. Но, увы, в "Родильном Доме" новых частиц ученые так и не смогли отыскать ответ на вопрос - зачем их так много и откуда они берутся? Это подтолкнуло физиков к необычному и потрясающему предсказанию - они поняли, что силы, действующие в природе, также можно объяснить с помощью частиц. То есть существуют частицы материи, а есть частицы - переносчики взаимодействий. Таковым, например, является фотон - частица света. Чем больше этих частиц - переносчиков - тех же фотонов, которыми обмениваются частицы материи, тем ярче свет.
Ученые предсказывали, что именно этот обмен частицами - переносчиками - есть не что иное, как то, что мы воспринимаем как силу. Ученые считают, что если мы перенесемся к моменту сразу после большого взрыва, когда вселенная была на триллионы градусов горячее, частицы - переносчики электромагнетизма и слабого взаимодействия станут неразличимы и объединятся в одну - един ственную силу, называемую электрослабой. А если вернуться во времени еще дальше, то электрослабое взаимодействие соединилось бы с сильным в одну суммарную "Суперсилу". Эта стройная картина взаимодействий, в конечном счете, получила название стандартной модели. Но, увы, и в этой совершенной теории была одна большая проблема - она не включала в себя самую известную силу макроуровня - гравитацию. Для не успевшей "Расцвести" теории струн наступила "осень", уж слишком много проблем она содержала с самого рождения. Это так называемый тахион - частица, которая движется в вакууме быстрее света. Одним из них был американский физик - теоретик Джон Шварц. Ученый уже решил забросить свое гиблое дело, и тут его осенило - может быть, уравнения теории струн описывают, в том числе, и гравитацию? Впрочем, это подразумевало пересмотр размеров главных "Героев" теории - струн.
Предположив, что струны в миллиарды и миллиарды раз меньше атома, "Струнщики" превратили недостаток теории в ее достоинство. Таинственная частица, от которой Джон Шварц так настойчиво пытался избавиться, теперь выступала в качестве гравитона - частицы, которую долго искали и которая позволила бы перенести гравитацию на квантовый уровень. Именно так теория струн дополнила пазл гравитацией, отсутствующей в стандартной модели. Присоединиться к его поискам захотел только один ученый, готовый рискнуть своей карьерой ради таинственных струн - Майкл Грин. Субатомные матрешки. Несмотря ни на что, в начале 1980-х годов теория струн все еще имела неразрешимые противоречия, называемые в науке аномалиями. Каково же было изумление этих двоих, уже привыкших к тому, что их теорию пропускают мимо ушей, когда реакция ученого сообщества взорвала научный мир. Именно тогда теорию струн наградили титулом теории всего. Каждый атом, как известно, состоит из еще меньших частиц - электронов, которые кружатся вокруг ядра, состоящего из протонов и нейтронов. Протоны и нейтроны, в свою очередь, состоят из еще меньших частиц - кварков.
Мала настолько, что если бы атом был увеличен до размеров солнечной системы, струна была бы размером с дерево. Так же, как различные колебания струны виолончели создают то, что мы слышим, как разные музыкальные ноты, различные способы моды вибрации струны придают частицам их уникальные свойства - массу, заряд и прочее. Еще со времен древней Греции физики привыкли к тому, что все в этом мире состоит из чего-то вроде шаров, крошечных частиц. И вот, не успев привыкнуть к алогичному поведению этих шаров, вытекающему из квантовой механики, им предлагается вовсе оставить парадигму и оперировать какими-то обрезками спагетти. Как устроен мир. Науке сегодня известен набор чисел, которые являются фундаментальными постоянными вселенной. Именно они свойства и характеристики всего вокруг нас определяют. Среди таких констант, например, заряд электрона, гравитационная постоянная, скорость света в вакууме. И если мы изменим эти числа даже в незначительное число раз - последствия будут катастрофическими. Воистину бог кроется в "Мелочах" - именно эти крошечные формы определяют все основополагающие константы этого мира.
Теория суперструн. В середине 1980-х годов теория струн приобрела величественный и стройный вид, но внутри этого монумента царила путаница. И хотя каждая из них построена на струнах и дополнительных измерениях все пять версий объединены в общую теорию суперструн - NS , в деталях эти версии расходились значительно. Так, в одних версиях струны имели открытые концы, в других - напоминали кольца. Но какая из них действительно описывает нашу вселенную? Именно поэтому многие физики снова рукой на "Сумасбродную" теорию махнули. Хотя большинство, конечно, уверено, что если это и возможно, то произойти это, увы, должно еще очень нескоро - как минимум через десятилетия, как максимум - даже через сотню лет. За открытие этих «оснований» в 2011 году была вручена Нобелевская премия по физике. Состояло оно в том, что расширение Вселенной не замедляется, как думали когда-то, а, наоборот, ускоряется. Объясняют это ускорение действием особой «антигравитации», которая каким-то образом свойственна пустому пространству космического вакуума.
С другой стороны, на квантовом уровне ничего абсолютно «пустого» быть не может — в вакууме постоянно возникают и тут же исчезают субатомные частицы. Такое «мелькание» частиц, как полагают, и ответственно за существование «антигравитационной» темной энергии, которая наполняет пустое пространство. В свое время именно Альберт Эйнштейн, до конца жизни так и не принявший парадоксальные принципы квантовой механики которую он сам и предсказал , предположил существование этой формы энергии. Следуя традициям классической греческой философии Аристотеля с ее верой в вечность мира, Эйнштейн отказывался поверить в то, что предсказывала его собственная теория, а именно то, что Вселенная имеет начало. Чтобы «увековечить» мироздание, Эйнштейн даже ввел в свою теорию некую космологическую постоянную, и таким образом описал энергию пустого пространства. К счастью, через несколько лет выяснилось, что Вселенная — вовсе не застывшая форма, что она расширяется. Тогда Эйнштейн отказался от космологической постоянной, назвав ее «величайшим просчетом в своей жизни». Сегодня науке известно — темная энергия все-таки существует, хотя плотность ее намного меньше той, что предполагал Эйнштейн проблема плотности темной энергии, кстати, — одна из величайших загадок современной физики. Но как бы ни была мала величина космологической постоянной, ее вполне достаточно для того, чтобы убедиться в том, что квантовые эффекты в гравитации существуют. Понравилась статья?
Теории параллельных Вселенных
- Новая теория Вселенной и психики
- 5 тайн строения Вселенной, которые ученые до сих пор не могут разгадать
- Происхождение Вселенной. Какие новые версии предлагает наука и религия?
- М теория вселенной для чайников. Теория струн
Сначала Вселенная была одномерной
- Подписка на дайджест
- Секрет № 2. Мы не единственные
- 60 удивительных фактов о Вселенной, которые вы должны знать
- Мир нереален? Как ученый доказал, что наша Вселенная – всего лишь симуляция – Москва 24, 15.10.2023
- Теории о Вселенной, которые взорвут ваш мозг 💥
Новая модель Вселенной
| Другая Вселенная: Астрофизики взбудоражены неожиданным открытием | Они не доказывают окончательно, что теория отскакивающей Вселенной неверна, но подчеркивают проблемы с некоторыми версиями этой теории. |
| Теория безначальной Вселенной | Согласно общепринятой теории относительности Вселенная включает в себя четыре измерения, среди которых длина, ширина, глубина и время. |
| Теория струн для чайников | Что включает понятие «законы Вселенной» и какие из них оказывают сильное влияние на жизнь людей? |
Новая теория Вселенной и психики
| Астрономы оказались на пороге открытия неразгаданных тайн Вселенной: «Огромная новость» | Такое менее обширное понятие дает возможность для существования нашей теории о множественной вселенной. |
| Мир нереален? Как ученый доказал, что наша Вселенная – всего лишь симуляция | Современное изучение эволюции Вселенной невозможно без согласования его с квантовой теорией. |
| Вселенная: что это такое, описание, строение, происхождение, фото и видео | Современное изучение эволюции Вселенной невозможно без согласования его с квантовой теорией. |
| Теория суперструн популярным языком для чайников | Все Теории Происхождения Вселенной Или Инфляционная Вселенная. Ахмедов Э. Современное Представление О Вселенной: Теория Струн И М-Теория. |
| По новой гипотезе, расширение Вселенной - иллюзия | Об основных теориях смерти Вселенной рассказал главный научный сотрудник института ядерных исследований Дмитрий Горбунов. |
Тёмная вселенная - это конец? М-теория. Теория струн.
и новая теория квантовой гравитации показывает, как это может работать. Согласно наиболее популярной теории эволюции Вселенной, смерть последней будет холодной. |. Теория струн – одна из самых серьезных кандидаток на то, чтобы соединить все четыре силы, а, значит, объять все явления во Вселенной – недаром ее еще называют «Теорией Всего». Английский физик Мелвин Вопсон заявил, что его новое исследование может подтвердить популярную теорию симуляционной Вселенной.
Новая модель Вселенной
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.
Так нет же — мы будем изучать все в комплексе. К этим точечным, одномерным, двухмерным и трехмерным объектам добавим четырехмерные, пятимерные и так до девятимерных объектов. Как будь то, они у нас под ногами валяются. Их никто не видел, они никак не проявляются в нашей жизни.
Они существуют только в виде формул в некоторых головах и передающихся как условный рефлекс другим, обычно студентам. И какая тут уж демократия — всего 9 бран. А как же быть с десятой, сотой или двести первой браной? Вот это будет демократия.
Что бран столько, сколько существует измерений? Так измерений действительно бесконечно много. Давайте рассмотрим такую логическую цепочку. Часть ее будет очевидной, а в некоторую ее часть придется поверить.
Уже давно никто не сомневается в том, что почти все состоит из атомов. Раньше считали, что атом это мельчайшая неделимая частица.
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. А что если иные миры создают не колебания каких-то невидимых струн... Гипотеза о квантовой мультивселенной Многие в детстве хотели стать космонавтами, когда вырастут, но мало кому удалось осуществить эту мечту.
Впрочем, Пол Саттер — астрофизик из Университета Стоуни-Брук уверен, что многие все же полетели в космос, только не знают об этом. Просто случилось это в параллельной вселенной. Никакой магии, чистые… кванты! Согласно квантовой механике, каждый элемент одновременно существует в нескольких состояниях. И выбирает одно из них, только когда появляется наблюдатель. Это называется коллапс волновой функции — тогда возможность переходит в реальность. С помощью квантовой механики ученые пытались объяснить, как мир мог появиться из ничего. Согласно теории ученых, изначально наш мир находился в космологической сингулярности. По мнению Хокинга и Хартла, в результате Большого взрыва Вселенная расширилась, образовались галактики, звезды и планеты.
Ученые рассматривали Вселенную как квантовую систему, которая одновременно находится в бесконечном множестве состояний. Кстати, эта идея объясняется мысленным экспериментом Эрвина Шредингера — одного из основателей квантовой механики. То есть прямо в тот момент, когда вы решаете, идти вам на прогулку или остаться дома, вы создаете параллельный мир. В нем вы отправляетесь на улицу. А в этом — узнаете дальше, что наша Вселенная может быть компьютерной симуляцией. Гипотеза о вселенной — компьютерной игре "В этой игре очень классные персонажи! Я вот себе эльфа выбрал", — признался геймер, обозреватель компьютерных технологий Дэвид Коулман. Геймер из Канады даже не догадывается, что его действиями могут управлять так же, как он эльфом. Так считает британский исследователь Мелвин Вопсон.
Недавно он открыл так называемый закон инфодинамики. Согласно которому с течением времени информационный хаос либо остается стабильным, либо уменьшается.
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. Происходит замещение умершей - новорожденной! Скорость Малых Вселенных по меридиану и создаёт ложный эффект расширения внутри нашей Вселенной, да ещё с ускорением! Если говорить об ускорении, то наша Малая Вселенная находится ещё на меридиане ДО экваториальной точки Большой Вселенной. Итак, взяв, например, прозрачный пластмассовый шар с миллиметровой оболочкой диаметром один метр, заполнить его гигроскопичными проколотыми шариками, диаметром малого тенниса и залить некой сваренной горячей субстанцией, например, желатином, и, дать застыть и приморозить. Затем разрезать по меридиану метровый прозрачный шар. Что мы увидим? Во-первых, - прозрачную метровую оболочку Большой Вселенной! Во-вторых, - яруса теннисных шаров.
В-четвёртых, оболочки теннисных шариков, внутри которых субстанция-желатин.
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. А исходя из этого уже поискать аналогии к более полной теории квантовой гравитации в более реалистичном количестве измерений.
Диаграммы Фейнмана вверху основаны на точечных частицах и их взаимодействиях.
Новая «теория всего» предполагает, что наша Вселенная может быть похожа на голограмму
| Новая теория: Вселенная могла начаться с темного Большого взрыва - Российская газета | 2.0 Теория ДВС: Шары для расточки каналов ГБЦ. |
| Теория струн для чайников: основы, базовые принципы и понятия | «М-теория является единственным «кандидатом» на законченную теорию Вселенной. |
| Стивен Хокинг надеялся, что M-теория объяснит Вселенную. Что это за теория? | Но опять же, возможно, слияние квантовой теории с теорией относительности даст нам лазейку и позволит Вселенной уцелеть. |
| Теории и модели происхождения Вселенной. Как, почему, откуда появилась Вселенная | Она знает о Вселенной то, чего не знаем мы, и готова поделиться открытиями и секретами в книге «Карта Вселенной: Главные идеи, которые объясняют устройство космоса». |
| Теории и модели происхождения Вселенной. Как, почему, откуда появилась Вселенная | Несмотря на то, что Вселенная хорошо описывается четырехмерным пространством-временем, есть несколько причин, по которым физики рассматривают теории в других измерениях. |