Своё видение устройства мироздания и как выглядит модель Вселенной, рассказывает известный российский учёный Плыкин В.Д.
Существуют ли параллельные вселенные?
- Законы Вселенной
- Большой взрыв или вечный отскок : новые открытия меняют начало нашей Вселенной
- «В начале было ничто»: как возникла Вселенная и какое будущее нас ожидает — T&P
- Новая модель Вселенной - Тайны науки и жизни
- М теория вселенной для чайников. Теория струн
- Об устройстве Вселенной – простыми словами. Поймет даже ребенок
Стивен Хокинг возлагал надежды на «М-Теорию», чтобы полностью объяснить Вселенную
Совместим ее с любой из двух других точек и получим двумерную систему координат. Теперь у нас есть два измерения — длина и ширина. Но для настоящего 3D-пространства нам все еще не хватает высоты. Поэтому сейчас мы будем творить настоящую магию. Добавим еще одну точку и соединим ее с той, с которой соединяли предыдущую.
Теперь мы можем двигаться как вперед и в сторону, так и вверх-вниз. Мы получили трехмерное пространство, в котором мы же с вами и живем. Ну и не забываем про время, конечно же. Думаю, вы все уже задались вопросом: как это все вяжется с теорией струн?
Скоро все поймете, мы же тут для чайников разжевываем, поэтому все по порядку. Вам же понравилось рисовать? Поэтому давайте продолжим. Нарисуем двух человечков в двумерном пространстве.
Назовем их Федор и Вадим. Мы с вами видим их такими: Однако Федор и Вадим существуют в 2D-пространстве, поэтому они видят друг друга так: А теперь нарисуем Федора сверху: Как теперь Вадим будет видеть своего товарища? Вот так: Из этого следует, что, как ни крути, эти ребята будут видеть друг друга как одномерные отрезки, но мы то с вами знаем, что оба они двумерны. Вы и так уже наверняка догадались, почему.
Все из-за точки обзора. Мы с вами видим Федора как объект, имеющий длину и ширину, а Вадим недоумевает и говорит, что мы свихнулись, и перед нами простой отрезок с одним единственным измерением. Тот факт, что Вадим живет на плоскости, попросту не позволяет ему даже представить, как по-настоящему выглядят объекты в его мире. И я уже не говорю о том, как сильно будет болеть его плоский мозг, пытаясь представить трехмерное изображение.
А сейчас попытайтесь представить, что в спокойную двуразмерную жизнь Федора и Вадима резко врывается некий 3D-объект, пересекающий их плоскость. Каким образом вы увидите это со стороны? Двумерные проекции сразу же изменятся и это будет похоже на брокколи в МРТ: Что в этот момент будет с нашими героями? Сказать, что они очень удивятся такому развитию событий, ничего не сказать.
Такого они даже представить себе не смогут. Для них везде начнут появляться отрезки, которые будут резко менять свою длину и положение. Вычислить длину или координаты этих объектов в двумерном мире будет просто невозможно. Надеюсь, теперь вы немного въехали в то, что я пытаюсь вам здесь втереть.
Мы живем в трехмерном мире и видим все объекты двумерными. Лишь тот факт, что они или мы перемещаемся в пространстве, позволяет нам говорить о том, что у всего есть объем. А теперь представьте, что в наш мир вторглось какое-то пятимерное существо. Не ломайте голову, все равно у вас ничего не получится.
Вы будете видеть его таким же двумерным, но с очень и очень странными свойствами. Потому что вместе с его перемещением в пространстве и времени вы не только обнаружите его объем, но и другие свойства, которые, плюс ко всему, будут постоянно меняться. Сейчас вернемся к теории струн и попробуем вообразить себе объект, имеющий 10 измерений. Шучу, не будем мы это делать.
Потому что, думаю, уже и так всем понятно, что это бессмысленно и бесполезно. Этот объект по сути должен существовать везде и нигде, всегда и никогда. Наш мозг попросту не способен этого представить. Нечто подобное было описано в одном псевдонаучном фантастическом фильме под названием «Господин Никто».
Там также затрагивается теория струн, и в очень киношной форме представляется то, каково это, жить сразу во всех десяти измерениях. В общем и целом, кино нудное, местами непонятное и не для всех. Но для базового, немного упрощенного и приукрашенного ознакомления с теорией струн сойдет. Все же знакомы со схематическими изображениями, на которых массивные небесные тела искривляют пространство вокруг себя под действием гравитации?
Так вот искривляется не только пространство, но и время.
Физическое пространство, увеличивается в объёме за счёт, сброса, бутонами, мембран в наружу и проявляется это как тёмная энергия. Носителями элементарных частиц с не нулевой, массой покоя и тёмной материи являются в основном, сферические бутоны мембран. Носителем, элементарных частиц с нулевой массой покоя, в основном являются, наружные, развёрнутые мембраны. Внутри, сферических бутонов, мембраны колеблется, создавая давление сброса мембран в наружу. При взаимодействие сферических бутонов с элементарной частицей с не нулевой массой, давление сброса мембран, проявляется как гравитационное взаимодействие элементарных частиц.
А человечество при этом всеми силами пытается ухватиться именно за материальное, по-прежнему упрямо твердя, что остальное — эфемерно и «сказочно». Эффект наблюдателя Но и это еще не все научные сюрпризы. Ученые сделали еще одно открытие — так называемый «эффект наблюдателя». Удивительно, но на поведение элементарных частиц воздействует наблюдатель. Частицы то исчезают, то появляются, и как только субъект направляет свое внимание на конкретное местоположение электрона, он тут же там появляется. Но когда наблюдатель перестает туда смотреть, субатомная частица исчезает в бескрайнем поле энергии. Звучит как магия, но это все научные факты. То есть получается, что физической материи не существует до тех пор, пока мы, не направляем на нее свое внимание. А как только мы перестаем наблюдать, объект тут же исчезает. Открытый и доказанный учеными «эффект наблюдателя» позволяет нам утверждать, что материя постоянно трансформируется и меняется — из материи в энергию. Это происходит 7-8 раз в секунду. И мы с вами, будучи теми самыми наблюдателями окружающей реальности, постоянно проделываем этот «фокус» с появлением и исчезновением материи. Почему желания исполняются То есть получается, что наш разум первичен, он преобладает над материей. Это и есть квантовая реальность! А раз разум непосредственно влияет на объективную реальность, то все рассуждения эзотериков, парапсихологов и авторов тех самых кассовых фильмом верны — мы можем управлять своей реальностью!
Со временем вся наша вселенная стала остывать и пролетающие мимо электроны сталкивались с протонами, образуя атомы, впоследствии создававшие звезды. В недрах этих первых звезд, за счет сумасшедшей температуры, вызывающей термоядерную реакцию, зародились атомы, служащие строительным материалом всей нашей вселенной и даже самих нас. Подумать только, мы, люди, сотканы из частичек, появившихся в центрах этих пылающих монстров. Впоследствии в скоплении звезд, называемом нами «Млечный путь», образовалась звезда, которую мы именуем Солнце, создавшее материал, построивший все известные нам 7 планет нашей звездной системы. Но как понять концепцию мультивселенной или же множественной вселенной? По одной из существующих ныне гипотез о состоянии вселенной, которых насчитывается множество, в космосе насчитывается бесконечное количество вселенных, которые спонтанно рождаются в нем. Но где же эти вселенные находятся, как это понимать? Опять же, все довольно просто и очень интересно. По задумке создателей этой гипотезы, новые «Большие взрывы» происходят за пределами нашей вселенной. Для начала стоит понять о том, что мы подразумеваем под словом «вселенная». Вселенная изначально означало «все», в глобальном смысле этого слова, каждая галактика, планета, человек и даже наши мысли являются частью этого «всего». Но впоследствии ученые отказались от такого значения из-за того, что он звучит не совсем научно. Теперь же вселенной принято называть отдельный регион, в котором расширяется космос после Большого взрыва.
Давным-давно...
- Строение и развитие Вселенной для «чайника» — Best Beauty World — красота повсюду!
- 5 тайн строения Вселенной, которые ученые до сих пор не могут разгадать
- Новая модель Вселенной
- Какой формы Вселенная?
- Квантовая гравитация.
Введение в M-теорию
Вселенная, новости космоса, НЛО, а также непознанное на самом популярном сайте Наша Вселенная. и новая теория квантовой гравитации показывает, как это может работать. Согласно общепринятой теории, Вселенная родилась вместе с Большим взрывом и выглядела как очень горячая и плотная точка. 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). 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
| Другая Вселенная: Астрофизики взбудоражены неожиданным открытием | 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. |
| Мир нереален? Как ученый доказал, что наша Вселенная – всего лишь симуляция | Расширение Вселенной может быть вызвано загадочной формой материи, называемой «нечастицами», которая не подчиняется законам физики. |
| Физики: У Вселенной не было начала | Именно эти противоречия сподвигли Эйнштейна на создание Общей Теории Относительности (ОТО), которая должна была «поправить» Ньютоновскую теорию гравитации и объяснить устройство бесконечно существующей Вселенной. |
| Просто невероятно: как устроена Вселенная, почему желания сбываются и зачем смотреть «Матрицу» | А в теории человек мог бы переместиться в другую Вселенную, если бы она существовала? |
Законы энергии Вселенной: как работает энергия в нашем мире — 11 главных законов
Самые удивительные теории о Вселенной, которые поддерживаются многими представителями научного сообщества. Молодой астроном Эдвин Хаббл навсегда изменил представление о Вселенной. 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. Самые удивительные теории о Вселенной, которые поддерживаются многими представителями научного сообщества.
Астрономы оказались на пороге открытия неразгаданных тайн Вселенной: «Огромная новость»
Наука именно тем и занимается, что выходит за границы. Может быть, не очень по теме, но одна из причин, по которой я занимаюсь квантовыми компьютерами и искусственным интеллектом, в том, что, может быть, они смогут объяснить нам то, что сами мы понять не можем. Многих пугает искусственный интеллект, но я думаю, что он сможет стать лучшим физиком, чем мы. Я не прогнозирую ближе чем на 2 трлн лет. Каким будет будущее с искусственным интеллектом, зависит от нас. Мы должны думать о возможностях и быть готовыми к ним. Один из вариантов — что мы останемся без работы.
Но зато мы сможем бесконечно ходить на научные конференции и слушать музыку. Я в данном случае пессимистически настроен, поскольку, честно говоря, не очень верю в человечество. Но посмотрим, что будет. Мы еще можем подготовиться. Ответ: скорее всего, нет. Во-первых, компьютерная симуляция никогда не является идеальной.
Есть битые пиксели, в которых не работают законы природы. Но мы такого не видим. Может быть, в голове у президента Трампа есть такие пиксели, но в большинстве остальных случаев таких пикселей не наблюдается. Все работает согласно законам природы. Во-вторых, говоря о том, что мы внутри симуляции, мы должны задать вопрос: что нас создало? А наших создателей?
Идея, что наше существование — это компьютерная симуляция, — просто еще одна версия вопроса о том, кто создал Вселенную. Но мне как физику вообще неважно, в симуляции я или нет, — мне интересно, по каким законам она создана. Если вы хотите доказать, что наш мир — симуляция, ищите баги в программе. Может быть, в будущем мы их найдем, пока — нет. Бесчисленное количество космических объектов отдаляются от нас все быстрее и быстрее. Значит ли это, что наши шансы найти в этой Вселенной другие цивилизации все уменьшаются и уменьшаются?
Во-вторых, даже через 2 трлн лет у нас будет наша Галактика — потому что сами галактики не расширяются. И почему Большой взрыв не происходит сейчас? Именно поэтому я занимаюсь наукой. Что касается второго вопроса. Большие взрывы могут происходить прямо сейчас, в других пространствах. Прямо перед вами может появиться пространство, но оно очень быстро будет отделено от нашей Вселенной.
В мультивселенной постоянно могут происходить большие взрывы, появляться и схлопываться вселенные. Если посмотреть на сотни миллионов звезд и галактик, то в них очень много энергии. Но нужно просто добавить в это уравнение гравитационное притяжение, и общая результирующая энергия всей нашей Вселенной, всего вещества, будет равна нулю. Таким образом, энергия сохраняется. Поразительно, да? Я физик-теоретик , я постоянно создаю модели, которые описывают разные вселенные.
Нужно понимать, что в большинстве случаев я ошибаюсь. У меня были потрясающе красивые, очень хорошие теории, которые оказались неверными. Но, может быть, раз в жизни я случайно окажусь прав как это было с идеей, что Вселенная расширяется с ускорением. Поиск важнее, чем сама реальность. Наша жизнь похожа на миф о Сизифе, у нас нет выбора. Мы можем впасть в депрессию — а можем наслаждаться поиском.
Может быть. Кто знает… Это возможно. В каких-то теориях, например теории струн. Но сейчас нет доказательств. Может быть, там действуют законы математики. Я не знаю, чего ожидать.
Но это не доказывает, конечно же, существование какого-либо бога. Как вы считаете, что должно произойти, для того чтобы расстановка сил в мире поменялась? Когда я вижу людей, которые считают, что миру 5 или 6 тысяч лет, я не считаю, что они глупы. Мне кажется, им просто не хватает знаний. Людям старшего поколения уже поздно меняться, но я надеюсь на молодых людей. Я хочу, чтобы молодые люди думали, а не только чувствовали.
И дело даже не в фактах, потому что факты вы в большом количестве найдете в своем смартфоне — но они могут быть неверными. Самое важное — научить людей задавать вопросы и отличать истинное от ложного. Я думаю, преподавание наук в школе побуждает молодых людей к этому.
Самое главное: если планируете рассказать о теории струн друзьям, убедитесь, что среди них нет физика — сбережете время и нервы. И будете выглядеть, как Брайан Грин в Политехническом институте: Перевод В основе теории струн лежит идея о том, что вместо нульмерных элементарных частиц Вселенная состоит из одномерных струн Теория струн — одна из самых гениальных, противоречивых и недоказанных идей физики. В её основе лежит физический тренд, живущий много столетий — что на некоем фундаментальном уровне все различные силы , частицы, взаимодействия и проявления реальности связываются вместе как разные части одной платформы. Вместо четырёх независимых фундаментальных взаимодействий — сильного, электромагнитного, слабого и гравитационного — есть одна объединённая теория, охватывающая их всех.
Во многих смыслах, теория струн — лучший кандидат на квантовую теорию гравитации, объединяющую взаимодействия на высочайших уровнях энергий. И хотя тому нет экспериментальных подтверждений, существуют убедительные теоретические причины считать, что это так и есть. В 2015 году крупнейший из живущих специалистов по теории струн, Эдвард Виттен, написал работу о том, что каждый физик должен знать о теории струн. И вот, что она означает — даже если вы не физик. Разница между стандартными взаимодействиями квантовой теории поля слева для точечных частиц и взаимодействиями в теории струн справа для закрытых струн. Удивительно, как иногда много общего встречается в законах природы, касающихся вроде бы не связанных между собой явлений. Математические структуры таких явлений часто очень похожи, а иногда даже идентичны.
Колебания маятника полностью аналогичны движению массы на пружине или планеты вокруг звезды. Гравитационные волны, волны на воде, световые волны — все они обладают удивительно похожими свойствами, несмотря на то, что происходит из фундаментально различных физических источников. И в том же ключе, хотя многие этого не осознают, квантовая теория одной частицы и подход к квантовой теории гравитации также аналогичны друг другу. Диаграмма Фейнмана, представляющая рассеяние двух электронов — для этого требуется суммировать все возможные истории взаимодействий частиц Работает квантовая теория поля так: берём частицу и производим математическое «суммирование всех её историй». Нельзя просто подсчитать, где была частица, и где она сейчас, и как она туда попала — поскольку в природе существует внутренняя и фундаментальная квантовая неопределённость. Вместо этого мы суммируем все возможные способы, которыми она могла прибыть в текущее состояние «прошлая история» , с соответствующими вероятностными весами, а потом подсчитываем квантовое состояние одной частицы. Чтобы работать с гравитацией, а не с квантовыми частицами, нужно кое-что немного поменять.
Поскольку Общая теория относительности Эйнштейна связана не с частицами, а с кривизной пространства-времени, мы не будем усреднять все возможные истории частицы. Вместо этого мы усредняем все возможные геометрии пространства-времени. Гравитация по правилам Эйнштейна и всё остальное сильные, слабые и электромагнитные взаимодействия по правилам квантовой физики — это два разных набора законов, управляющих всем во Вселенной. Работать в трёх пространственных измерениях очень тяжело, и когда мы встречаемся со сложной физической проблемой, мы часто пытаемся решить сначала более простую её версию. Если спуститься на одно измерение, всё станет проще. Единственные из возможных одномерных поверхностей — это открытая струна, с двумя отдельными концами, не связанными друг с другом, или закрытая струна, концы которой соединены и формируют петлю. Кроме того, кривизна пространства — очень сложная в трёх измерениях — становится тривиальным вопросом.
Поэтому, если мы хотим добавить материю, мы используем набор скалярных полей точно так же, как для определённого рода частиц и космологическую константу работающую точно как член уравнения, отвечающий за массу : прекрасная аналогия. Дополнительные степени свободы, которая получает частица в нескольких измерениях, не играют особенной роли; пока мы можем определить вектор импульса, это остаётся главным измерением. Поэтому в одном измерении квантовая гравитация выглядит так же, как свободная квантовая частица в любом произвольном количестве измерений. Граф с вершинами, где сходятся по три ребра — ключевой компонент построения интеграла по траектории, относящегося к одномерной квантовой гравитации Следующий шаг — включить взаимодействия, и перейти от свободной частицы без амплитуд рассеяния или эффективных поперечных сечений к той, что может иметь физическую роль , связанную со Вселенной. Графы, похожие на приведённый выше, позволяют нам описывать физическую концепцию действия в квантовой гравитации. Если записать все возможные комбинации подобных графов и провести суммирование по ним — применяя те же законы, что и обычно, например, закон сохранения импульса — мы можем завершить аналогию. Квантовая гравитация в одном измерении очень похожа на взаимодействие одной частицы в любом числе измерений.
Но этот теоретический «апгрейд» для гравитации может оказаться очень сложным. Можно найти другой подход, если мы решим работать в противоположном направлении. Вместо подсчёта поведения одной частицы нульмерной сущности в любом количестве измерений, возможно, мы могли бы подсчитать поведение струны, открытой или закрытой одномерной сущности. А исходя из этого уже поискать аналогии к более полной теории квантовой гравитации в более реалистичном количестве измерений. Диаграммы Фейнмана вверху основаны на точечных частицах и их взаимодействиях. 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.
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.
По выражению Венециано в интервью 1998 г. Изучение струнной космологии быстро становится областью активных и продуктивных исследований. Например, сценарий эволюции до Большого взрыва уже не раз был поводом горячих споров, а его место в будущей космологической формулировке далеко не очевидно.
Однако нет сомнений, что эта космологическая формулировка будет твёрдо опираться на понимание физиками результатов, открытых во время второй суперструнной революции. Например, до сих пор не ясны космологические следствия существования многомерных мембран. Иными словами, как изменитcя представление о первых моментах существования Вселенной в результате анализа законченной М-теории?
Этот вопрос интенсивно исследуется.
Возможно, наша Вселенная существовала всегда — и новая теория квантовой гравитации показывает, как это возможно. В своей работе он использовал новую теорию квантовой гравитации, называемую теорией причинных множеств, в которой пространство и время разбиты на дискретные части пространства-времени. Согласно этой теории, на определенном уровне существует фундаментальная единица пространства-времени. Бенто и его сотрудники использовали причинно-следственный подход для исследования возникновения Вселенной. Они обнаружили, что вполне возможно, что у Вселенной не было начала — она всегда существовала в бесконечном прошлом и только недавно превратилась в то, что мы называем Большим взрывом. Квантовая гравитация.
Квантовая гравитация, пожалуй, самая большая проблема современной физики. У нас есть две чрезвычайно эффективных теории Вселенной: квантовая физика и общая теория относительности. Квантовая физика успешно описала три из четырех фундаментальных силы природы электромагнетизм, слабое взаимодействие и сильное взаимодействие вплоть до микроскопических масштабов. С другой стороны, общая теория относительности — это наиболее мощное и полное описание гравитации. Но при всех своих сильных сторонах общая теория относительности неполна.
Другая Вселенная: Астрофизики взбудоражены неожиданным открытием
| Другая Вселенная: Астрофизики взбудоражены неожиданным открытием | Конечно, это описание Мироздания является очень упрощённым, можно сказать, что это – «Мироздание для чайников», которыми мы все с вами пока ещё являемся. |
| Об устройстве Вселенной – простыми словами. Поймет даже ребенок | 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. |
| Новая теория: Вселенная могла начаться с темного Большого взрыва - Российская газета | Новая теория Вселенной и психики — книга автора М. М. Белоус, Жасмин КаЕва, 175 с. (2018). |
| Энтропия - невидимая сила, управляющая хаосом Вселенной | Расширение Вселенной может быть вызвано загадочной формой материи, называемой «нечастицами», которая не подчиняется законам физики. |
| Просто невероятно: как устроена Вселенная, почему желания сбываются. | 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. |
Новая теория Вселенной и психики
Художественное изображение Наблюдаемой Вселенной в логарифмическом масштабе. В центре Солнечная система, внутренние и внешние планеты, пояс Койпера, облако Оорта, Альфа Центавра, рукав Персея, галактика Млечный Путь, галактика Андромеды, соседние и дальние галактики, крупномасштабная структура Вселенной и реликтовое излучение. Важно отметить, что свет от самых дальних наблюдаемых объектов вскоре после Большого взрыва, дошёл до нас всего за 13,8 миллиарда световых лет, что значительно меньше, чем сопутствующее расстояние до этих объектов, равное 46 миллиардам световых лет, опять же из-за расширения Вселенной. Эта вертикально ориентированная логарифмическая карта Вселенной охватывает почти 20 порядков величины, уводя нас от планеты Земля к краю видимой Вселенной. Каждая большая отметка на шкале справа соответствует увеличению шкалы расстояний в 10 раз. Следовательно, при движении в любом направлении рано или поздно вы вернётесь на исходную точку. В таком случае Вселенная может быть конечной, но без определенных границ. Открытая Вселенная: В этой модели Вселенная расширяется вечно, и пространство беспредельно.
Здесь нет определённых границ, и Вселенная действительно бесконечна. Плоская Вселенная: В этой модели Вселенная имеет плоскую геометрию, а её размеры могут быть ограниченными, но опять-таки без определённых границ. В целом, сегодня «границу» наблюдаемой Вселенной можно установить на отметке в 13,8 миллиарда световых лет. Впрочем, это не значит, что Вселенная на этом обрывается. Просто-напросто дальше мы пока заглянуть не способны. Панорама нашей галактики Млечный Путь и соседних галактик от Gaia.
Носителями элементарных частиц с не нулевой, массой покоя и тёмной материи являются в основном, сферические бутоны мембран. Носителем, элементарных частиц с нулевой массой покоя, в основном являются, наружные, развёрнутые мембраны. Внутри, сферических бутонов, мембраны колеблется, создавая давление сброса мембран в наружу. При взаимодействие сферических бутонов с элементарной частицей с не нулевой массой, давление сброса мембран, проявляется как гравитационное взаимодействие элементарных частиц. Субатомная частица, стремиться к идеальной сферической симметрии но предпочтение отдаёт, тем сферическим бутонам где давление по ниже, проявляется у мембран.
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. Но, изучив их, Вопсон понял, что этот показатель остается там постоянным или вовсе уменьшается.
Например, в каждой чёрной дыре может происходить рождение новой Вселенной, в которой продолжается существование попавшей в дыру информации и материи. Как отмечают астрономы, первые галактики Вселенной ещё не должны были успеть ионизировать окружающий их космос на столь большое расстояние. Как можно объяснить это явление и насколько сильно оно противоречит сложившимся научным представлениям об эволюции Вселенной? Эмиссионная линия — узкий участок спектра, где интенсивность излучения усилена. Оказалось, что эти линии не принадлежат исследуемым галактикам, а возникают в межгалактическом пространстве, где, согласно нашим представлениям, в ту далёкую эпоху примерно 500 млн лет после Большого взрыва практически всё пространство было заполнено нейтральным газом, не способным излучать эмиссионные линии. Авторы статьи предположили, что эти горячие пузыри водорода и гелия «надуваются» активными галактиками, в которых идёт бурное звездообразование массивных ультрафиолетовых звёзд. Вот они-то и надувают вокруг себя пузыри плазмы примерно за 200 млн лет. Тем не менее пока ещё рано говорить, как именно эти новые данные могут изменить стандартную картину образования галактик во Вселенной. Однако оно не совпадает со значением 0,83, которое выведено из модели реликтового излучения. Что это значит? Также по теме Уникальный сигнал: как учёные исследуют нейтронные звёзды с помощью гравитационных волн Учёные из Великобритании создали новую модель изучения нейтронных гравитационных волн, благодаря которой можно более подробно изучить... Лучи искривляются, подобно тому, как это происходит в линзах: вспомните, как небольшая пупырышка в стекле меняет положение предметов за окном. Космическая «пупырышка», отклоняющая лучи, может быть и обычной галактикой, и сгустком тёмной материи. В последнем случае вы не увидите сам объект, но можно измерить его массу и «рыхлость». И это позволяет найти «клочковатость» тёмной материи, то есть долю её обособленности во Вселенной. Но как эта клочковатость влияет на теорию эволюции нашей Вселенной? Всё дело в том, что именно тёмная материя, клочки которой «разбегаются» по всем закоулкам Вселенной, является теми самыми центрами неоднородности, вокруг которых собираются галактики. Оно было сделано в 1997 году, однако окончательно было подтверждено позднее. В 2011 году за него была вручена Нобелевская премия по физике. Учёные открыли, что Вселенная не просто расширяется, а расширяется с ускорением. Это ускорение вызывается особой космической энергией, так называемой тёмной энергией, которая как бы «расталкивает» Вселенную за счёт эффекта антигравитации. Хотя ещё с 1930-х годов учёные подозревали о существовании так называемой тёмной материи, её существование было в общих чертах доказано к 1980-м годам. Другим важнейшим открытием стало открытие гравитационных волн и оптическая локализация их источника. Впервые всплеск гравитационного излучения, вызванный столкновением двух чёрных дыр, был зафиксирован установками LIGO Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory в сентябре 2015 года. За это открытие двумя годами позднее была вручена Нобелевская премия.
Физики: У Вселенной не было начала
| Большой взрыв или вечный отскок : новые открытия меняют начало нашей Вселенной | В своей основе Теория струн отрицает и утверждает, что Вселенная существовала всегда. |
| Мир нереален? Как ученый доказал, что наша Вселенная – всего лишь симуляция – Москва 24, 15.10.2023 | Именно законы Вселенной определяют то, что с нами происходит в жизни. |
| Введение в M-теорию | Говоря нетехническим языком, M-теория дает представление об основной субстанции вселенной. |
| Стивен Хокинг надеялся, что M-теория объяснит Вселенную. Что это за теория? - | Тогда в силу вступает общая теория относительности (ОТО), которая объясняет движения материальных тел в общем случае. |
Мир нереален? Как ученый доказал, что наша Вселенная – всего лишь симуляция
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. гравитационные волны и их практическое применение. дуальности и отождествления в рамках теории, которые позволяют свести ее к частным случаям известных теорий струн и, в конечном итоге, к физике, которую мы наблюдаем в нашей Вселенной. Теория Большого взрыва по-прежнему является доминирующей космологической моделью, объясняющей происхождения Вселенной.
Теория суперструн популярным языком для чайников
Это миры с различными начальными условиями. Если наш мир начался с Большого Взрыва, то в седьмом измерении Вселенные возникают разными способами, о которых остаётся только догадываться. Восьмое измерение описывает совокупность всех Вселенных со всевозможными начальными условиями, в каждом из которых существуют бесконечное множество разветвлений. Девятое измерение описывает всевозможные Вселенные с различными начальными условиями, с различными законами физики, с различными частицами. И последнее, десятое измерение включает в себя абсолютно всё, что можно представить и даже больше. Это совокупность всего на свете. И это то, что люди даже не могут понять. В редакции thebiggest уже совсем запутались с этими измерениями. Но теория струн в научном мире уже не является приоритетной, хотя разговоры о том, что Вселенная имеет более чем 4 измерения, очень актуальны. Всё в нашем мире подчиняется второму закону термодинамики, который говорит о том, что энтропия всегда увеличивается.
Яйца треснуты и взбиты, и никогда не закрутятся обратно и попадут в скорлупу. Проблема в том, что если время движется только вперед, то многие из лучших уравнений о том, как работает Вселенная, например, теория электродинамики Джеймса Клерка Максвелла, закон всемирного тяготения Исаака Ньютона или специальная и общая теория относительности или квантовая механика Эйнштейна, будут неверными. Однако если время бежит вперед и назад, тогда все они будут работать отлично. Одним из невероятных вариантов устройства нашей Вселенной является то, что при Большом взрыве образовались две параллельные Вселенные. Одна, где время движется вперед, и параллельная, где время идет назад. Если бы мы могли видеть другую Вселенную, мы увидели бы, что время идет назад, и мы, вероятно, увидели бы будущее нашей Вселенной предполагая, что мы не прошли средний возраст Вселенной. Мы бы жили в далеком прошлом параллельной Вселенной. Это, конечно, если мы сейчас не в реальности, которая живет в обратном направлении и не понимает этого. И действительно, к этому есть множество предпосылок.
Начнем с понятных аналогий. Сегодня развитие информационных технологий развивается очень быстро. Ещё 20—30 лет назад люди играли в телевизионные приставки с ужасной графикой, а сейчас мы можем окунуться в мир виртуальной реальности с помощью различных девайсов. Не пройдёт и полувека, как человек сможет попадать в виртуальную реальность, совершенно не отличая её от реального мира. Это и натолкнуло многих на мысль, а может ли быть так, что какая-то цивилизация достигла такого уровня развития, что смогла смоделировать физически корректный мир, в котором персонажи не смогли бы осознавать, что они живут в искусственной симуляции? А почему бы и нет?
Данная картинка является рамочным пространством для всей теории струн. Здесь находятся все шесть теорий в виде полуостровов, которые при малой константе связи указывают на наличие в природе, точнее в математике, одномерных объектов в виде струн. Это, наверное, все-таки понимают математики и поэтому не ставят перед экспериментаторами поиск этих протяженных объектов, также, как и точечных, в ускорителях, интерферометрах и другой аппаратуры.
Более того через изменение констант связи и изменение вида свернутых измерений можно переходить от одной точки пространства теории к другой точке. И что интересно, при этих переходах мы тащим за собой двухмерность струны. А это значит, что ни одна из пяти теорий не смогли обнаружить в себе двухмерность струн самостоятельно. Для этого потребовалась М-теория. Конечно, и двухмерная струна чисто математический объект. В природе таких объектов не существует. Даже слой одиночных атомов или электронов имеет определенную толщину. Одно утешение — теория идет дальше и предполагает, что существуют и трехмерные объекты в ее математических образах. Все что только мы наблюдаем и даже представляем, все, все является в виде трехмерных объектов.
Кажется, описывай их, представляй взаимодействия между ними, предлагай методы измерений и изменений, в общем изучай. Так нет же — мы будем изучать все в комплексе. К этим точечным, одномерным, двухмерным и трехмерным объектам добавим четырехмерные, пятимерные и так до девятимерных объектов. Как будь то, они у нас под ногами валяются. Их никто не видел, они никак не проявляются в нашей жизни. Они существуют только в виде формул в некоторых головах и передающихся как условный рефлекс другим, обычно студентам. И какая тут уж демократия — всего 9 бран. А как же быть с десятой, сотой или двести первой браной? Вот это будет демократия.
Что бран столько, сколько существует измерений? Так измерений действительно бесконечно много. Давайте рассмотрим такую логическую цепочку. Часть ее будет очевидной, а в некоторую ее часть придется поверить. Уже давно никто не сомневается в том, что почти все состоит из атомов. Раньше считали, что атом это мельчайшая неделимая частица. Возьмем любой объект: монитор, карандаш, человека или что угодно. Водрузим возле него декартову систему координат в виде стержней. Все согласятся, что положение каждого атома этого объекта можно задать этими координатами.
Будем считать, что все атомы неподвижны.
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. Более того, с помощью этого устройства человек сможет наблюдать отдаленные галактики, которые выглядят как небольшие пятна. Но сколько их существует во Вселенной?
Во Млечном Пути, где расположена Солнечная система, находится примерно 400 млрд. Данная цифра является очень большой, но она невелика по отношению ко Вселенной. Существуют спиральные галактики, насчитывающие 100 триллионов светил. По подсчетам, минимальное количество звезд во Вселенной равно септиллиону 10 в 24-й степени. Все они находятся в пределах 46 млрд. Именно такая область поддается наблюдению.
Однако дальше этого расстояния могут находиться и другие галактики, скрытые от глаз человека. Соответственно, общее количество звезд во Вселенной может быть гораздо больше септиллиона. Есть ли у Вселенной конец? Изображение реликтового излучения Пока ученые не могут с уверенностью ответить на данный вопрос. Человечество не обладает достаточными технологиями, чтобы заглянуть в бесконечную даль и убедиться в наличии или отсутствии краев у пространства. Однако некоторые обсерватории непрерывно работают в этом направлении.
У ответа на этот вопрос может быть два варианта: Вселенная конечна, либо она бесконечна. Если принимать за действительность первый вариант, то установить теоретические края мироздания помогает реликтовое излучение. Свет, оставшийся после Большого взрыва, протянулся на расстоянии примерно в 93 млрд. Это и можно считать за границу Вселенной. Вольное изображение границ Вселенной Второй вариант указывает на то, что космос бесконечен. Тогда, если человек отправится в любом направлении на большой скорости, то ему встретится бесконечное количество галактик, звезд и планет.
Более того, ученые убеждены, что в этом случае где-то может существовать идентичная Солнечная система с Землей, которую населяют точно такие же люди. Ведь если пространство безгранично, и в нем существует неограниченное количество планет, вероятность того, что где-то существует клон Земли, стремится к бесконечности. Интересный факт: теория о бесконечности космоса часто применяется в научно фантастических фильмах, книгах и комиксах, когда герой встречается со своей копией из другого измерения. Возможно, в будущем люди смогут узнать наверняка, имеет ли Вселенная конец. Но на данный существуют лишь теории. Гипотезы происхождения Вселенной Изображение религиозной теории создания Вселенной Помимо Большого взрыва существует масса теорий появления Вселенной.
Вот наиболее интересные: религиозная уверяет, что все вокруг создал Бог, в каждой вере процесс творения Вселенной описывается по разному; стационарная говорит, что Вселенная не меняется в размерах и была всегда; циклическая — космос находится в непрерывном цикле, рождаясь и уничтожаясь бесконечное количество раз; космологическая утверждает, что Вселенная бесконечна; теория струн гласит, что внутри уже имеющейся вселенной может образоваться новая за счет квантовых колебаний и достаточного количества энергии. Несмотря на большое количество теорий, объясняющих происхождение Вселенной, ученые отдают предпочтение Большому взрыву. Эта гипотеза поясняет образование веществ и материи и содержит в себе гораздо меньше белых пятен. Из-за этого ученым легче с ней работать и делать логические заключения. Интересный факт: у Эйнштейна тоже была собственная теория о происхождении Вселенной, которая строилась на том, что она конечна. Однако это шло вразрез с теорией относительности, одним из авторов которой также был Эйнштейн.
История изучения Вселенной Солнечная система Четыре тысячи лет назад люди уже пытались изучать Вселенную. Карты созвездий и рисунки звездного неба составлялись еще в Древнем Вавилоне. Вплоть до 16 века астрономы считали Землю центром мироздания, но Галилео Галилей после изобретения телескопа сумел доказать, что планеты вращаются вокруг Солнца. Также ученый обнаружил на небе множество галактик, подобных Млечному Пути. Это расширило представление людей о Вселенной.
Но что это? Зная формулировку общей теории относительности Эйнштейна, каждый физик-теоретик мечтал примирить наше понимание бесконечно малого мира атомов и частиц с бесконечно большим масштабом космоса. Хотя последнее эффективно описывается уравнениями Эйнштейна, первое из них с необычайной точностью прогнозируется так называемой Стандартной моделью фундаментальных взаимодействий. Наше нынешнее понимание состоит в том, что взаимодействие между физическими объектами описывается четырьмя фундаментальными силами.
Два из них — гравитация и электромагнетизм — актуальны для нас на макроскопическом уровне, мы имеем дело с ними в нашей повседневной жизни. Два других, называемые сильными и слабыми взаимодействиями, действуют в очень небольших масштабах и становятся актуальными только при рассмотрении субатомных процессов. Стандартная модель фундаментальных взаимодействий обеспечивает единую структуру для трех из этих сил, но гравитация не может быть последовательно включена в эту картину. Несмотря на точное описание крупномасштабных явлений, таких как орбита планеты или динамика галактик, общая теория относительности разрушается на очень коротких расстояниях. Согласно стандартной модели, все силы опосредуются определенными частицами. Для гравитации частица, называемая гравитоном, выполняет свою работу. Но, пытаясь рассчитать, как взаимодействуют эти гравитоны, появляются бессмысленные бесконечности. Согласованная теория гравитации должна быть действительной в любом масштабе и должна учитывать квантовую природу основных частиц. Это позволило бы приспособить гравитацию в единой структуре с другими тремя фундаментальными взаимодействиями, тем самым обеспечив знаменитую теорию всего.
Конечно, с момента смерти Эйнштейна в 1955 году был достигнут большой прогресс, и в настоящее время лучший кандидат для этого выходит в свет под именем М-теории.