"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. Что включает понятие «законы Вселенной» и какие из них оказывают сильное влияние на жизнь людей?
Об устройстве Вселенной – простыми словами. Поймет даже ребенок
Как пишет Мичио Каку «Параллельные миры» : «Только в десяти- и одиннадцатимерном гиперпространстве у нас «достаточно места», чтобы объединить все природные взаимодействия в единую изящную теорию. Такая удивительная теория сможет ответить на извечные вопросы: «Что произошло еще до начала? Можно ли обратить время вспять? Могут ли порталы в другие измерения перенести нас через Вселенную?
Общая теория относительности — это теория очень большого: черных дыр, Больших взрывов, квазаров и расширяющейся Вселенной. Квантовая теория в точности противоположна — она описывает мир всего крошечного: атомов, протонов с нейтронами и кварков. В основе ее лежит теория отдельных пучков энергии, называемых квантами.
В отличие от теории относительности, квантовая теория утверждает, что вычислить можно только вероятность событий, так что мы никогда точно не узнаем, где находится электрон. В этих двух теориях все различно — математические подходы, физические принципы и области применения. Струнная теория и М-теория представляют радикально новый подход к общей теории относительности.
В то время как Эйнштейн создавал свою общую теорию относительности исходя из концепции искривленного пространства-времени, струнная теория и М-теория основаны на концепции протяженного объекта, такого, как струна или мембрана, движущегося в суперсимметричном пространстве. В конечном итоге может оказаться возможным связать эти две картины между собой, но ясное понимание в этом вопросе еще учеными не достигнуто. М-теория - самая общая симметричная теория гравитации.
М-теория является единственным кандидатом на законченную теорию Вселенной.
Данная гипотеза позволяет представить элементарные частицы, составляющие атом из ультрамикроскопических волокон, называемых струнами. Все свойства элементарных частиц объясняются резонансным колебанием волокон, их образующих. Эти волокна могут совершать бесконечное множество вариантов вибраций.
Данная теория предполагает объединение идей квантовой механики и теории относительности. Но из-за наличия множества проблем в подтверждении мыслей заложенных в ее основе большая часть современных ученых считают, что предложенные идеи не более чем самая обыкновенная профанация или другими словами — теория струн для чайников, то есть для людей, которые совершенно не разбираются в науке и строении окружающего мира. Свойства ультрамикроскопических волокон Чтобы понять их суть, можно представить струны музыкальных инструментов — они могут вибрировать, изгибаться, сворачиваться. Тоже происходит и с этими нитями, которые издавая определенные вибрации, взаимодействуют друг с другом, сворачиваются в петли и образуют более крупные частицы электроны, кварки , масса которых зависит от частоты вибрации волокон и их натянутости — эти показатели определяют энергию струн.
Чем больше излучаемая энергия, тем выше масса элементарной частицы. Инфляционная теория и струны Согласно инфляционной гипотезе, Вселенная была создана благодаря расширению микро пространства, размером в струну длина Планка. По мере увеличения этой области растягивались и так называемые ультрамикроскопические волокна, теперь их длина соизмерима с размерами Вселенной. Они точно так же взаимодействуют между собой и производят те же вибрации и колебания.
Выглядит это как производимый ими эффект гравитационных линз, искажающих лучи света дальних галактик. А продольные колебания порождают гравитационное излучение. Математическая несостоятельность и другие проблемы Одной из проблем считается математическая несостоятельность теории — физикам, изучающим ее, не хватает формул для приведения ее в завершенный вид. А вторая заключается в том, что данная теория полагает, о существовании 10 измерений, но мы ощущаем всего 4 — высота, ширина, длина и время.
Ученые предполагают, что остальные 6 — в скрученном состоянии, наличие которых не ощущается в реальном времени. Также проблемой является не возможность экспериментального подтверждения этой теории, но и опровергнуть ее никто не может. Приходила ли вам в голову мысль, что вселенная похожа на виолончель? Правильно - не приходила.
Потому что вселенная не похожа на виолончель. Но это не означает, что у нее нет струн. Конечно, струны мироздания едва ли похожи на те, которые мы себе представляем. Эти нити похожи, скорее, на крошечные "Резинки", способные извиваться, растягиваться и сжиматься на все лады.
Все это, однако, не означает, что на них нельзя "Сыграть" симфонию вселенной, ведь из этих "нитей", по мнению струнных теоретиков, состоит все сущее. Противоречие физики. Во второй половине XIX века физикам казалось, что ничего серьезного в их науке открыть больше нельзя. Беда, как и водится, случилась из-за ерунды - одного из мелких "Облачков", еще остававшихся на чистом, понятном небе науки.
А именно - при расчете энергии излучения абсолютно черного тела гипотетическое тело, которое при любой температуре полностью поглощает падающее на него излучение, независимо от длины волны - NS. Существует лишь некая вероятность нахождения частицы во множестве областей пространства - времени. Частицы на субатомном уровне словно "Размазаны" по пространству. Мало этого, не определен и сам "Статус" частиц: в одних случаях они ведут себя как волны, в других - проявляют свойства частиц.
В общей теории относительности, словно в государстве с противоположными законами, дело обстоит принципиально иначе. Пространство представляется похожим на батут - гладкую ткань, которую могут изгибать и растягивать объекты, обладающие массой. Они создают деформации пространства - времени - то, что мы ощущаем как гравитацию. Стоит ли говорить, что стройная, правильная и предсказуемая общая теория относительности находится в неразрешимом конфликте с "Взбалмошной Хулиганкой" - квантовой механикой, и, как следствие, макромир не может "помириться" с микромиром.
Теория всего. Теория струн воплощает мечту всех физиков по объединению двух, в корне противоречащих друг другу ото и квантовой механики, мечту, которая до конца дней не давала покоя величайшему "Цыгану и Бродяге" Альберту Эйнштейну. Может быть - даже единым законом, который объединяет все виды энергии, частиц и взаимодействий в какой-нибудь элегантной формуле. Ото описывает одну из самых известных сил вселенной - гравитацию.
Впоследствии к ним добавилось и сильное ядерное взаимодействие - но вот гравитация к ним не присоединяется никак. Теория струн - одна из самых серьезных кандидаток на то, чтобы соединить все четыре силы, а, значит, объять все явления во вселенной - недаром ее еще называют "Теорией Всего". Вначале был миф. До сих пор далеко не все физики пребывают в восторге от теории струн.
Само ее рождение - легенда. В конце 1960-х годов молодой итальянский физик - теоретик Габриэле венециано искал уравнения, которые смогли бы объяснить сильные ядерные взаимодействия - чрезвычайно мощный "Клей", который скрепляет ядра атомов, связывая воедино протоны и нейтроны. Согласно легенде, как-то он случайно наткнулся на пыльную книгу по истории математики, в которой нашел уравнение двухсотлетней давности, впервые записанное швейцарским математиком Леонардом Эйлером. Каково же было удивление венециано, когда он обнаружил, что уравнение Эйлера, которое долгое время считали ничем иным, как математической диковинкой, описывает это сильное взаимодействие.
Уравнение, вероятно, стало результатом долгих лет работы венециано, а случай лишь помог сделать первый шаг к открытию теории струн. Уравнение Эйлера, чудесным образом объяснившее сильное взаимодействие, обрело новую жизнь. В конце концов, оно попалось на глаза молодому американскому физику - теоретику Леонарду сасскинду, который увидел, что в первую очередь формула описывала частицы, которые не имели внутренней структуры и могли вибрировать. Сасскинд понял - формула описывает нить, которая подобна упругой резинке.
Описав свое открытие, сасскинд представил революционную идею струн. Стандартная модель. В то время общепринятая наука представляла частицы точками, а не струнами. Выяснилось, что вселенная намного богаче, чем это можно было себе представить.
Это был настоящий "Демографический Взрыв" элементарных частиц. Аспиранты физических вузов бегали по коридорам с криками, что открыли новую частицу, - не хватало даже букв для их обозначения. Но, увы, в "Родильном Доме" новых частиц ученые так и не смогли отыскать ответ на вопрос - зачем их так много и откуда они берутся? Это подтолкнуло физиков к необычному и потрясающему предсказанию - они поняли, что силы, действующие в природе, также можно объяснить с помощью частиц.
То есть существуют частицы материи, а есть частицы - переносчики взаимодействий. Таковым, например, является фотон - частица света. Чем больше этих частиц - переносчиков - тех же фотонов, которыми обмениваются частицы материи, тем ярче свет. Ученые предсказывали, что именно этот обмен частицами - переносчиками - есть не что иное, как то, что мы воспринимаем как силу.
Ученые считают, что если мы перенесемся к моменту сразу после большого взрыва, когда вселенная была на триллионы градусов горячее, частицы - переносчики электромагнетизма и слабого взаимодействия станут неразличимы и объединятся в одну - един ственную силу, называемую электрослабой. А если вернуться во времени еще дальше, то электрослабое взаимодействие соединилось бы с сильным в одну суммарную "Суперсилу". Эта стройная картина взаимодействий, в конечном счете, получила название стандартной модели. Но, увы, и в этой совершенной теории была одна большая проблема - она не включала в себя самую известную силу макроуровня - гравитацию.
Для не успевшей "Расцвести" теории струн наступила "осень", уж слишком много проблем она содержала с самого рождения. Это так называемый тахион - частица, которая движется в вакууме быстрее света. Одним из них был американский физик - теоретик Джон Шварц. Ученый уже решил забросить свое гиблое дело, и тут его осенило - может быть, уравнения теории струн описывают, в том числе, и гравитацию?
Впрочем, это подразумевало пересмотр размеров главных "Героев" теории - струн. Предположив, что струны в миллиарды и миллиарды раз меньше атома, "Струнщики" превратили недостаток теории в ее достоинство. Таинственная частица, от которой Джон Шварц так настойчиво пытался избавиться, теперь выступала в качестве гравитона - частицы, которую долго искали и которая позволила бы перенести гравитацию на квантовый уровень. Именно так теория струн дополнила пазл гравитацией, отсутствующей в стандартной модели.
Присоединиться к его поискам захотел только один ученый, готовый рискнуть своей карьерой ради таинственных струн - Майкл Грин. Субатомные матрешки. Несмотря ни на что, в начале 1980-х годов теория струн все еще имела неразрешимые противоречия, называемые в науке аномалиями. Каково же было изумление этих двоих, уже привыкших к тому, что их теорию пропускают мимо ушей, когда реакция ученого сообщества взорвала научный мир.
Именно тогда теорию струн наградили титулом теории всего.
Струны могут крепиться к их одной или обеим сторонам. Квантовая гравитация Современная физика имеет два основных научных закона: общую теорию относительности ОТО и квантовую. Они представляют совершенно разные области науки. Квантовая физика изучает мельчайшие природные частицы, а ОТО, как правило, описывает природу в масштабах планет, галактик и вселенной в целом. Гипотезы, которые пытаются объединить их, называются теориями квантовой гравитации. Наиболее перспективной из них сегодня является струнная. Замкнутые нити соответствуют поведению силы тяжести. В частности, они обладают свойствами гравитона, частицы, переносящей гравитацию между объектами. Объединение сил Теория струн пытается объединить четыре силы — электромагнитную, сильные и слабые ядерные взаимодействия, и гравитацию — в одну.
В нашем мире они проявляют себя как четыре различные явления, но струнные теоретики считают, что в ранней Вселенной, когда были невероятно высокие уровни энергии, все эти силы описываются струнами, взаимодействующими друг с другом. Суперсимметрия Все частицы во вселенной можно разделить на два типа: бозоны и фермионы. Теория струн предсказывает, что между ними существует связь, называемая суперсимметрией. При суперсимметрии для каждого бозона должен существовать фермион и для каждого фермиона — бозон. К сожалению, экспериментально существование таких частиц не подтверждено. Суперсимметрия является математической зависимостью между элементами физических уравнений. Она была обнаружена в другой области физики, а ее применение привело к переименованию в теорию суперсимметричных струн или теория суперструн, популярным языком в середине 1970 годов. Одним из преимуществ суперсимметрии является то, что она значительно упрощает уравнения, позволяя исключить некоторые переменные. Без суперсимметрии уравнения приводят к физическим противоречиям, таким как бесконечные значения и воображаемые энергетические уровни. Поскольку ученые не наблюдали частицы, предсказанные суперсимметрией, она все еще является гипотезой.
Эти частицы могли существовать в ранней вселенной, но так как она остыла, и после Большого взрыва энергия распространилась, эти частицы перешли на низкоэнергетические уровни. Другими словами, струны, вибрировавшие как высокоэнергетические частицы, утратили энергию, что превратило их в элементы с более низкой вибрацией. Ученые надеются, что астрономические наблюдения или эксперименты с ускорителями частиц подтвердят теорию, выявив некоторые из суперсимметричных элементов с более высокой энергией. Дополнительные измерения Другим математическим следствием теории струн является то, что она имеет смысл в мире, число измерений которого больше трех. В настоящее время этому существует два объяснения: Дополнительные измерения шесть из них свернулись, или, в терминологии теории струн, компактифицировались до невероятно малых размеров, воспринять которые никогда не удастся. Мы застряли в 3-мерной бране, а другие измерения простираются вне ее и для нас недоступны. Важным направлением исследований среди теоретиков является математическое моделирование того, как эти дополнительные координаты могут быть связаны с нашими. Последние результаты предсказывают, что ученые в скором времени смогут обнаружить эти дополнительные измерения если они существуют в предстоящих экспериментах, так как они могут быть больше, чем ожидалось ранее. Понимание цели Цель, к которой стремятся ученые, исследуя суперструны — «теория всего», т.
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.
5 тайн строения Вселенной, которые ученые до сих пор не могут разгадать
Именно эти противоречия сподвигли Эйнштейна на создание Общей Теории Относительности (ОТО), которая должна была «поправить» Ньютоновскую теорию гравитации и объяснить устройство бесконечно существующей Вселенной. В теории, предложенной профессором Влатко Ведрал (Vlatko Vedral)из Оксфорда, основным компонентом Вселенной является не материя и не энергия, а "бит" – самая крошечная единица информации, который используется в компьютере. Молодой астроном Эдвин Хаббл навсегда изменил представление о Вселенной. Если теория струн и М-теория таки окажутся верными, то это будет главным достижением науки за последние 2000 лет, с тех самых пор, как древние греки начали поиски единой связной и целостной теории Вселенной. Своё видение устройства мироздания и как выглядит модель Вселенной, рассказывает известный российский учёный Плыкин В.Д. Различные теории о функционировании Вселенной зачастую зависят от понимания гравитации — единственной силы в физике, воздействующей на материю в весьма серьезных масштабах.
60 удивительных фактов о Вселенной, которые вы должны знать
Примерно через 400 млн лет Вселенная начала выходить из космических темных веков в эпоху реионизации. За это время, длившееся более полумиллиарда лет, сгустков газа разрушилось достаточно, чтобы образовались первые звезды и галактики, чей энергичный ультрафиолетовый свет ионизировал и уничтожил большую часть нейтрального водорода. Хотя расширение Вселенной постепенно замедлялось по мере того, как материя притягивалась друг к другу под действием гравитации, примерно через 5 или 6 млрд лет после Большого взрыва, по данным НАСА, таинственная сила темная энергия , начала ускорять расширение Вселенной. Считается, что это процесс продолжается и сегодня. 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».
Явления из первой вселенной проецировали на вторую. Получается, если в нашем мире извергается вулкан, точно такой же выплескивает лаву и в параллельной вселенной. Но это в теории. А что если иные миры создают не колебания каких-то невидимых струн... Гипотеза о квантовой мультивселенной Многие в детстве хотели стать космонавтами, когда вырастут, но мало кому удалось осуществить эту мечту. Впрочем, Пол Саттер — астрофизик из Университета Стоуни-Брук уверен, что многие все же полетели в космос, только не знают об этом. Просто случилось это в параллельной вселенной. Никакой магии, чистые… кванты! Согласно квантовой механике, каждый элемент одновременно существует в нескольких состояниях. И выбирает одно из них, только когда появляется наблюдатель. Это называется коллапс волновой функции — тогда возможность переходит в реальность. С помощью квантовой механики ученые пытались объяснить, как мир мог появиться из ничего. Согласно теории ученых, изначально наш мир находился в космологической сингулярности. По мнению Хокинга и Хартла, в результате Большого взрыва Вселенная расширилась, образовались галактики, звезды и планеты. Ученые рассматривали Вселенную как квантовую систему, которая одновременно находится в бесконечном множестве состояний. Кстати, эта идея объясняется мысленным экспериментом Эрвина Шредингера — одного из основателей квантовой механики. То есть прямо в тот момент, когда вы решаете, идти вам на прогулку или остаться дома, вы создаете параллельный мир. В нем вы отправляетесь на улицу. А в этом — узнаете дальше, что наша Вселенная может быть компьютерной симуляцией. Гипотеза о вселенной — компьютерной игре "В этой игре очень классные персонажи! Я вот себе эльфа выбрал", — признался геймер, обозреватель компьютерных технологий Дэвид Коулман. Геймер из Канады даже не догадывается, что его действиями могут управлять так же, как он эльфом. Так считает британский исследователь Мелвин Вопсон. Недавно он открыл так называемый закон инфодинамики. Согласно которому с течением времени информационный хаос либо остается стабильным, либо уменьшается. То есть данные становятся более сжатыми и упорядоченными. А это может значить, что кто-то извне подчищает лишнюю информацию — так же, как компьютер архивирует ненужные файлы.
Если, бутоны мембран, свободно, разворачиваются - это тёмная энергия. Если у бутонов мембран, приостановлено частицами, разворачивание - это чёрные дыры. Предположим что пространство вселенной, выворачивается изнутри, как "карман или рукав", мы, это, "снаружи", наблюдаем, как ускоренное расширения вселенной. Если сложить две вселенные, наблюдаемую и не наблюдаемую, то получиться, что вселенная постоянно выворачивается, при этом имеет общий стабильные размеры во времени.
В то время как Эйнштейн создавал свою общую теорию относительности исходя из концепции искривленного пространства-времени, струнная теория и М-теория основаны на концепции протяженного объекта, такого, как струна или мембрана, движущегося в суперсимметричном пространстве. В конечном итоге может оказаться возможным связать эти две картины между собой, но ясное понимание в этом вопросе еще учеными не достигнуто. М-теория - самая общая симметричная теория гравитации. М-теория является единственным кандидатом на законченную теорию Вселенной. Если это окончательно - и это еще надо ученым доказать - то М-теория будет моделью Вселенной, которая создает сама себя. Напротив, М-теория предсказывает существование огромного множества вселенных, созданных буквально из ничего. Их создание не требовало вмешательства какого-либо сверхъестественного существа или Бога. Скорее, эти множественные вселенные возникли естественным образом, как следствие физических законов. Они являются научным предположением. Каждая Вселенная имеет множество предысторий и множество возможных будущих состояний, то есть времена подобные настоящему, спустя долгий срок после их возникновения. Большинство из этих состояний будут значительно отличаться от условий той Вселенной, которую мы можем наблюдать». Стивен Хокинг и Леонард Млодинов «Великий замысел» Абстрактные логические выводы привели ученых к уникальной теории, которая предсказывает и описывает громадную Вселенную. М-теория является объединенной теорией, которую пытался создать Эйнштейн. Если М-теория подтвердится наблюдениями, это будет выдающимся открытием, к которому люди шли тысячелетиями.
Физики: У Вселенной не было начала
Исключительно простая теория всего. Алексеев с.с право азбука теория философия опыт комплексного исследования м 1999, м-теория вселенной для чайников. Суть теории заключается в том, что вселенная возникла из одной точки, называемой точкой сингулярности, по причине того самого большого взрыва. 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). Развивая эту теорию, Лоренц пришел к формулам похожим на уравнения специальной теории относительности, в частности Лоренц пришел к тем же выводам о замедлении времени и сокращении длины при движении на околосветовых скоростях. Скажем, для теории нейросети гипотеза о множественности вселенных не нужна. Научные теории о том, что может находиться за пределами Вселенной основаны, как правило, на предположениях, выводах из известных физических законов и математических моделях.
6 секретов Вселенной, которые вас удивят
Шрёдингер был одним из основоположников квантовой физики, а спустя еще 30 лет, в 1983 году физики Стивен Хокинг и Джеймс Хартл заявили, что вселенную тоже можно рассматривать как квантовую систему, которая одновременно находится в бесконечном множестве состояний. И мир, к которому мы привыкли лишь одно из этих состояний. Все прочие — и есть пресловутые параллельные миры, в которых отражаются все возможные альтернативные исходы происходивших событий. По их теории, Большой взрыв создал сразу несколько похожих друг на друга вселенных, в которых действуют те же физические законы, что и в нашей. Разница заключается лишь в уникальном развитии, в котором эти вселенные могут отставать от нашей или же напротив, сильно ее опережать. Кадр из сериала «Параллельные миры» реж. Ричард Комптон, Дэвид Э. Фантаст Майкл Муркок в своих книгах «Расколотые миры» и «Вечный водитель» описал ее еще в 1970-х. Кинематографисты же стали сходить с ума по параллельным вселенным в большинстве своем в последнем десятилетии.
Пионерами здесь стоит считать успешный сериал телеканала Fox «Параллельные миры» 1995-2000 , в котором студент-физик Куин Мелори изобретает устройство, которое способно создавать кротовые норы а именно они по теории Хокинга-Хартла соединяют отдаленные друг от друга точки пространства. По случайности он затягивает в одну такую нору вместе с собой профессора, свою подружку и музыканта. Теперь, чтобы вернуться домой им придется побывать в огромном множестве миров. Узнаете «Рика и Морти»? Впрочем, в этом месте каждый сможет найти пример на свой вкус. Однако не все путешествуют в мультивселенные теми тропами, которые наметили Хокинг и Хартл.
Если последнее отлично описывается уравнениями Эйнштейна, первое 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. Две из них — гравитация и электромагнетизм — проявляются для нас на макроскопическом уровне, мы имеем с ними дело каждый день. Остальные две — слабое и сильное взаимодействие — проявляются на очень малых масштабах и только когда мы имеем дело с субатомными процессами. Стандартная модель фундаментальных взаимодействий обеспечивает единую структуру для трех из этих сил, но гравитация никак не хочет вписываться в эту картину. Несмотря на точное описание крупномасштабных явлений, таких как поведение планеты на орбите или динамика галактик, общая теория относительности перестает работать на очень коротких дистанциях. Согласно Стандартной модели, все силы опосредуются определенными частицами. В случае с гравитацией работу выполняет гравитон.
Но когда мы пытаемся рассчитать взаимодействия этих гравитонов, появляются бессмысленные бесконечности в уравнениях. Полноценная теория гравитации должна быть рабочей в любых масштабах и принимать во внимание квантовую природу фундаментальных частиц. Это позволило бы уместить гравитацию в объединенной структуре с тремя другими фундаментальными взаимодействиями, тем самым создав пресловутую теорию всего. Конечно, с тех пор, как умер Альберт Эйнштейн в 1955 году, был проделан значительный прогресс в этой области.
В стандартной космологии происхождение Вселенной неразрывно связано с так называемым Большим взрывом. Считается, что он дал начало процессу расширения Вселенной, который продолжается до сих пор. Считается также, что в первые минуты существования Вселенной частицы начали собираться в первые протоны и нейтроны. Это был процесс, известный как нуклеосинтез Большого взрыва - столп современной космологии, поскольку легшие в его основу расчеты точно предсказывают количество водорода и гелия в космосе. Однако в последние годы было проведено немало исследований загадочной темной материи.
Экспериментально подтвердить ее существование не удалось. Но косвенные данные и компьютерное моделирование указывают на то, что темная материя, являющаяся невидимой формой материи, не просто существует, а занимает подавляющую часть общей массы в космосе.
Вот этот ряд. Поэтому в ряд можно внести дополнительные связи. И так, мы обнаружили наличие связи между всеми теориями струн. Кроме этого узнали, что существует и шестая теория 11-мерная супергравитация , которая связана с М-теорией. Все это можно изобразить таким рисунком 12.
Данная картинка является рамочным пространством для всей теории струн. Здесь находятся все шесть теорий в виде полуостровов, которые при малой константе связи указывают на наличие в природе, точнее в математике, одномерных объектов в виде струн. Это, наверное, все-таки понимают математики и поэтому не ставят перед экспериментаторами поиск этих протяженных объектов, также, как и точечных, в ускорителях, интерферометрах и другой аппаратуры. Более того через изменение констант связи и изменение вида свернутых измерений можно переходить от одной точки пространства теории к другой точке. И что интересно, при этих переходах мы тащим за собой двухмерность струны. А это значит, что ни одна из пяти теорий не смогли обнаружить в себе двухмерность струн самостоятельно. Для этого потребовалась М-теория.
Конечно, и двухмерная струна чисто математический объект. В природе таких объектов не существует. Даже слой одиночных атомов или электронов имеет определенную толщину. Одно утешение — теория идет дальше и предполагает, что существуют и трехмерные объекты в ее математических образах. Все что только мы наблюдаем и даже представляем, все, все является в виде трехмерных объектов. Кажется, описывай их, представляй взаимодействия между ними, предлагай методы измерений и изменений, в общем изучай. Так нет же — мы будем изучать все в комплексе.
К этим точечным, одномерным, двухмерным и трехмерным объектам добавим четырехмерные, пятимерные и так до девятимерных объектов. Как будь то, они у нас под ногами валяются. Их никто не видел, они никак не проявляются в нашей жизни. Они существуют только в виде формул в некоторых головах и передающихся как условный рефлекс другим, обычно студентам. И какая тут уж демократия — всего 9 бран. А как же быть с десятой, сотой или двести первой браной? Вот это будет демократия.
Что бран столько, сколько существует измерений? Так измерений действительно бесконечно много. Давайте рассмотрим такую логическую цепочку. Часть ее будет очевидной, а в некоторую ее часть придется поверить. Уже давно никто не сомневается в том, что почти все состоит из атомов.
Описание документа
- Квантовые струны перемещаются в 11 измерениях
- Параллельная Вселенная: существует ли она, теории | РБК Тренды
- Теория суперструн популярным языком для чайников
- Слишком много накопленного хаоса
- Мир – это энергия
Комментарии:
- Вселенная «для чайников»
- Белые дыры, мультивселенная и вечная симуляция. Безумные теории, объясняющие устройство Вселенной
- «В начале было ничто»: как возникла Вселенная и какое будущее нас ожидает — T&P
- 60 удивительных фактов о Вселенной, которые вы должны знать
- Теория относительности ошибочна?
60 удивительных фактов о Вселенной, которые вы должны знать
Лишь при взаимодействии ты превращаешь потенциальную энергию в энергию проявленную. Если Солнце никто не видит — то неважно, насколько ярко оно сияет. Твой потенциал работает лишь при взаимодействии. Для увеличения схемы нажмите на нее. Следствие: Взаимодействие есть процесс обмена энергией и информацией. Поэтому в ходе взаимодействия ты всегда получаешь и отдаешь энергию. И получить энергию извне иначе, как при взаимодействии, невозможно.
Следовательно, нельзя получить энергию просто так. Необходимо что-то отдать. Вопрос лишь в осознанности этого процесса. Осознаешь ли ты, что именно отдаешь в обмен на получаемую энергию? Или пустил это на самотек? Или даже пытаешься обмануть Мироздание?
Ты не можешь что-либо получить, ничего не отдав. Следствие: Без взаимодействия — нет жизни. Обмениваясь энергией, ты создаешь энергетический поток. Ты создаешь события и действия. Ты создаешь Жизнь. Ты создаешь Вселенную.
Реализуя свой энергетический потенциал — ты живешь! Масштаб взаимодействия определяется интенсивностью обмена энергией и информацией. Следствие: Чем интенсивнее ты взаимодействуешь, чем больше обмениваешься энергией и информацией, чем сильнее проявляешь свой потенциал — тем больше ты творишь. Отданная тобой энергия никогда не исчезает проcто так. Она создает мир. И поскольку любое взаимодействие есть обмен — мир всегда вернет тебе отданное.
Только не жди обмена «баш на баш»! Ведь Вселенная едина в своей основе. Возврат может прийти от любой ее составляющей. Источник получения может быть неожиданным. Чем больше ты отдаешь — тем больше получаешь! Следствие: Энергия созидает везде.
Творит энергия твоих действий. Творит энергия твоих слов. В «тонких» мирах творит энергия твоих чувств и мыслей. Более того, именно из мыслей и чувств рождаются действия.
Если Вселенная закрыта, но темная энергия есть, сферическая Вселенная будет расширяться вечно. В таком случае ее окончательная судьба — это Большое замораживание, за которым следует Большой разрыв: сначала внешнее ускорение Вселенной разорвет галактики и звезды на части, оставив всю материю холодной и одинокой.
Затем ускорение станет настолько сильным, что пересилит действие сил, удерживающих атомы вместе, и все разорвется на части. Если темная энергия существует, плоская Вселенная в конечном счете подвергнется безудержному расширению, ведущему к Большому разрыву. Независимо от того, как это происходит, Вселенная умирает, и этот факт подробно обсуждался астрофизиком Полом Саттером. Что находится внутри черной дыры? Согласно современным теориям, если вы бросите что-то в черную дыру, мы никогда не узнаем, что с ним случится. Это потому, что гравитация черной дыры настолько сильна, что ее скорость удаления выше скорости света, а свет — самое быстрое в мире явление.
Однако раздел науки под названием квантовая механика утверждает, что квантовая информация уничтожена быть не может. Квантовая информация немного отличается от информации, которую мы храним в виде единиц и нулей на компьютере, или информации в нашем мозге. Это связано с тем, что квантовые теории не дают точной информации, например, о том, где будет находиться объект, подобно расчету траектории бейсбольного мяча в механике. Вместо этого такие теории раскрывают наиболее вероятное местонахождение или наиболее вероятный результат какого-либо действия.
Либо оно может повторяться многократно, либо в разных местах — тогда от нашей Вселенной могут отщепляться другие Вселенные. Последнюю идею выдвинул Андрей Линде, один из основателей инфляционной модели Вселенной. Он предполагал, что раз существует много видов скалярных полей, то может существовать и много видов Вселенных, где действуют разные физические законы. Вселенная растёт, флуктуирует и воспроизводит себя в различных формах — можно сравнить эту модель с кактусом, от которого отпочковываются новые побеги.
Модель, в которой постоянно идёт процесс зарождения новых Вселенных, называется стационарной моделью. Это довольно интересная попытка учёных уйти от ответа на вопрос о начале и конце Вселенной. Мы вошли в XXI век с двумя чемоданами, которые невозможно бросить, но трудно нести: в одном чемодане находится концепция тёмной материи, во втором — тёмной энергии. Поэтому сейчас даже звучат предложения как-то переработать теорию относительности Эйнштейна, чтобы хотя бы объединить и объяснить эти два «чемодана». Продолжается ли эволюция химического состава Вселенной сегодня? Могут ли возникнуть совершенно новые химические элементы? Дело в том, что они рождаются в звёздах, а также при столкновении нейтронных звёзд. Нейтронная звезда — это звезда, состоящая из сверхтекучей ядерной жидкости, где все частицы — барионы протоны и электроны — сжаты до чрезвычайно высокой плотности.
В нейтронные звёзды превращаются со временем массивные звёзды. Также по теме Вне Стандартной модели: учёные исследовали спектры радиоактивных молекул в поисках новых законов физики Учёные Курчатовского института в составе международной группы Европейской организации по ядерным исследованиям ЦЕРН впервые в мире... В двойной системе такие звёзды могут закончить свою «жизнь», столкнувшись друг с другом: они сближаются за счёт излучения гравитационных волн, образуя чёрную дыру. Именно такое явление мы с коллегами из других стран смогли зафиксировать летом 2017 года. Для синтеза тяжёлых элементов, таких как золото, например, нужна большая энергия сжатия массивной звезды в чёрную дыру это явление называется «сверхновая» или столкновение нейтронных звёзд. А ещё в нашей Вселенной новые элементы сегодня рождаются на ускорителе Объединённого института ядерных исследований. Там учёным удаётся получить совершенно новые элементы, которые сложно встретить в природе. Если да, то почему чёрная дыра всё же продолжает эволюционировать, то есть сначала увеличиваться в размерах, а потом испаряться?
Согласно общей теории относительности, характеристики физических явлений зависят от системы отсчёта. Есть, например, любимая физиками лабораторная система отчёта — неподвижная и бесконечно удалённая. Все мы, жители Земли, находимся в лабораторной системе отсчёта. По астрофизическим меркам наша планета движется настолько медленно, что этим показателем можно пренебречь и считать, что Земля неподвижна. Элемент Большого адронного коллайдера globallookpress.
Телескоп вращается на высоте примерно 500 км над поверхностью планеты.
Через несколько лет его нужно будет либо поднимать ещё раз, либо контролируемо сводить с орбиты. В любом случае для этого нужны средства, которых пока нет. По неподтверждённой информации, NASA попросило компанию SpaceX разработать систему корректировки орбиты для «Хаббла», но подробностей на этот счёт нет. Открытие сделано на основе данных европейского астрометрического спутника «Гайя» Gaia. В двойной системе вместе со звездой-гигантом обнаружена чёрная дыра массой 33 солнечных масс. Это самый крупный такого рода объект, обнаруженный в Млечном Пути и это вторая по близости к Земле чёрная дыра в нашей галактике.
Художественное представление системы Gaia BH3. Звезда находится на удалении 2000 световых лет от Солнечной системы в созвездии Орла. Наблюдение за звездой с помощью эшелле-спектрографа UVES на наземном телескопе VLT Южной европейской обсерватории в Чили показало, что у звезды есть невидимый партнёр, параметры которого оказались достаточно необычными, что позволило прийти к выводу, что это чёрная дыра с рекордной звёздной массой. Расчёты показывают, что звезда и чёрная дыра совершают один оборот по орбите за 11,6 года. Спектральный анализ показал, что звезда бедна металлами и, следовательно, чёрная дыра также образовалась из звезды-гиганта с низкой металличностью. Это первое такое открытие.
Именно звёзды с низкой металличностью потенциально способны образовывать рекордно массивные чёрные дыры после своей смерти, так как они в процессе жизни не так активно «разбазаривают» вещество, как звёзды с высоким содержанием металлов. До обнаружения чёрной дыры в системе Gaia BH3 самой массивной чёрной дырой звёздной массы считался объект Лебедь Х-1 массой 21 солнечная на удалении около 7000 световых лет от нас. Самая близкая к нам чёрная дыра солнечной массы расположена в 1500 световых годах — это чёрная дыра Gaia BH1 с массой в 10 солнечных. Также была найдена ещё одна чёрная дыра подобной массы — Gaia BH2 , которая расположена на удалении 3800 световых лет от Солнечной системы. Новое открытие затмевает предыдущие находки и делает его крайне интересным. Это стало моментом регистрации сильнейшего в истории наблюдений гамма-всплеска, который получил индекс GRB 221009A и официальное прозвище BOAT английская аббревиатура от «ярчайший за всё время».
Событие оказалось настолько ярким, что на месяцы затмило послесвечение, по которому можно было определить его источник. Но теперь эта тайна раскрыта. Источник изображения: IHEP Группа американских астрономов из Северо-Западного университета Чикаго в сегодняшнем номере журнала Nature Astronomy опубликовала статью, в которой сообщила о происхождении всплеска BOAT и о процессах, его сопровождавших, что также стало открытием. Учёные смогли приступить к поискам источника только полгода спустя после регистрации всплеска. До этого высокоэнергичные фотоны гамма-излучения буквально слепили все направленные на потенциальный объект излучения датчики. Следует сказать, что учёные не сильно удивились, когда обнаружили на месте «преступления» останки сверхновой.
Взрывы сверхновых — это один из вероятных источников гамма-всплесков. Интересно здесь то, что взорвалась, в общем-то, рядовая сверхновая, а не нечто рекордное по своему масштабу, как можно было бы ожидать. Другое дело, что гамма-излучение, возникшее в результате взрыва, оказалось очень сильно сфокусированным. Именно эта концентрация, да ещё направленная в сторону Земли, привела к столь яркому эффекту. Такое может происходить не чаще одного раза в 10 тыс. Учёные считают, что предельная фокусировка гамма-лучей произошла по причине высокой скорости вращения звезды перед взрывом.
В теории такие процессы могут вести к образованию наиболее тяжёлых металлов во Вселенной. Считается, что в звёздах в обычных условиях не могут быть синтезированы вещества тяжелее железа. Но в ряде экстремальных процессов, например, подогреваемые интенсивным гамма-всплеском, могут появиться и более тяжёлые элементы, включая золото и платину. Обратив свой взор к месту рождения события BOAT, учёные начали поиск золота и платины. Помог им в этом спектрометр космического телескопа «Джеймс Уэбб». Ни золота, ни платины в результате обнаружить на месте взрыва сверхновой не удалось.
Это позволяет отодвинуть в сторону теорию о GBR-канале, как катализаторе синтеза тяжёлых элементов. В то же время это лишь повод обнаружить больше похожих событий и набрать достаточно данных либо для полного опровержения такой возможности, либо для создания списка исключений. В любом случае, изучение события BOAT дало целый спектр данных, чтобы учёным было чем занять свои головы в поиске ответов на загадки Вселенной. Сегодня опубликованы данные первого года наблюдений, и они оказались интригующими. Это ещё не доказательство открытия, а только намёк на то, что основную на сегодня космологическую модель эволюции Вселенной, возможно, потребуется в корне изменить. 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.
М теория вселенной для чайников. Теория струн
Есть и другой «небольшой бонус» — это будет «теория всего»: элегантное универсальное уравнение, объясняющее устройство мира, ключ к пониманию Вселенной, о котором так мечтают ученые. Именно законы Вселенной определяют то, что с нами происходит в жизни. Расширение Вселенной может быть вызвано загадочной формой материи, называемой «нечастицами», которая не подчиняется законам физики. "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.
Новая «теория всего» предполагает, что наша Вселенная может быть похожа на голограмму
| М теория вселенной для чайников. Теория струн | Именно законы Вселенной определяют то, что с нами происходит в жизни. |
| Тёмная вселенная - это конец? М-теория. Теория струн. | 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. |
Большой взрыв или вечный отскок : новые открытия меняют начало нашей Вселенной
Слабость гравитации наконец-то получило свое объяснение, но только с введением параллельной Вселенной. Физики ринулись изучать 11-ое измерение, пытаясь решить застарелые проблемы, и каждый раз для хорошего объяснения нужна была еще одна параллельная Вселенная. Куда бы они не взглянули, они находили все новые и новые Вселенные. Некоторые принимали форму трехмерных мембран, как наша Вселенная, другие походили на пленки энергии, затем появились цилиндрические и даже витые мембраны. Каждая мембрана, возможно, была другой Вселенной. Некоторые Вселенные могут быть очень похожи на нашу, но там нас может и не быть.
Оставалось выяснить смысл, мешающий сингулярности в начале Большого Взрыва. М-теория должна была вот-вот дать приемлемый ответ. Берт выдвинул идею о том, что мембраны движутся в 11-ом измерении как гигантские турбулентные волны. И для них мало места, значит они сталкиваются… а что будет, если они столкнутся? На конференции в Кембридже пионеры М-теории собрались обсудить последствия М-теории.
Его видение 11-ого измерения воодушевило физиков и привлекло внимание космологов, главной проблемой которых, как известно, является проблема объяснения сингулярности. Им выдался часок, сидя в вагоне, обсудить все идеи. Три физика, один поезд, и самый большой секрет Вселенной — что вызвало Большой Взрыв? Они играли ассоциациями. Постепенно они поняли, как возможно из этих столкновений получить все эффекты ранней Вселенной.
Когда Вселенные сталкиваются — можно получить Большой Взрыв. Но как подобное столкновение стало причиной мира, в котором мы живем. Наша Вселенная состоит из звезд, галактик, квазаров. Нужно было объяснить, как из столкновения параллельных Вселенных создаются эти скопления вещества. Можно ли это сделать с помощью М-теории?
Была тенденция считать, что мембрана — это гладкие плоские листы геометрической плоскости, но ученым стало ясно, что эта картина не верна — не могут они быть гладкими, они должны покрываться рябью. Когда эти мембраны сталкиваются, должна появляться рябь. К тому же они бьют друг друга не точно в одно и то же время и в одно и то же место, а фактически, они бьют друг друга в разных точках и в разное время. Ученые считают, что при столкновении они превращают рябь в настоящее вещество. Эта рябь и создала вещество после Большого Взрыва.
Наконец, они нашли полное объяснение появления нашей Вселенной. Возможно ли создать новую Вселенную в лаборатории? Получится это или нет, никто из ученых наверняка не знает. Но похоже, может получиться.
Но так же есть вероятность, что в одном сферическом бутоне, проявить гравитационно, могут все субатомы из скопление галактик, то есть каждый субатом на своей сферической орбите бутона. Через бутоны мембран, пространство вселенной, изнутри выворачивается, увлекая этим движением, галактики, свет, со временем все будет в обратном направлении, собирая их остатки, внутри, вместе для большого взрыва и одновременно "кроме темной материи" сброса в наружу.
Если, бутоны мембран, свободно, разворачиваются - это тёмная энергия. Если у бутонов мембран, приостановлено частицами, разворачивание - это чёрные дыры. Предположим что пространство вселенной, выворачивается изнутри, как "карман или рукав", мы, это, "снаружи", наблюдаем, как ускоренное расширения вселенной.
Считается также, что в первые минуты существования Вселенной частицы начали собираться в первые протоны и нейтроны. Это был процесс, известный как нуклеосинтез Большого взрыва - столп современной космологии, поскольку легшие в его основу расчеты точно предсказывают количество водорода и гелия в космосе.
Однако в последние годы было проведено немало исследований загадочной темной материи. Экспериментально подтвердить ее существование не удалось. Но косвенные данные и компьютерное моделирование указывают на то, что темная материя, являющаяся невидимой формой материи, не просто существует, а занимает подавляющую часть общей массы в космосе. Стандартная теория гласит, что Большой взрыв каким-то образом создал темную материю, после чего она просто "болтается" в космосе, никак и ни с чем не взаимодействуя. В новом исследовании предложена теория о том, что эпоха инфляции и нуклеосинтеза Большого взрыва не была одинокой, а темная материя появилась и развивалась по совершенно отдельному сценарию.
В основе ее лежит теория отдельных пучков энергии, называемых квантами. В отличие от теории относительности, квантовая теория утверждает, что вычислить можно только вероятность событий, так что мы никогда точно не узнаем, где находится электрон. В этих двух теориях все различно — математические подходы, физические принципы и области применения. Струнная теория и М-теория представляют радикально новый подход к общей теории относительности. В то время как Эйнштейн создавал свою общую теорию относительности исходя из концепции искривленного пространства-времени, струнная теория и М-теория основаны на концепции протяженного объекта, такого, как струна или мембрана, движущегося в суперсимметричном пространстве. В конечном итоге может оказаться возможным связать эти две картины между собой, но ясное понимание в этом вопросе еще учеными не достигнуто. М-теория - самая общая симметричная теория гравитации. М-теория является единственным кандидатом на законченную теорию Вселенной.
Если это окончательно - и это еще надо ученым доказать - то М-теория будет моделью Вселенной, которая создает сама себя. Напротив, М-теория предсказывает существование огромного множества вселенных, созданных буквально из ничего. Их создание не требовало вмешательства какого-либо сверхъестественного существа или Бога. Скорее, эти множественные вселенные возникли естественным образом, как следствие физических законов. Они являются научным предположением. Каждая Вселенная имеет множество предысторий и множество возможных будущих состояний, то есть времена подобные настоящему, спустя долгий срок после их возникновения.
Теория мультивселенной на доступном языке
Вселенная обладает определенным количеством энергии, но, когда эта энергия будет израсходована, согласно теории, Вселенная станет постепенно замедляться. Об основных теориях смерти Вселенной рассказал главный научный сотрудник института ядерных исследований Дмитрий Горбунов. Молодой астроном Эдвин Хаббл навсегда изменил представление о Вселенной. гравитационные волны и их практическое применение.
Новая модель Вселенной
В теории, предложенной профессором Влатко Ведрал (Vlatko Vedral)из Оксфорда, основным компонентом Вселенной является не материя и не энергия, а "бит" – самая крошечная единица информации, который используется в компьютере. 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. 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). Английский физик Мелвин Вопсон заявил, что его новое исследование может подтвердить популярную теорию симуляционной Вселенной. Теория Большого взрыва по-прежнему является доминирующей космологической моделью, объясняющей происхождения Вселенной.