Эта система — факт биографии вселенной, но общая теория относительности вынуждена с этим фактом считаться — для этой системы уравнения общей теории относительности выглядят несравненно проще, и их решения интерпретируются однозначно.
Тёмная вселенная - это конец? М-теория. Теория струн.
Конечно, это описание Мироздания является очень упрощённым, можно сказать, что это – «Мироздание для чайников», которыми мы все с вами пока ещё являемся. Но опять же, возможно, слияние квантовой теории с теорией относительности даст нам лазейку и позволит Вселенной уцелеть. 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. Различные теории о функционировании Вселенной зачастую зависят от понимания гравитации — единственной силы в физике, воздействующей на материю в весьма серьезных масштабах.
Стивен Хокинг надеялся, что M-теория объяснит Вселенную. Что это за теория?
Согласно некоторым теориям, темная энергия представляет собой область, известную как «квинтэссенция» — понятие переменного во времени и пространстве скалярного поля, предложенное Эйнштейном. Немезида — наше второе солнце Некоторые тайны космического пространства человеческому мозгу воспринять очень сложно, если вообще возможно. Так, многие ученые считают, что когда-то у нас было два солнца, одно из которых носило имя Немезиды. Что удивительно, последние исследования это подтверждают, поскольку в результате детального изучения звезд Млечного пути ученые пришли к выводу, что все солнцеподобные звезды рождаются в парах. Тем не менее, до тех пор пока не будет найдена звезда, идентичная по составу нашему солнцу, Немезида останется одной из самых таинственных загадок вселенной. Луна На самом деле никто не знает, откуда появилась Луна. Несмотря на многочисленные исследования, ответ на этот вопрос до сих пор найден и все остается на уровне теорий и предположений.
Некоторые популярные теории допускают, что Луна появилась в результате гигантского столкновения Земли с «протопланетой», произошедшего около 4,5 миллиардов лет назад. Другая популярная теория предполагает, что Луна на самом деле является астероидом, застрявшим в нашей гравитации. Шумы космоса 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.
Не считается нарушением обязательств передача информации в соответствии с обоснованными и применимыми требованиями законодательства Российской Федерации. Продавец получает информацию об ip-адресе посетителя Сайта www. Данная информация не используется для установления личности посетителя. Продавец не несет ответственности за сведения, предоставленные Клиентом на Сайте в общедоступной форме.
Продавец при обработке персональных данных принимает необходимые и достаточные организационные и технические меры для защиты персональных данных от неправомерного доступа к ним, а также от иных неправомерных действий в отношении персональных данных. Хранение и использование информации Клиентом Клиент обязуется не сообщать третьим лицам логин и пароль, используемые им для идентификации в интернет-магазине «Альпина Диджитал» Клиент обязуется обеспечить должную осмотрительность при хранении и использовании логина и пароля в том числе, но не ограничиваясь: использовать лицензионные антивирусные программы, использовать сложные буквенно-цифровые сочетания при создании пароля, не предоставлять в распоряжение третьих лиц компьютер или иное оборудование с введенными на нем логином и паролем Клиента и т.
Совсем уже недавно теория струн получила дальнейшее развитие в виде теории многомерных мембран - по сути, это те же струны, но плоские. Как походя пошутил кто-то из ее авторов, мембраны отличаются от струн примерно тем же, чем лапша отличается от вермишели. Вот, пожалуй, и всё, что можно вкратце рассказать об одной из теорий, не без основания претендующих на сегодняшний день на звание универсальной теории Великого объединения всех силовых взаимодействий.
Увы, и эта теория небезгрешна. Прежде всего, она до сих пор не приведена к строгому математическому виду по причине недостаточности математического аппарата для ее приведения в строгое внутреннее соответствие. Прошло уже 20 лет, как эта теория появилась на свет, а непротиворечиво согласовать одни ее аспекты и версии с другими так никому и не удалось. Еще неприятнее то, что никто из теоретиков, предлагающих теорию струн и, тем более суперструн до сих пор не предложил ни одного опыта, на котором эти теории можно было бы проверить лабораторно. Увы, боюсь, что до тех пор, пока они этого не сделают, вся их работа так и останется причудливой игрой фантазии и упражнениями в постижении эзотерических знаний за пределами основного русла естествознания.
Изучение свойств чёрных дыр В 1996 г. В этой работе Строминджеру и Вафе удалось использовать теорию струн для нахождения микроскопических компонентов определенного класса чёрных дыр, а также для точного вычисления вкладов этих компонентов в энтропию. Работа была основана на применении нового метода, частично выходящего за рамки теории возмущений, которую использовали в 1980-х и в начале 1990-х гг. Результат работы в точности совпадал с предсказаниями Бекенштейна и Хокинга, сделанными более чем за двадцать лет до этого. Реальным процессам образования чёрных дыр Строминджер и Вафа противопоставили конструктивный подход.
Они изменили точку зрения на образование чёрных дыр, показав, что их можно конструировать путем кропотливой сборки в один механизм точного набора бран, открытых во время второй суперструнной революции. Имея в руках все рычаги управления микроскопической конструкцией чёрной дыры , Строминджер и Вафа смогли вычислить число перестановок микроскопических компонентов чёрной дыры, при которых общие наблюдаемые характеристики, например масса и заряд, остаются неизменными. После этого они сравнили полученное число с площадью горизонта событий чёрной дыры - энтропией, предсказанной Бекенштейном и Хокингом, - и получили идеальное согласие. По крайней мере, для класса экстремальных чёрных дыр Строминджеру и Вафе удалось найти приложение теории струн для анализа микроскопических компонентов и точного вычисления соответствующей энтропии. Проблема, стоявшая перед физиками в течение четверти века, была решена.
Для многих теоретиков это открытие было важным и убедительным аргументом в поддержку теории струн. Разработка теории струн до сих пор остается слишком грубой для прямого и точного сравнения с экспериментальными результатами, например, с результатами измерений масс кварка или электрона. Теория струн, тем не менее, дает первое фундаментальное обоснование давно открытого свойства чёрных дыр, невозможность объяснения которого многие годы тормозила исследования физиков, работавших с традиционными теориями. Даже Шелдон Глэшоу, Нобелевский лауреат по физике и убеждённый противник теории струн в 1980-е гг. Струнная космология Существует три основных пункта, в которых теория струн модифицирует стандартную космологическую модель.
Во-первых, в духе современных исследований , всё более проясняющих ситуацию, из теории струн следует, что Вселенная должна иметь минимально допустимый размер. Этот вывод меняет представление о структуре Вселенной непосредственно в момент Большого взрыва, для которого в стандартной модели получается нулевой размер Вселенной. Во-вторых, понятие T-дуальности, то есть дуальности малых и больших радиусов в его тесной связи с существованием минимального размера в теории струн, имеет значение и в космологии. В-третьих, число пространственно-временных измерений в теории струн больше четырёх, поэтому космология должна описывать эволюцию всех этих измерений. Модель Бранденберга и Вафы В конце 1980-х гг.
Роберт Бранденбергер и Кумрун Вафа сделали первые важные шаги к пониманию того, к каким изменениям в следствиях из стандартной космологической модели приведет использование теории струн. Они пришли к двум важным выводам. Во-первых, по мере движения назад к моменту Большого взрыва температура продолжает расти до момента, когда размеры Вселенной по всем направлениям сравняются с планковской длиной. В этот момент температура достигнет максимума и начнёт уменьшаться. На интуитивном уровне нетрудно понять причину этого явления.
Предположим для простоты следуя Бранденбергеру и Вафе , что все пространственные измерения Вселенной циклические. При движении назад во времени радиус каждой окружности сокращается, а температура Вселенной увеличивается. Из теории струн мы знаем, что сокращение радиусов сначала до и затем ниже значений планковской длины физически эквивалентно уменьшению радиусов до планковской длины, сменяющемуся затем их последующим увеличением. Поскольку температура при расширении Вселенной падает, то безрезультатные попытки сжать Вселенную до размеров, меньших планковской длины, приведут к прекращению роста температуры и её дальнейшему снижению. В результате Бранденбергер и Вафа пришли к следующей космологической картине: сначала все пространственные измерения в теории струн плотно свернуты до минимальных размеров порядка планковской длины.
Температура и энергия высоки, но не бесконечны: парадоксы начальной точки нулевого размера в теории струн решены. В начальный момент существования Вселенной все пространственные измерения теории струн совершенно равноправны и полностью симметричны: все они свернуты в многомерный комок планковских размеров. Далее, согласно Бранденбергеру и Вафе, Вселенная проходит первую стадию понижения симметрии, когда в планковский момент времени три пространственных измерения отбираются для последующего расширения, а остальные сохраняют исходный планковский размер. Затем эти три измерения отождествляются с измерениями в сценарии инфляционной космологии и в процессе эволюции принимают наблюдаемую теперь форму. Модель Венециано и Гасперини После работы Бранденбергера и Вафы физики непрерывно продвигаются вперёд к пониманию струнной космологии.
В числе тех, кто идет во главе этих исследований - Габриэле Венециано и его коллега Маурицио Гасперини из Туринского университета. Эти учёные представили свой вариант струнной космологии, который в ряде мест соприкасается с описанным выше сценарием, но в других местах принципиально отличается от него. Как Бранденбергер и Вафа, для исключения бесконечной температуры и плотности энергии, которые возникают в стандартной и инфляционной модели, они опирались на существование минимальной длины в теории струн. Однако вместо вывода о том, что в силу этого свойства Вселенная рождается из комка планковских размеров, Гасперини и Венециано предположили, что существовала доисторическая вселенная, возникшая задолго до момента, который называется нулевой точкой, и породившая этот космический «эмбрион» планковских размеров. Исходное состояние Вселенной в таком сценарии и в модели Большого взрыва очень сильно различаются.
Согласно Гасперини и Венециано, Вселенная не являлась раскаленным и плотно скрученным клубком измерений, а была холодной и имела бесконечную протяженность. Затем, как следует из уравнений теории струн, во Вселенную вторглась нестабильность, и все её точки стали, как и в эпоху инфляции по Гуту, стремительно разбегаться в стороны. Гасперини и Венециано показали, что из-за этого пространство становилось всё более искривлённым и в результате произошел резкий скачок температуры и плотности энергии. Прошло немного времени, и трёхмерная область миллиметровых размеров внутри этих бескрайних просторов преобразилась в раскалённое и плотное пятно, тождественное пятну, которое образуется при инфляционном расширении по Гуту. Затем все пошло по стандартному сценарию космологии Большого взрыва, и расширяющееся пятно превратилось в наблюдаемую Вселенную.
Поскольку в эпоху до Большого взрыва происходило своё инфляционное расширение, решение парадокса горизонта, предложенное Гутом, оказывается автоматически встроенным в этот космологический сценарий.
Он основан на втором законе термодинамики, который устанавливает, что энтропия мера хаоса в изолированной системе может только увеличиваться или оставаться неизменной. Логично было бы предположить, что в информационных системах все будет происходить точно так же. Но, изучив их, Вопсон понял, что этот показатель остается там постоянным или вовсе уменьшается. Каждый раз, когда мы видим что-то, чего не понимаем, то называем это случайным или даже паранормальным. Но это всего лишь наша неспособность объяснить процесс". Теперь же Вопсон опубликовал статью, в которой сделал новые выводы.
Например, второй закон инфодинамики описывает поведение электронов в многоэлектронных атомах: они располагаются таким образом, чтобы свести к минимуму информационную энтропию.
Стивен Хокинг возлагал надежды на «М-Теорию», чтобы полностью объяснить Вселенную
| Астрономы оказались на пороге открытия неразгаданных тайн Вселенной: «Огромная новость» - МК | Говоря нетехническим языком, M-теория дает представление об основной субстанции вселенной. |
| 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. |
| По новой гипотезе, расширение Вселенной - иллюзия | Речь о том, что, согласно общей теории относительности, вселенная включает в себя 4 измерения: длину, ширину, глубину и время. |
| Происхождение Вселенной. Какие новые версии предлагает наука и религия? | Капитал страны | Эти данные будут набираться и дополняться новыми наблюдениями, что позволит со временем создать стройную теорию эволюции объектов во Вселенной и её самой. |
| Теория струн для чайников | 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. |
Теория суперструн популярным языком для чайников
| Астрономы оказались на пороге открытия неразгаданных тайн Вселенной: «Огромная новость» | 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. |
| Расширение Вселенной — миф? Новое исследование перевернуло модель строения нашего мира | Ты узнаешь о законах энергии Вселенной и сможете понять, как использовать эти законы в своей жизни. |
| Новая модель Вселенной - Тайны науки и жизни | Следующий этап развития теории суперструн — М-теория — насчитала уже одиннадцать размерностей. |
| Теория безначальной Вселенной | Именно законы Вселенной определяют то, что с нами происходит в жизни. |
| Белые дыры, мультивселенная и вечная симуляция. Безумные теории, объясняющие устройство Вселенной | Говоря нетехническим языком, M-теория дает представление об основной субстанции вселенной. |
М теория вселенной для чайников. Теория струн
Теория причинных множеств. Во всех современных теориях физики пространство и время непрерывны. Они образуют гладкую ткань, лежащую в основе всей реальности. В таком непрерывном пространстве-времени две точки могут быть как можно ближе друг к другу в пространстве, и два события могут происходить как можно ближе друг к другу по времени. Но другой подход, называемый теорией причинных множеств, переосмысливает пространство-время как серию дискретных фрагментов или пространственно-временных «атомов».
Эта теория наложила бы строгие ограничения на то, насколько близко могут быть события в пространстве и времени, поскольку они не могут быть ближе, чем размер «атома». 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.
Я на это посмотрел.
Взял, и поставил в основу мироздания не струну, а нейросеть. При этом может, потом окажется, что правы «струнщики», а не я. Я понятия не имею.
Придумали кварки — мол, они-то точно элементарны. Но и те принялись «размножаться». Теория струн казалась прорывом: материя состоит из неких колебаний, из энергии, которая и порождает вещество.
Но — не получилось. Как и в случае кварков, количество струн абсурдно выросло, а сама теория развалилась на массу вариантов, и уже ничего толком не объясняет и не предсказывает. Согласно теории Ванчурина, кварки, фотоны и другие частицы — подсистемы нейросети, уже достаточно хорошо «обученные».
Я описал, какая она. Мне пока абсолютно неважно, кто ее создал. Пришельцы из других измерений, Бог или иллюзия в нашем мозгу.
Ладно, описал. Теперь вопрос, а как это сечется с известным нам миром? Есть теория относительности, есть квантовая механика.
И тут я со своей нейросетью. Они вообще «подружатся»? Если нет, я даже к экспериментатору не пойду.
Он меня с порога пошлет. И вот я сижу, и понимаю, что нейросеть прекрасно объясняет тот мир, который мы знаем. Камень падает вниз.
Земля вращается вокруг Солнца. Но зачем она вообще понадобилась, если мир и так был описан теорией Ньютона? Штука в том, что Эйнштейн предсказал вещи, которые были невероятны с точки зрения Ньютона.
Например, что лучи звезд «притянутся» гравитацией Солнца. В 1919 году проверили — так и есть. Еще Эйнштейн говорил, что время на Земле бежит быстрее, чем на земной орбите.
Тогда этого нельзя было проверить. Сегодня спутники GPS вынуждены вносить поправку на время. Экзотическое стало обыденным.
Теория относительности сначала описала то, что есть, а потом предсказала то, чего «не было». Пока ничего. Но я сделал кульбит.
Я ушел в биологию. Вот там мы и предскажем. Ты можешь объяснить какое-нибудь непонятное явление лучше других, но придется побороться с конкурирующими трактовками.
В биологии же куча необъясненных фактов. Там ничего не понятно. Это как пруд, в который можно прыгнуть, и поймать осетра руками.
Я пришел к биологам, и говорю: «Ребята, если мир — это нейросеть, это ведь должно работать не только на уровне элементарных частиц, но и на уровне клеток». Те ухватились. Стали искать, что бы проверить.
Все равно я не понимаю, как животные отращивают органы, если меняется среда обитания. Человек, когда переезжает на Север, шерсть на себе не отрастит. Никто не понимает, как работает эволюция.
Она просто как бы есть. Нам сразу стало ясно, что эволюция прекрасно описывается теорией обучения. Той самой, с помощью которой «учат» компьютерные нейросети.
Более того, теория обучения объясняет, как появилась жизнь на Земле. Происхождение жизни — «проклятый» вопрос науки. Магниты тянутся друг к другу, как живые, молекулы соединяются в сложные конструкции, но между ними и простейшей бактерией — непроходимая пропасть.
Где эта «душа», которая есть в бактерии, но не в молекуле? Хотя биологи говорят, что «тут все понятно», со стороны их конструкции выглядят как нечестный фокус: поболтаем раствор, раз, и из него вылезает бактерия. Ну, попробуем.
Ломать - не строить! И это не просто поговорка, а закон природы. Второй закон термодинамики говорит, что Вселенная стремится к беспорядку, а порядок для нее - аномалия, от которой она спешит избавиться.
Энтропия — это и есть мера беспорядка. А термодинамика — наука, изучающая, нет, не термометры, а энергии Вселенной. Вселенной «нравится» беспорядок, энтропия.
Вот человек — упорядоченное скопление клеток. Он аномален. Рано или поздно во Вселенной установится полный хаос, и все сложное, включая нас, погибнет.
Ведь когда-то человека не было, и звезд не было. Что-то плохо Вселенная «стремится» к беспорядку, если она, напротив, усложняется. Мы термодинамику «подкрутили», и добавили в нее теорию обучения.
Что у нас получилось? Во Вселенной есть силы, которые «хотят» хаоса. Но в ней же есть, не знаю, алгоритм, или энергия, которая, напротив, обучается и делает мир все сложнее.
Обучение делает «тупую» термодинамику совершенно другой. И эта, новая, термодинамика позволяет понять, как материя, обучая сама себя, стала из неживой — живой. Квантовые физики говорят, что и камни живые, и вся Вселенная живая.
Доказательства расширения и космологическая постоянная Ученые знают, что Вселенная расширяется из-за красного смещения, растяжения длины волны света в сторону более красного конца спектра по мере того, как излучающий его объект удаляется от нас. У далеких галактик красное смещение больше, чем у ближайших к Земле. Это позволяет предположить, что эти галактики удаляются от нас все дальше и дальше. Совсем недавно ученые нашли доказательства того, что расширение Вселенной не фиксировано, а на самом деле ускоряется. Для этого явления есть термин, известный как космологическая постоянная или лямбда. В чем проблема?
Космологическая постоянная была головной болью для космологов, потому что предсказания ее значения, сделанные физикой элементарных частиц, отличаются от реальных наблюдений на 120 порядков. Поэтому космологическую постоянную называют «худшим предсказанием в истории физики». Шаровое скопление NGC 6397. Но авторы нового исследования решили эту проблему, переосмысливая существующие версии. Что предлагает новое исследование? В математической интерпретации Ломбризера Вселенная не расширяется, а является плоской и статической, как когда-то считал Эйнштейн.
Эти измерения действительно очень малы относительно нас. Нам, чтобы определить положение вихря, следует провести девять измерений. Мы сделали три шага в сторону минимальных величин, а сейчас посмотрим в противоположную сторону. Как видится наш мир наблюдателю, находящемуся на Солнце или какой-нибудь планете — Марсе, Юпитере или другой планете? Построив на Солнце систему координат из трех взаимно перпендикулярных осей, мы всегда можем определить мгновенное положение Земли. Наблюдатель в данном случае не видит никаких деталей на Земле, по крайней мере, без определенных приборов и методов. Мы ведь чтобы что-то увидеть на Марсе посылаем туда приборы. Так и наблюдатель из Солнца, должен приблизиться к Земле, чтобы разглядеть мелкую структуру.
И так, определив по трем измерениям положение Земли, наблюдатель приблизился к Земле. Что он видит? Почти то же что и мы на Марсе. Он увидит все детали ландшафта земли, а затем увидит и все живое, в том числе и людей. Он увидит, что один человек стоит, другой идет, несколько человек собрались в прямоугольник и движутся одновременно, там кучка людей смотрит в одну сторону, где один человек, что-то кричит, какой-то человек сидит и жует колбасу, еще несколько лежат, те на чем-то летят вверх, а те ныряют в воду и т. В общем, наблюдатель увидит какое-то сумбурное движение людей. Для него это будет хаос. Но ведь здесь на самом деле саморегулируемый порядок.
Подойдите к человеку, поглощающему колбасу, и попробуйте забрать у него эту колбасу. Это окажется не простым делом. Процесс поглощения окажется довольно устойчивым, его не так-то просто нарушить. Все оказывается детерминированным. Для наблюдателя из космоса надо три координаты для определения положения Земли, еще надо три координаты, чтобы определить положение человека на Земле. А если он захочет добраться до атомов, частиц, струн фотонов , полей и так далее, то ему понадобится все больше и больше измерений. Таким образом, такой наблюдатель может требовать наличие большего количества бран, чем 9 видов. Но для теории струн эти измышления оказываются неприемлемы, хотя бы потому, что все браны кроме одномерных струны и двухмерных мембраны обладают слишком большой энергией массой , поэтому они находятся в центре нашей картинки и то их мало.
А на периферию полуострова выходят преимущественно струны и мембраны. Так по существу теории струн и не удалось добраться до полноценных трехмерных объектов природы. А без этого, сами понимаете, какая может быть теория всего. Да и у Брайана Грина не слишком большой оптимизм по поводу М-теории. Он задается вопросом: помогает ли это в неразрешённых вопросах теории струн? Чтобы ответить на этот вопрос положительно надо решить много других вопросов. А таких вопросов достаточно много.
Теории о Вселенной, которые взорвут ваш мозг 💥
Эти импульсы настолько стабильны, что можно уловить малейшие изменения во времени, вызванные растяжением и сжатием ткани пространства, отмечает The Guardian. В 2020 году, имея данные за 12 лет, ученые-наногравитаторы начали замечать намеки на этот гравитационный гул и обратились к отдельным командам в Европе, Индии, Китае и Австралии, каждая из которых согласилась использовать свои собственные данные для независимого подтверждения. Доктор Стивен Тейлор отметил, что вероятность того, что последние результаты являются случайными, близка к одному из 10 000, что делает их убедительным доказательством, хотя это не соответствует золотому стандарту физики "один на миллион" для утверждения о доказательствах нового явления. Существует также элемент неопределенности относительно источника гравитационных волн.
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. Превратив их в аналоги для теории струн внизу , мы получим поверхности, способные обладать нетривиальной кривизной.
Вместо точек и взаимодействий мы сразу начинаем работать с поверхностями, мембранами, и так далее. Получив настоящую многомерную поверхность, мы можем искривить её нетривиальными способами. Мы начинаем наблюдать у неё очень интересное поведение; такое, которое может находиться в основе кривизны пространства-времени, наблюдаемого во Вселенной в рамках ОТО. Но хотя одномерная квантовая гравитация даёт нам квантовую теорию поля для частиц в возможно искривлённом пространстве-времени, сама по себе она не описывает гравитацию. Чего не хватает в этой головоломке? Нет соответствия между операторами, или функциями, представляющими квантово-механические взаимодействия и свойства, а также состояния, то есть, как частицы и их свойства изменяются со временем.
Это соответствие «операторов-состояний» было необходимым, но недостающим ингредиентом. Но если перейти от точечных частиц к струнным сущностям, это соответствие проявляется. Деформирование метрики пространства-времени можно представить флуктуацией "p" , а если применить её к струнной аналогии, она будет описывать флуктуацию пространства-времени и соответствовать квантовому состоянию струны. При переходе от частиц к струнам появляется реальное соответствие операторов-состояний. Флуктуация в метрике пространства-времени то есть, оператор автоматически представляет состояние в квантово-механическом описании свойств струны. Поэтому квантовую теорию гравитации в пространстве-времени можно создать на основе теории струн.
Но это не всё, что мы получим: мы также получим квантовую гравитацию, объединённую с другими частицами и взаимодействиями в пространстве-времени, с теми, что соответствуют другим операторам струны в теории поля. Также существует оператор, описывающий флуктуации геометрии пространства-времени, а ещё один — для квантовых состояний струны. Самое интересное в теории струн то, что она способна дать нам рабочую квантовую теорию гравитации. Брайан Грин делает презентацию по теории струн Всё это не означает, что вопрос решён, и что теория струн — это путь к квантовой гравитации. Великая надежда теории струн состоит в том, что эти аналогии смогут удержаться на всех масштабах, и что появится недвусмысленное соответствие типа «один к одному» струнной картины мира и Вселенной, которую мы наблюдаем вокруг нас. Пока что картина мира со струнами и суперструнами непротиворечива лишь в нескольких наборах измерений, и наиболее многообещающий из них не даёт нам четырёхмерной гравитации Эйнштейна, описывающей нашу Вселенную.
Вместо этого мы обнаруживаем 10-мерную теорию гравитации Бранса - Дикке. Если вы слышали термин «компактификация» в приложении к теории струн — это просто слово, обозначающее, что мы должны разгадать эти загадки. Пока что многие люди предполагают существование полного и убедительного решения, подходящего для компактификации.
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. Трёхмерная карта участка Вселенной. Возникла идея тёмной энергии, которая заставляет вещество разлетаться с ускорением. Согласно модели Лямбда-CDM , влияние тёмной энергии на вещество постоянно в течение всей её истории, что, в сухом остатке, приведёт Вселенную к тепловой смерти. Проект DESI кроме решения других задач также преследовал цель повысить точность измерения влияния тёмной энергии на вещество во Вселенной. Делает он это разными способами. На расстояние до 11 млрд световых лет изучаются спектры квазаров, а относительно близко расположенные галактики картографируются с помощью анализа спектров сверхновых и переменных звёзд. Это особенно ценно для ранней Вселенной, о которой мы знаем исчезающее мало, но которую можем изучать новыми инструментами и подкреплять модели своими наблюдениями. Так, анализ распределения галактик и квазаров в те ранние времена, когда эти объекты разлетались «на гребне волны» так называемых барионных акустических осцилляций — волн или пузырей распространения плотности «первичной» плазмы, позволяет с новой точностью измерить влияние тёмной энергии на этот процесс.
Согласно данным DESI за первый год наблюдений, скорость разлёта вещества в ранней Вселенной и в окружающей нас Вселенной отличаются. Достоверность данных пока ниже открытия — на уровне трёх значений сигма при необходимых пяти значений и выше. Однако это намёк, что влияние тёмной энергии на вещество со временем может начать ослабевать. Если это так, то, по крайней мере, Вселенной не будет грозить тепловая смерть, ведь её расширение в таком случае замедлится или даже остановится до начала фатальных и необратимых последствий. В любом случае, придётся искать место для новой физики в наших моделях. Да, это еще не доказательство, но это интересно». Осталось дождаться 2026 года, когда проект DESI завершит сбор данных и подождать ещё несколько лет, пока их обработают. Но пока даже обнаружение звёзд второго поколения случается менее одного раза на 100 тыс. И всё же, обнаружить звезду второго поколения да ещё в другой галактике — это тоже удача и её только что поймали учёные из Чикагского университета. Эта звезда обнаружена у нас под боком в галактике-спутнике Млечного Пути Большом Магеллановом Облаке и она стала кладезем ценной информации.
Большое Магелланово Облако, наблюдаемое с помощью телескопа «Спитцер». Чем меньше в спектре звезды металлов — всего, что тяжелее гелия в таблице Менделеева, тем она старше. Поэтому от спектра первых звёзд учёные ждут линий водорода и гелия и немного лития — только того вещества, которое образовалось в процессе Большого взрыва. Считается, что первые звёзды были сверхбольшими и сверхгорячими, поэтому они просуществовали недолго и вследствие быстрого прогорания не встречаются нам при наблюдении за Вселенной. Но зато в их недрах в процессе термоядерных реакций успели возникнуть первые элементы тяжелее лития вплоть до железа по периодической таблице. Взорвавшись, первые звёзды образовали облака веществ для рождения звёзд второго поколения, в спектре которых мы можем обнаружить характерные металлы в определённых пропорциях. По совокупности таких предполагаемых признаков учёные и находят звёзды второго поколения.
При этом для большей части сил во Вселенной исследователи ищут и находят, часто экспериментально квантовые частицы и принципы их взаимодействия. С гравитацией такого сделать не удается даже теоретически — это взаимодействие пока никак не вписывается в квантовую механику. Физики-теоретики бьются над этим около сотни лет. Для повседневной жизни обычных людей, даже для наблюдений за космическими объектами острой необходимости в таком объединении нет. Однако в космосе существует исключение — черные дыры. Внутри этих загадочных структур, по всей вероятности, как раз главенствует квантовая гравитация. Скорее всего, законы физики там меняются до неузнаваемости. 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.
Мир нереален? Как ученый доказал, что наша Вселенная – всего лишь симуляция
Они не доказывают окончательно, что теория отскакивающей Вселенной неверна, но подчеркивают проблемы с некоторыми версиями этой теории. РИА Новости, 19.07.2023. Так что данная теория "Вселенной Феникса" прогрессивна, и именно поэтому не будет принята научным сообществом. Теория струн предполагает, что в нашей Вселенной существует гораздо больше измерений, чем четыре нам привычные: три пространственных плюс время. Все Теории Происхождения Вселенной Или Инфляционная Вселенная. Ахмедов Э. Современное Представление О Вселенной: Теория Струн И М-Теория. Новая теория Вселенной и психики — книга автора М. М. Белоус, Жасмин КаЕва, 175 с. (2018).
Теория суперструн популярным языком для чайников
Теория суперструн, популярным языком, представляет вселенную как совокупность вибрирующих нитей энергии – струн. Расширение Вселенной может быть вызвано загадочной формой материи, называемой «нечастицами», которая не подчиняется законам физики. Молодой астроном Эдвин Хаббл навсегда изменил представление о Вселенной.
Тёмная вселенная - это конец? М-теория. Теория струн.
В своей основе Теория струн отрицает и утверждает, что Вселенная существовала всегда. Сегодня шоу «Ньютон для чайников» отправляется на Лыткаринский завод оптического стекла холдинга «Швабе». "Формулой Вселенной" утверждение Пуанкаре называют из-за его важности в изучении сложных физических процессов в теории мироздания и из-за того, что оно дает ответ на вопрос о форме Вселенной.
Строение и развитие Вселенной для «чайника»
Интересный факт: существует предположение, что финальным этапом формирования Вселенной будет ее повторное сжатие в единую точку сингулярности, которая снова расширится благодаря Большому взрыву. Доказательством того, что эволюция Вселенной еще далека от завершения, является реликтовое излучение. Если оно заметно на границах пространства, значит, еще не иссякла энергия, выделенная в момент Большого взрыва. Соответственно, космос продолжает расширяться. Структура и форма Вселенной Возможные формы Вселенной Утверждение того, что реликтовое излучение находится на самом краю Вселенной, довольно спорное. Доказано, что пространство расширяется быстрее скорости света, поэтому реальные края космоса уходят дальше мест, куда успела добраться световая энергия от Большого взрыва. По предварительным оценкам, сейчас размер Вселенной составляет примерно 91 миллиард световых лет, и это число постоянно растет. Ученые со всего мира пытаются определить точную структуру пространства вокруг.
Совершенно ясно, что космос состоит из галактик, между которыми находится пустота, пылевые облака, скопления астероидов и прочие объекты. Однако какую он имеет форму и структуру? Пространство в четырех измерениях Вселенная подвластна четырем измерениям: координатам XYZ и времени. Ученые пока не решили, какая структура Вселенной является достоверной. Однако все три варианта позволяют спрогнозировать ее форму. Будущее Вселенной Возможные варианты будущего Вселенной Если Вселенная имеет возраст, и миллиарды лет назад произошло ее рождение, то значит, наступит время, когда ее не станет. Еще с 90-х ученые, изучающие космос, пытаются прогнозировать его будущее и установить, что произойдет, когда он перестанет существовать.
Все предположения строятся на обязательном условии, что теория Большого взрыва верна. Это дает начальные данные о вселенной, помогает построить представление об устройстве пространства и спрогнозировать, что произойдет дальше. Пример большого сжатия и рождения новой Вселенной Сейчас существует три теории будущего Вселенной: Большое сжатие. После того, как пространство расширится до определенного размера, оно начнет сжиматься. Это возможно, если плотность пространства будет выше допустимого. Тогда границы Вселенной начнут уменьшаться, ровно как и расстояние между объектами. Процесс будет продолжаться до тех пор, пока она не превратится в небольшую сингулярность, существовавшую до Большого взрыва.
Большое замораживание. Если плотность не привысит максимальную, то Вселенная продолжит расширяться до неограниченных размеров. Однако постепенно в ней израсходуется запас энергии и газа. Нейтронные звезды превратятся в черные дыры, остальные, потратив все тепло, станут белыми карликами. Постепенно температура в пространстве начнет падать, пока не установится на отметке абсолютного нуля. Большой разрыв. Все объекты во Вселенной притягиваются, но это не мешает галактикам постепенно отодвигаться друг от друга.
Ученые полагают, что при определенных обстоятельствах объекты в пространстве смогут отдалиться на такие расстояния, что сила притяжения станет равна нулю. Каким в итоге окажется будущее Вселенной, пока неизвестно. Поскольку она еще не закончила процесс формирования, конец для нее наступит через миллиарды лет. Сколько звезд во Вселенной? Звездное небо Любой, кто интересуется космосом, рано или поздно задумывается: а сколько звезд во Вселенной? Она состоит из галактик, внутри которых может быть огромное количество светил, причем для наблюдения некоторых требуется специальное оборудование. Поскольку звезды делятся на белых гигантов, красных карликов и т.
Интересный факт: невооруженным взглядом, без использования специального оборудования, в ночном небе человек может разглядеть до 9000 звезд. Все они находятся во Млечном Пути. Пример наблюдения космических объектов в телескоп Если для наблюдения за звездным небом использовать бинокль, то количество звезд, доступных взгляду, существенно возрастет и станет равно 200 тысячам. А если под рукой окажется телескоп средней мощности, то общая численность светил на небе увеличится до 15 миллионов.
Еще одна поразительная особенность заключается в том, что теория струн требует наличия десяти пространственно-временных измерений. В настоящее время мы знаем только четыре: глубина, высота, ширина и время. Хотя это может показаться серьезным препятствием, было предложено несколько решений, и в настоящее время оно рассматривается как заметная функция, а не проблема. Например, мы можем быть вынуждены жить в четырехмерном мире без какого-либо доступа к дополнительным измерениям. Или дополнительные размеры могут быть «уплотнены» в таком маленьком масштабе, что мы их не заметили.
Однако различные компактификации приведут к разным значениям физических констант и, следовательно, к различным законам физики. Возможное решение состоит в том, что наша Вселенная является лишь одной из многих в бесконечной «мульти-вселенной», управляемой различными законами физики. Существуют ли другие вселенные? Изображение: Pixabay. Если Вы не уверены, вы можете попробовать прочитать роман Флатландия: роман про множество измерений Эдвина Эббота, в котором персонажи вынуждены жить в двух пространственных измерениях и не в состоянии понять, что есть третье. М-теория Но была одна остающаяся насущная проблема, которая беспокоила физиков-теоретиков в то время. Тщательная классификация показала существование пяти различных последовательных теорий струн, и было неясно, почему природа выберает одну из пяти. Тогда в игру вошла М-теория. Во время второй струнной революции, в 1995 году, физики предложили, что пять последовательных струнных теорий были фактически только разными гранями одной уникальной теории, которая живет в одиннадцати измерениях пространства-времени и известна как М-теория.
Правда, в картине с Киану Ривзом в главной роли все-таки присутствует реальный мир, тогда как сама теория вообще не предполагает существования хоть какой-нибудь реальности, доступной нашему пониманию. Двумя словами идею можно описать так: все мы существуем в программе, запущенной на каком-то невероятном компьютере. Ни подтвердить, ни опровергнуть эту теорию пока никому не удалось, и многие считают, что это вообще нереально: способна ли фигурка в "тетрисе" осознать, что она набор пикселей? Физик из Портсмутского университета в Великобритании Мелвин Вопсон в 2022 году совершил открытие, благодаря которому можно предсказывать генетические мутации в организмах и судить об их потенциальных последствиях. Ученый назвал его "вторым законом информационной динамики". Он основан на втором законе термодинамики, который устанавливает, что энтропия мера хаоса в изолированной системе может только увеличиваться или оставаться неизменной. Логично было бы предположить, что в информационных системах все будет происходить точно так же.
Что говорит нам Большой Взрыв? Однажды, лет эдак 14 миллиардов назад, пространства и времени не было, а вся масса вселенной была сосредоточена в крохотной точке с невероятной плотностью — в сингулярности. В один прекрасный момент если так можно сказать -времени-то не было сингулярность не выдержала из-за возникшей в ней неоднородности, произошел так называемый Большой Взрыв. И с тех пор Вселенная постоянно расширяется и остывает. Модель расширяющейся Вселенной Сейчас доподлинно известно, что Галактики и иные космические объекты удаляются друг от друга, а значит, Вселенная расширяется. В 20-м веке существовало множество альтернативных теорий происхождения Вселенной. Одной из самых популярных была модель стационарной Вселенной, за которую ратовал сам Эйнштейн. Согласно этой модели, Вселенная не расширяется, а находиться в стационарном состоянии благодаря какой-то удерживающей ее силе. Теория Большого Взрыва тверже встала на ноги после открытия космологического красного смещения и реликтового излучения. Два этих явления - самые весомые доводы в пользу правильности теории. Возможно, кроме этого вам будет полезна статья о том, как создать презентацию в ворде. Данный факт свидетельствует о том, что Вселенная расширяется.
Астрономы оказались на пороге открытия неразгаданных тайн Вселенной: «Огромная новость»
AdS/CFT даёт полное определение М-теории для особого случая геометрии пространства-времени AdS, наполненного отрицательной энергией, заставляющей его искривляться не так, как наша Вселенная. Теория струн Теория струн – физическая теория, объединяющая квантовую механику и общую теорию относительности, и считающаяся главным кандидатом на роль теории квантовой гравитации. Измерения, сделанные с помощью WMAP, т. е. микроволнового анизотропного зонда Уилкинсона, посвященного современной плотности и геометрии Вселенной, поддерживают теорию Большой Заморозки. Судьба Вселенной сильно зависит от фактора неизвестного значения — Ω, меры плотности материи и энергии во всем космосе.