Своё видение устройства мироздания и как выглядит модель Вселенной, рассказывает известный российский учёный Плыкин В.Д. Речь о том, что, согласно общей теории относительности, вселенная включает в себя 4 измерения: длину, ширину, глубину и время.
Какой формы Вселенная?
- 11 законов энергии Вселенной - Как их применять
- 60 удивительных фактов о Вселенной, которые вы должны знать
- Удивительные теории о Вселенной, которые рассматривает наука 💥
- Строение вселенной
Новая теория: Вселенная могла начаться с темного Большого взрыва
Суть эксперимента В закрытом ящике находятся кот, емкость с синильной кислотой и радиоактивное вещество. Если это произойдет, то счетчик Гейгера зафиксирует это, и сработает механизм, который разобьет емкость с отравой, и кот умрет. Но если не произойдет, кот не пострадает. В чем парадокс?
Сперва люди были озадачены тем, что она предсказывала существование частицы, которая движется быстрее света, так называемый «тахион». Это предсказание вошло в противоречие со всеми экспериментальными наблюдениями и бросило серьезную тень на теорию струн. Она предсказывает, что у каждой частицы есть свой суперпартнер и, по необычному совпадению, то же самое условие фактически устраняет тахион.
Другая необычная особенность в том, что теория струн требует существования десяти пространственно-временных измерений. В настоящее время нам известно лишь четыре: глубина, высота, ширина и время. Хотя это похоже на серьезное препятствие, предлагалось уже несколько решений, и в настоящее время это все видится скорее необычной особенностью, нежели проблемой. Например, мы могли бы существовать в четырехмерном мире без какого-либо доступа к дополнительным измерениям. Однако различные компактификации привели бы к иным значениям физических констант и иным законам физики. М-теория Оставалась еще одна проблема, которая не давала покоя теоретикам струн того времени.
Тщательная классификация показала существование пяти различных последовательных теорий струн, и было непонятно, почему природа должна выбирать одну из пяти. И здесь в игру вступает М-теория. Во время второй революции струн в 1995 году физики предположили, что пять последовательных теорий струн на деле являются разными лицами уникальной теории, которая существует в одиннадцати пространственно-временных измерениях и называется М-теорией.
Возникли идеи о том, как можно объяснить слабость гравитации, если имеется дополнительное измерение. Не может ли утекать гравитация в пустое пространство 11-ого измерения? Рендолл попыталась вычислить, как гравитация утекает из нашей мембраны — Вселенной в пустое пространство, но у нее не получилось. Затем она услышала о теории, по которой в этом пространстве существует другая мембрана и у нее появилась странная мысль: что, если гравитация не утекает из нашей Вселенной, а втекает в нее? Что, если она приходит к нам из другой Вселенной, а в той — другой мембране гравитация может быть такой же сильной, как и другие силы, но пока она достигает нас остается лишь слабый сигнал. Когда Рендолл переделала вычисления — все точно совпало. Слабость гравитации наконец-то получило свое объяснение, но только с введением параллельной Вселенной.
Физики ринулись изучать 11-ое измерение, пытаясь решить застарелые проблемы, и каждый раз для хорошего объяснения нужна была еще одна параллельная Вселенная. Куда бы они не взглянули, они находили все новые и новые Вселенные. Некоторые принимали форму трехмерных мембран, как наша Вселенная, другие походили на пленки энергии, затем появились цилиндрические и даже витые мембраны. Каждая мембрана, возможно, была другой Вселенной. Некоторые Вселенные могут быть очень похожи на нашу, но там нас может и не быть. Оставалось выяснить смысл, мешающий сингулярности в начале Большого Взрыва. М-теория должна была вот-вот дать приемлемый ответ. Берт выдвинул идею о том, что мембраны движутся в 11-ом измерении как гигантские турбулентные волны. И для них мало места, значит они сталкиваются… а что будет, если они столкнутся? На конференции в Кембридже пионеры М-теории собрались обсудить последствия М-теории.
Его видение 11-ого измерения воодушевило физиков и привлекло внимание космологов, главной проблемой которых, как известно, является проблема объяснения сингулярности. Им выдался часок, сидя в вагоне, обсудить все идеи. Три физика, один поезд, и самый большой секрет Вселенной — что вызвало Большой Взрыв? Они играли ассоциациями. Постепенно они поняли, как возможно из этих столкновений получить все эффекты ранней Вселенной. Когда Вселенные сталкиваются — можно получить Большой Взрыв. Но как подобное столкновение стало причиной мира, в котором мы живем. Наша Вселенная состоит из звезд, галактик, квазаров. Нужно было объяснить, как из столкновения параллельных Вселенных создаются эти скопления вещества. Можно ли это сделать с помощью М-теории?
Была тенденция считать, что мембрана — это гладкие плоские листы геометрической плоскости, но ученым стало ясно, что эта картина не верна — не могут они быть гладкими, они должны покрываться рябью. Когда эти мембраны сталкиваются, должна появляться рябь. К тому же они бьют друг друга не точно в одно и то же время и в одно и то же место, а фактически, они бьют друг друга в разных точках и в разное время.
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. Как точно это происходит, пока неизвестно, но то, что там творится что-то странное, — безусловно. Если будет создана внятная теория квантовой гравитации, человечество поймет, как функционируют черные дыры и что можно с ними делать.
Есть и другой «небольшой бонус» — это будет «теория всего»: элегантное универсальное уравнение, объясняющее устройство мира, ключ к пониманию Вселенной, о котором так мечтают ученые. Кроме того, будет понятно, как образовалась Вселенная и что точно происходило в самом начале времен. 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.
Теория причинных множеств.
- Почти 96% Вселенной состоит из невидимой темной материи и темной энергии
- М теория вселенной для чайников. Теория струн
- 10 самых загадочных и необъяснимых тайн Вселенной
- Какой формы Вселенная?
5 тайн строения Вселенной, которые ученые до сих пор не могут разгадать
Это важный параметр, который влияет на то, как Вселенная расширяется, как образуются галактики и звезды, и какой будет ее конечный исход. Молодой астроном Эдвин Хаббл навсегда изменил представление о Вселенной. Если теория струн и М-теория таки окажутся верными, то это будет главным достижением науки за последние 2000 лет, с тех самых пор, как древние греки начали поиски единой связной и целостной теории Вселенной. 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. Чтобы понять основную идею М-теории, нужно вернуться в 1970-е годы, когда ученые поняли, что вместо того, чтобы описывать вселенную, основываясь на точечных частицах, их лучше было бы описывать в виде осциллирующих струн (энергетических трубочек). создать единую теорию поля или, попросту говоря, теорию всего, т.е. такую теорию, которая бы на фундаментальном уровне могла объяснить сущность мироздания и законы Вселенной.
Теория суперструн популярным языком для чайников
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?
Однако есть загвоздка в том, чтобы физически оказаться на границе Вселенной, а не только её увидеть. И снова всё упирается в расширение Вселенной и невероятно огромные расстояния. Долететь до самой удалённой от нас части Вселенной невозможно, даже если двигаться со скоростью света, поскольку получается, что объекты, которые находятся далеко друг от друга, продолжают увеличивать расстояние между собой с огромной скоростью. Итак, если с пределом Вселенной определились, то возникает закономерный вопрос: а что там может быть, в случае если это действительно предел-предел, граница, конец? Что за границей? Научные теории о том, что может находиться за пределами Вселенной основаны, как правило, на предположениях, выводах из известных физических законов и математических моделях.
Множество других Вселенных Одна из теорий предполагает, что наша Вселенная — лишь одна из множества параллельных, которые существуют рядом с нашей. Это так называемая теория Мультивселенной , где каждая Вселенная имеет свои особенности и свойства. Если двигаться достаточно долго, то рано или поздно можно найти такую же планету, как наша, где мы утром завтракали овсянкой. Или другой мир, где на завтрак у нас была яичница с сосисками. Или другой мир, где мы и вовсе не завтракали. Есть некий парадокс в том, что и саму бесконечность Вселенной весьма трудно представить при этом ещё и ограниченную , поскольку это вне пределов нашего воображения. Отражением этих идей можно считать теорию струн, которая рассматривает основные строительные блоки Вселенной как маленькие вибрирующие струны. Вселенные-пузыри Если предположить, что за пределами видимой Вселенной она просто-напросто продолжается, то и там будут действовать привычные нам физические законы.
Космологическая постоянная задана массой этого поля, а поскольку оно колеблется, массы частиц тоже меняются. Космологическая постоянная меняется со временем, но по другой причине — из-за изменения массы частиц во времени, а не из-за расширения Вселенной. По этой же причине у далеких галактик больше наблюдаемое астрономами красное смещение. Помимо проблемы расширения Вселенной модель Ломброзье дает ответ и на другие важные проблемы космологии. Например, темной материи: колебания поля ведут себя как так называемое поле аксионов, гипотетических частиц, которые считают кандидатами на роль темной материи. Также флуктуации снимают проблему темной энергии, «в которой теперь нет необходимости». Проанализировав данные, собранные за 30 лет работы этого космического телескопа, они максимально точно рассчитали скорость расширения Вселенной.
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. Как точно это происходит, пока неизвестно, но то, что там творится что-то странное, — безусловно. Если будет создана внятная теория квантовой гравитации, человечество поймет, как функционируют черные дыры и что можно с ними делать. Есть и другой «небольшой бонус» — это будет «теория всего»: элегантное универсальное уравнение, объясняющее устройство мира, ключ к пониманию Вселенной, о котором так мечтают ученые. Кроме того, будет понятно, как образовалась Вселенная и что точно происходило в самом начале времен. 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.
Происхождение Вселенной. Какие новые версии предлагает наука и религия?
В рамках общей теории относительности и удовлетворяющей ее уравнениям космологической модели, называемой Вселенной Фридмана, для такого ускорения требуется экзотический источник, называемый сейчас темной энергией. 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». Различные теории о функционировании Вселенной зачастую зависят от понимания гравитации — единственной силы в физике, воздействующей на материю в весьма серьезных масштабах.
М теория вселенной для чайников. Теория струн
Теория Ньютона устарела, и на ее место пришла доказанная теория квантовой физики, что атомы состоят на 99,9% из чистой энергии, то есть весь мир – это энергия. Вселенная «для чайников». Теория струн Теория струн – физическая теория, объединяющая квантовую механику и общую теорию относительности, и считающаяся главным кандидатом на роль теории квантовой гравитации. Теория струн Теория струн – физическая теория, объединяющая квантовую механику и общую теорию относительности, и считающаяся главным кандидатом на роль теории квантовой гравитации. 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. Сегодня шоу «Ньютон для чайников» отправляется на Лыткаринский завод оптического стекла холдинга «Швабе».
Физики: У Вселенной не было начала
Это связано с тем, что квантовые теории не дают точной информации, например, о том, где будет находиться объект, подобно расчету траектории бейсбольного мяча в механике. Вместо этого такие теории раскрывают наиболее вероятное местонахождение или наиболее вероятный результат какого-либо действия. 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.
Вот из такого пространства вариантов мы и выбираем свою собственную реальность и те события, из которых состоит наша жизнь. Человеку свойственно зацикливаться на своих проблемах, фокусируя на них внимание, от чего они только усиливаются. При этом, как утверждает квантовая физика, все возможности существуют в один момент, необходимо лишь выбрать нужную.
То есть — сместить фокус внимания. Человек как квантовый наблюдатель может кардинально изменить «материю» своей жизни. Помните — «где внимание, там и энергия»! Это основной закон не только с точки зрения физики, но и эзотерики. Это дает ключ к управлению своими состояниями, окружающей реальностью и событиями. Так, чтобы заставить исчезнуть что-то нежелательное, надо перестать это наблюдать и направлять туда энергию.
Направляйте свое внимание на планы и возможности, и энергия отправится туда, материализуя эти возможности. Управляя своим вниманием, вы управляете своей жизнью! Эффект плацебо — не фантазия, а квантовая реальность. И самое время начать пользоваться этими знаниями.
Некоторые ученые считают, что строение черных дыр напоминает строение галактик, и для них характерны очень высокие и мощные уровни гравитации, способные поглотить в себя все, в том числе свет. Еще интереснее то, что в одном только Млечном пути ученые допускают существование около 100 миллионов черных дыр, однако то, каким образом они формируются, как функционируют и что происходит при попадании в них вещества, остается загадкой.
Что появилось раньше — черная дыра или галактика? Еще один волнующий ученых вопрос — что появилось раньше — черные дыры или галактики? Судя по результатам изучения радиочастотного спектра, первыми начали существовать черные дыры. По мнению исследователя Национальной радиоастрономической обсерватории США Криса Карилли Chris Carilli , сначала появились черные дыры, и только потом вокруг них сформировались звездные галактики. Темная материя Темная материя — еще одна тайна, о которой мы не имеем ни малейшего представления. Надеясь докопаться до истины, ученые выдвигали самые разные предположения и допущения, однако единственное, что они выяснили — это то, что темная материя представляет собой субстанцию, функционирующую наподобие паутины. Темная материя существует и для этого есть множество доказательств, однако что именно она собой представляет, остается тайной.
Температура Темной материи Ученые пытаются понять не только что такое Темная материя — им интересно, насколько она может быть холодной или горячей.
Проект стал самым продуктивным среди всех миссий NASA. Этому помогло то, что телескоп создавался как платформа, доступная для ремонта и модернизации. С 2011 года «Хаббл» лишился такой возможности, но задела оказалось достаточно, чтобы он мог проработать до конца текущего десятилетия. Планетарная туманность Гантель M76. Но форма туманности оказалась необычна для такого явления. Она приняла форму перетянутого посередине шара или гантели, за что и получила такое название. Предполагается, что завершившая свой век звезда могла иметь партнёра по системе.
Уничтожение партнёра или его влияние на динамику сброса оболочки может объяснить ту странную форму останков звезды, которую наблюдал «Хаббл». Внутри «гантели» телескоп определил сгустки пыли и газа протяжённостью от 17 до 56 млрд км. Масса каждого из таких сгустков примерно равна массе трёх наших планет вместе взятых, что в итоге может помочь восстановить момент до сброса звездой своей оболочки. В последние годы «Хаббл» несколько раз останавливали для дистанционной диагностики возникающих неполадок. Пока действовала программа «Спейс Шаттл» его ремонтировали и улучшали, а также поднимали повыше на орбите, чтобы он не вошёл в атмосферу. Телескоп вращается на высоте примерно 500 км над поверхностью планеты. Через несколько лет его нужно будет либо поднимать ещё раз, либо контролируемо сводить с орбиты. В любом случае для этого нужны средства, которых пока нет.
По неподтверждённой информации, NASA попросило компанию SpaceX разработать систему корректировки орбиты для «Хаббла», но подробностей на этот счёт нет. Открытие сделано на основе данных европейского астрометрического спутника «Гайя» Gaia. В двойной системе вместе со звездой-гигантом обнаружена чёрная дыра массой 33 солнечных масс. Это самый крупный такого рода объект, обнаруженный в Млечном Пути и это вторая по близости к Земле чёрная дыра в нашей галактике. Художественное представление системы Gaia BH3. Звезда находится на удалении 2000 световых лет от Солнечной системы в созвездии Орла. Наблюдение за звездой с помощью эшелле-спектрографа UVES на наземном телескопе VLT Южной европейской обсерватории в Чили показало, что у звезды есть невидимый партнёр, параметры которого оказались достаточно необычными, что позволило прийти к выводу, что это чёрная дыра с рекордной звёздной массой. Расчёты показывают, что звезда и чёрная дыра совершают один оборот по орбите за 11,6 года.
Спектральный анализ показал, что звезда бедна металлами и, следовательно, чёрная дыра также образовалась из звезды-гиганта с низкой металличностью. Это первое такое открытие. Именно звёзды с низкой металличностью потенциально способны образовывать рекордно массивные чёрные дыры после своей смерти, так как они в процессе жизни не так активно «разбазаривают» вещество, как звёзды с высоким содержанием металлов. До обнаружения чёрной дыры в системе Gaia BH3 самой массивной чёрной дырой звёздной массы считался объект Лебедь Х-1 массой 21 солнечная на удалении около 7000 световых лет от нас. Самая близкая к нам чёрная дыра солнечной массы расположена в 1500 световых годах — это чёрная дыра Gaia BH1 с массой в 10 солнечных. Также была найдена ещё одна чёрная дыра подобной массы — Gaia BH2 , которая расположена на удалении 3800 световых лет от Солнечной системы. Новое открытие затмевает предыдущие находки и делает его крайне интересным. Это стало моментом регистрации сильнейшего в истории наблюдений гамма-всплеска, который получил индекс GRB 221009A и официальное прозвище BOAT английская аббревиатура от «ярчайший за всё время».
Событие оказалось настолько ярким, что на месяцы затмило послесвечение, по которому можно было определить его источник. Но теперь эта тайна раскрыта. Источник изображения: IHEP Группа американских астрономов из Северо-Западного университета Чикаго в сегодняшнем номере журнала Nature Astronomy опубликовала статью, в которой сообщила о происхождении всплеска BOAT и о процессах, его сопровождавших, что также стало открытием. Учёные смогли приступить к поискам источника только полгода спустя после регистрации всплеска. До этого высокоэнергичные фотоны гамма-излучения буквально слепили все направленные на потенциальный объект излучения датчики. Следует сказать, что учёные не сильно удивились, когда обнаружили на месте «преступления» останки сверхновой. Взрывы сверхновых — это один из вероятных источников гамма-всплесков. Интересно здесь то, что взорвалась, в общем-то, рядовая сверхновая, а не нечто рекордное по своему масштабу, как можно было бы ожидать.
Другое дело, что гамма-излучение, возникшее в результате взрыва, оказалось очень сильно сфокусированным. Именно эта концентрация, да ещё направленная в сторону Земли, привела к столь яркому эффекту. Такое может происходить не чаще одного раза в 10 тыс. Учёные считают, что предельная фокусировка гамма-лучей произошла по причине высокой скорости вращения звезды перед взрывом. В теории такие процессы могут вести к образованию наиболее тяжёлых металлов во Вселенной. Считается, что в звёздах в обычных условиях не могут быть синтезированы вещества тяжелее железа. Но в ряде экстремальных процессов, например, подогреваемые интенсивным гамма-всплеском, могут появиться и более тяжёлые элементы, включая золото и платину. Обратив свой взор к месту рождения события BOAT, учёные начали поиск золота и платины.
Помог им в этом спектрометр космического телескопа «Джеймс Уэбб». Ни золота, ни платины в результате обнаружить на месте взрыва сверхновой не удалось. Это позволяет отодвинуть в сторону теорию о GBR-канале, как катализаторе синтеза тяжёлых элементов. В то же время это лишь повод обнаружить больше похожих событий и набрать достаточно данных либо для полного опровержения такой возможности, либо для создания списка исключений. В любом случае, изучение события BOAT дало целый спектр данных, чтобы учёным было чем занять свои головы в поиске ответов на загадки Вселенной. Сегодня опубликованы данные первого года наблюдений, и они оказались интригующими. Это ещё не доказательство открытия, а только намёк на то, что основную на сегодня космологическую модель эволюции Вселенной, возможно, потребуется в корне изменить.
Астрономы оказались на пороге открытия неразгаданных тайн Вселенной: «Огромная новость»
Фото: использованы в качестве иллюстраций Белые дыры, мультивселенная и вечная симуляция. Безумные теории, объясняющие устройство Вселенной Автор: Антон Мерзляков. Фото: использованы в качестве иллюстраций Вопросы происхождения нашего вида и Вселенной в целом волнуют человечество с незапамятных времен. С развитием науки, которое особенно ускорилось в XX веке, у нас вышло получить ответы на столетиями казавшиеся неразрешимыми вопросы.
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.
Хороший вопрос, но на него мы уже дали ответ. Как было сказано нами ранее, за пределами нашей вселенной, где у нас нет возможности видеть. Теперь, когда мы понимаем, что вселенная это не все существующее, а лишь определенный регион космоса, это довольно проще представить у себя в голове. Или же нет. Для большинства людей это все равно остается довольно непонятно, так что попробуем описать это более простыми словами для наглядности. Для того, чтобы нам, людям, получать информацию, необходим сигнал, он может быть разной природы, но самым простым и понятным является световой сигнал. То есть, для того чтобы увидеть что-то нам необходимо, чтобы до наших глаз, или же до наших приборов дошел свет. Но почему же мы не можем увидеть другие вселенные? Для того, чтобы ответить на этот вопрос, стоит вернуться в наши школьные годы, для кого-то это будет слегка трудно, но поверьте, это того стоит. Все мы помним, как на уроке физики познакомились со светом.
И все мы помним о свете одну его уникальную особенность, скорость. Каждый из нас слышал, «Ничто не может передвигаться со скоростью свыше скорости света в вакууме», помните? Так вот, это неправда.
Обычно ожидается, что активность звездообразования в галактиках снижается постепенно. Исходя из полученных «Уэббом» данных, эта галактика пережила короткий всплеск звездообразования между 30 и 90 млн лет и прекратила образовывать звёзды за 10—20 млн лет до того момента, как её обнаружил «Уэбб». Теория допускает остановку звездообразования и длительный период затишья, но потом оно обычно возобновляется в том или ином виде звёзды взрываются и из останков образуются новые , чего в данном случае учёные не наблюдают, и это ставит их в тупик. Работа позволила взглянуть как будто бы на Солнечную систему 4,5 млрд лет назад и понять, как и откуда на Земле могла появиться вода в том объёме, в котором мы её видим вокруг себя. Распредление водяного пара в протопланетном диске в данных ALMA. Facchini Существует несколько гипотез появления воды на Земле, а значит, и необходимого компонента для зарождения биологической жизни на нашей планете. Вода могла появиться вместе с образованием планетарного тела, её могли занести на Землю астероиды и кометы, либо сработали оба источника.
Пристальное изучение молодой звезды HL Тельца на удалении 450 световых лет от нас приоткрывает завесу тайны над происхождением воды на нашей и других планетах во Вселенной. Изучение относительно холодного протопланетного диска вокруг звезды возрастом около одного миллиарда лет и массой около 2,1 солнечных показало, что в пределах семи астрономических единиц присутствует достаточно много водяного пара, температура которого постепенно снижается по мере удаления от звезды. Расчёты и данные измерений на двух длинах волн показали, что в области протопланетного диска находится воды примерно в 3,7 раз больше, чем во всех земных океанах. Более того, водяной пар обнаружен также в зазоре между двумя широкими областями протопланетного диска между кольцами. Такие зазоры обычно образуют зародыши планет, сметающие всё на своём орбитальном пути или прибирающие к рукам в процессе формирования будущей планеты. Проделанная работа однозначно указывает, что вода изначально в избытке присутствует в протопланетном диске. Это не опция, а распространённое явление, что позволяет надеяться, что планет земного типа с появившейся там биологической жизнью во Вселенной всё же больше одной. Вся мощь «Уэбба» или «Хаббла» неспособна передать красоту космоса без данных в рентгеновском, радиочастотном и ультрафиолетовом диапазоне. Поднимая уровень оптических и инфракрасных телескопов на уровень вверх, мы не должны забывать о создании более совершенных инструментов для других частот. Галактика Андромеда в ультрафиолетовом спектре по данным телескопа Swift.
Источник изображения: NASA Как стало известно , NASA официально утвердило создание ультрафиолетового телескопа следующего поколения, который должен быть отправлен в космос на рубеже 30-х годов. Перед новым ультрафиолетовым телескопом будет стоять две задачи. Во-первых, он должен будет составить карту неба в ультрафиолетовом диапазоне. Во-вторых, телескоп получит возможность быстро менять ориентацию, чтобы получать изображения переходных процессов: взрывов сверхновых, слияния звёзд, джеты чёрных дыр и нейтронных звёзд и других энергетических явлений. Это станет ценнейшим дополнением к гравитационно-волновым наблюдениям неба, когда крайне сложно выявить источник гравитационной волны. При обзоре неба в ультрафиолете мы сможем увидеть самые горячие объекты в ней. Прежде всего, это молодые и старые звёзды, когда процессы в ядрах находятся на критических стадиях активности. Также данные в ультрафиолетовом диапазоне позволят увидеть галактики с низким содержанием металлов и ряд других объектов. Телескоп будет рассчитан на два года научной работы. Главные детали миссии уже проработаны, как и есть технико-экономическое обоснование проекта.
Через год-два должно стартовать производство аппарата и его научных приборов. Что появилось раньше? Мы видим, как массивные звёзды превращаются в чёрные дыры — это доказанный факт. Одновременно с этим мы замечаем в ранней Вселенной присутствие сверхмассивных чёрных дыр, которые просто не успели бы вырасти до регистрируемых масс. Источник изображения: The Astrophysical Journal Letters На днях в журнале The Astrophysical Journal Letters была опубликована работа , в которой группа учёных из Университета Джона Хопкинса в США и Университета Сорбонны во Франции собрала данные «Уэбба» по обнаруженным в ранней Вселенной чёрным дырам и представила больше доказательств в пользу гипотезы об одновременном рождении звёзд и чёрных дыр. Эти данные будут набираться и дополняться новыми наблюдениями, что позволит со временем создать стройную теорию эволюции объектов во Вселенной и её самой. Учёные обратили внимание, что «Уэбб» обнаружил одну сверхмассивную чёрную дыру через 470 млн лет после Большого взрыва, а другую — через 400 млн лет. Масса последней была определена на уровне 1,6 млн солнечных. Она находилась в центре галактики, которая была легче, чем дыра в её сердцевине. Чёрная дыра подобной массы не могла вырасти до фиксируемого значения.
Из того, что мы наблюдали, чёрные дыры возникали после коллапса умирающих звёзд массой свыше 50 солнечных. Ничего подобного в ранней Вселенной не могло произойти, чтобы проявился наблюдаемый там эффект — крошечная галактика, собранная вокруг СЧД. Исследователи делают вывод, что первичные чёрные дыры образовались одновременно с первыми звёздами или чуть раньше из облаков первичной материи. Центры облаков коллапсировали и возникшая в каждом из них чёрная дыра начинала испускать ветер, запускающий и ускоряющий процесс звездообразования. Фактически первичные чёрные дыры стали тем инструментом, который собрал и превратил галактики в те структуры, которые мы наблюдаем. Как показало моделирование, иногда это может быть не так и планета на ранних стадиях зарождения вполне может оказаться достаточно плоской формы. Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3. В целом преобладает мнение, что от начала до конца зародыш планеты растёт равномерно и имеет шарообразную форму. Менее поддержана гипотеза так называемого нестабильного диска: на ранних стадиях эволюции центральная область зарождающейся планеты имеет скорее плоскую форму, чем сферическую. Когда-нибудь наши телескопы станут достаточно чувствительными, чтобы напрямую изучать планеты на всех этапах их эволюции.
В принципе, на примере планет-гигантов это можно делать уже сейчас, достаточно найти подходящих кандидатов. Кстати, космический телескоп им. Джеймса Уэбба занимается, в том числе, и такой задачей. Но пока достаточных для наблюдения данных нет, приходится проводить моделирование на компьютере. Моделирование протопланеты, формирующейся методом нестабильного диска. Вид сверху и сбоку Источник изображения: UCLan Моделирование показало, что когда планеты формируются с помощью процесса нестабильности диска, они не демонстрируют равномерный сферический рост. Наоборот, на полюсах в таких случаях собирается больше вещества, чем в экваториальной зоне, что превращает их в «сплюснутый сфероид» или, говоря проще, на этом этапе формирования молодая планета похожа на сильно приплюснутое яйцо.
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».
Строение и развитие Вселенной для «чайника»
Однако в последние годы было проведено немало исследований загадочной темной материи. Экспериментально подтвердить ее существование не удалось. Но косвенные данные и компьютерное моделирование указывают на то, что темная материя, являющаяся невидимой формой материи, не просто существует, а занимает подавляющую часть общей массы в космосе. Стандартная теория гласит, что Большой взрыв каким-то образом создал темную материю, после чего она просто "болтается" в космосе, никак и ни с чем не взаимодействуя. В новом исследовании предложена теория о том, что эпоха инфляции и нуклеосинтеза Большого взрыва не была одинокой, а темная материя появилась и развивалась по совершенно отдельному сценарию. Согласно ему, когда инфляция закончилась, она заполнила Вселенную частицами и излучением, но не темной материей. Более того, физики предполагают, что осталось какое-то квантовое поле, которое не исчезло.
А спустя еще три года он понял, что другие галактики отдаляются от нас. После этого поразительного открытия сразу стало казаться, что мы в центре Вселенной. Однако наблюдения Хаббла говорят о другом: Вселенная расширяется — неважно, из какой галактики вы за этим наблюдаете. До 1929 года наука считала, что Вселенная статична и вечна.
Но коль скоро теперь мы поняли, что она движется, то мы можем узнать, что было с ней в прошлом. У всех галактик единое начало: около 13,8 миллиарда лет назад все они были в одной точке, которую мы называем Большим взрывом. Но что станет с галактиками в будущем? Бесконечно ли расширение? Это вопрос, из-за которого я начал заниматься космологией и вообще пошел в физику. Есть три варианта геометрии нашей Вселенной: она может быть закрытой, открытой или плоской. Имеется в виду не форма самой Вселенной, а то, как в ней выглядит плоскость, сравнимая с размером самой Вселенной. 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?
Ценность подобной гипотезы для человеческого сознания ясна — она разом отменяет «синдром умного на лестнице», и все бесконечные «что если», которые мы в большей или меньшей степени тянем с собой через всю жизнь. С каждым годом концепция мультивселенной всё больше и больше захватывает массовую культуру.
И это при том, что в научном мире число ее сторонников приблизительно равно числу ее противников. Разбираемся, с чего же всё началось. Кадр из фильма «Всё везде и сразу» реж. Дэн Кван, Дэниэл Шайнерт, 2022 Впервые о параллельных вселенных заговорили еще древние греки в V веке до н. Они развивали теорию атомизма, согласно которой всё в мире состоит из мельчайших частиц атомов, а их хаотичное столкновение образует параллельные миры. С установлением христианского догматизма все подобные идеи начали считаться еретическими, а потому в Средние века ученым пришлось надолго забыть о параллельных мирах.
И только радикал Джордано Бруно продолжал утверждать, что миров, подобных нашему, бесконечное множество. При этом в буддизме напротив, идея мультивселенной является частью философского учения — буддисты верят, что существует несколько вселенных, которые бесконечно зарождаются и угасают. Так или иначе, со времен Средневековья ученые надолго оставили идею о множественных мирах. Первым физиком, который предложил научное обоснование параллельных вселенных стал Эрвин Шрёдингер, который в 1952 году в Дублине на лекции по квантовой механике ввел понятие суперпозиции — явления, при котором частица может находиться одновременно в нескольких состояниях. Речь о том самом мысленном эксперименте с кошкой в непрозрачном ящике рядом с атомом радиоактивного вещества, который с равной вероятностью может распасться или не распасться, и устройством, которое убивает или не убивает животное в зависимости от состояния частицы. Для стороннего наблюдателя пока он не откроет ящик, кошка будет находиться одновременно в суперпозиции двух состояний: и жива и мертва.
Взять хотя бы классический «Сад расходящихся тропок» Хорхе Луис Борхеса, который был опубликован еще в 1944 году.
Начиная с 1960-х годов были открыты другие субатомные частицы. В 1970-х годах было обнаружено, что протоны и нейтроны и другие адроны сами состоят из более мелких частиц, называемых кварками. Стандартная модель - это набор правил, описывающих взаимодействия этих частиц.
В 1980-х годах появилась новая математическая модель теоретической физики , получившая название теория струн. Он показал, как все различные субатомные частицы, известные науке, могут быть сконструированы из гипотетических одномерных «струн», бесконечно малых строительных блоков, которые имеют только размер длины, но не высоты или ширины. Однако, чтобы теория струн была математически непротиворечивой, струны должны находиться во вселенной десяти измерений. Это противоречит опыту, что наша реальная Вселенная имеет четыре измерения: три пространственных измерения высота, ширина и длина и одно временное измерение.
Поэтому, чтобы «спасти» свою теорию, теоретики струн добавили объяснение, что дополнительные шесть измерений существуют, но не могут быть обнаружены напрямую; это объяснялось сложными математическими объектами, названными многообразиями Калаби — Яу. Число измерений было позже увеличено до 11 на основе различных интерпретаций 10-мерной теории, которые привели к пяти частным теориям, как описано ниже.
5 тайн строения Вселенной, которые ученые до сих пор не могут разгадать
Самые удивительные теории о Вселенной, которые поддерживаются многими представителями научного сообщества. 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». Согласно наиболее популярной теории эволюции Вселенной, смерть последней будет холодной. |. Но опять же, возможно, слияние квантовой теории с теорией относительности даст нам лазейку и позволит Вселенной уцелеть. Именно законы Вселенной определяют то, что с нами происходит в жизни. Они не доказывают окончательно, что теория отскакивающей Вселенной неверна, но подчеркивают проблемы с некоторыми версиями этой теории.
Что находится за пределами нашей Вселенной: 5 теорий
Следующий этап развития теории суперструн — М-теория — насчитала уже одиннадцать размерностей. 2.0 Теория ДВС: Шары для расточки каналов ГБЦ. Следующий этап развития теории суперструн — М-теория — насчитала уже одиннадцать размерностей. Но опять же, возможно, слияние квантовой теории с теорией относительности даст нам лазейку и позволит Вселенной уцелеть.