Международная команда физиков по итогам нового исследования предложила расширенную теорию о рождении Вселенной. А в теории человек мог бы переместиться в другую Вселенную, если бы она существовала? Оппонент этой теории астроном Фред Хойл в 1949 году назвал ее пренебрежительно «Большим взрывом» (Big Bang), однако определение закрепилось в науке.
Законы энергии Вселенной: как работает энергия в нашем мире — 11 главных законов
В этой статье я максимально простым языком изложу 8 самых фундаментальных законов Вселенной. Об основных теориях смерти Вселенной рассказал главный научный сотрудник института ядерных исследований Дмитрий Горбунов. В 1983 году физики Стивен Хокинг и Джеймс Хартл выпустили научную работу, посвященную новой теории возникновения Вселенной. Вселенная обладает определенным количеством энергии, но, когда эта энергия будет израсходована, согласно теории, Вселенная станет постепенно замедляться. Своё видение устройства мироздания и как выглядит модель Вселенной, рассказывает известный российский учёный Плыкин В.Д.
Теории происхождения Вселенной и ее модели
и новая теория квантовой гравитации показывает, как это возможно. AdS/CFT даёт полное определение М-теории для особого случая геометрии пространства-времени AdS, наполненного отрицательной энергией, заставляющей его искривляться не так, как наша Вселенная. Эта система — факт биографии вселенной, но общая теория относительности вынуждена с этим фактом считаться — для этой системы уравнения общей теории относительности выглядят несравненно проще, и их решения интерпретируются однозначно. Сознание человека прочно связано со Вселенной. Как это?Можно сказать, что способность фокусировать мысли на цели, анализировать поступающую информацию и делать выбор, является по своей. Эта система — факт биографии вселенной, но общая теория относительности вынуждена с этим фактом считаться — для этой системы уравнения общей теории относительности выглядят несравненно проще, и их решения интерпретируются однозначно. Теория вселенной воздушного шара предполагает, что некоторые части вновь образованной Вселенной перестали расширяться вскоре после Большого Взрыва.
М теория вселенной для чайников. Теория струн
| Создание М-теории | Результаты нового исследования, опубликованного в Classical and Quantum Gravity, позволяют предположить, что теория о расширении Вселенной может быть ошибочной. |
| М-теория — теория всего? Существование параллельных Вселенных. | Space light | Молодой астроном Эдвин Хаббл навсегда изменил представление о Вселенной. |
Введение в M-теорию
| Большой взрыв или вечный отскок : новые открытия меняют начало нашей Вселенной | | 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. |
| Законы энергии Вселенной: как работает энергия в нашем мире — 11 главных законов | Английский физик Мелвин Вопсон заявил, что его новое исследование может подтвердить популярную теорию симуляционной Вселенной. |
| Телескоп «Хаббл» отметил 34-ю годовщину работы красочным изображением туманности Гантель | Вселенная «для чайников». |
Введение в M-теорию
исследование, россия, подкасты риа новости, вселенная, наука, квантовая теория, аудио, физика. гравитационные волны и их практическое применение. Судьба Вселенной сильно зависит от фактора неизвестного значения — Ω, меры плотности материи и энергии во всем космосе.
Строение и развитие Вселенной для «чайника»
Тщательная классификация показала существование пяти различных последовательных теорий струн, и было непонятно, почему природа должна выбирать одну из пяти. И здесь в игру вступает М-теория. Во время второй революции струн в 1995 году физики предположили, что пять последовательных теорий струн на деле являются разными лицами уникальной теории, которая существует в одиннадцати пространственно-временных измерениях и называется М-теорией. Она включает каждую струнную теорию различных физических контекстов, при этом оставаясь рабочей для всех. Эта невероятно увлекательная картина привела большинство теоретических физиков к идее, что М-теория станет теорией всего — и она также математически более последовательна, чем все остальные предлагаемые теории. Как бы то ни было, пока что М-теория не смогла произвести прогнозы, которые могут быть проверены экспериментально. Суперсимметрия в настоящее время тестируется на Большом адронном коллайдере. Если бы ученые смогли найти признаки существования суперпартнеров, это окончательно укрепило бы позиции М-теории. Но современная теоретическая физика пока не в состоянии дать проверяемые прогнозы, а экспериментальная не может представить для этой проверки эксперименты. Большинство великих физиков и космологов одержимы желанием найти это прекрасное и простое описание мира, которое могло бы объяснить все.
И хотя мы пока далеки от этого, без гениальных и творческих людей вроде Хокинга это было бы и вовсе невозможно.
Это и есть концепция сохранения энергии, которая проложила путь к первому закону термодинамики. В 1850-х годах он представил изложение Второго закона термодинамики применительно к тепловому насосу. Заявление Клаузиуса подчеркивало тот факт, что невозможно построить устройство, работающее по циклу и не производящее никакого другого эффекта, кроме передачи тепла от более холодного тела к более горячему. В 1860-х годах он придумал слово "энтропия" от греческого слова, означающего превращение, или поворотный пункт, для обозначения необратимой потери тепла. Он описал ее как функцию состояния в термодинамическом цикле, в частности в цикле Карно, теоретическом цикле, предложенном сыном Лазаря Карно, Сади Карно. В 1870-х годах австрийский физик и философ Людвиг Больцман переосмыслил и адаптировал определение энтропии к статистической механике. Ближе к тому, что подразумевает этот термин сейчас, он описывает энтропию как измерение всех возможных микро-состояний в системе, макроскопическое состояние которой было изучено. Как могут измениться все наблюдаемые свойства системы?
Сколькими способами? Эти вопросы охватывают понятие беспорядка, которое лежит в основе одного из понятий энтропии. Находится ли Вселенная в состоянии энтропии? Еще в 19 веке Рудолф Клаузиус вывел, что энергия Вселенной постоянна, а ее энтропия имеет тенденцию к увеличению с течением времени. Согласно наиболее широко принятой модели возникновения Вселенной, все пространство и время были созданы в результате Большого взрыва - события, произошедшего примерно 13,8 миллиарда лет назад. Согласно теории, до этого Вселенная была очень крошечной, очень горячей, плотной точкой, похожей на сингулярность, из которой возникло все, что мы видим вокруг себя. Конечно, для этого должно было произойти огромное количество процессов связанных с изменением энтропии. Однако если мы подумаем о непрерывном увеличении энтропии, которое происходило на протяжении всех этих лет, то сможем сделать вывод, что энтропия Вселенной сейчас должна быть намного больше. На самом деле, согласно расчетам, энтропия Вселенной сегодня примерно в квадриллион раз больше, чем во время Большого взрыва. По мнению некоторых космологов, это можно объяснить с помощью идеи о существовании энтропии времени.
Поскольку второй закон термодинамики гласит, что энтропия изолированной системы может увеличиваться, но не уменьшаться, энтропия требует определенного направления времени, иногда называемого осью времени. Таким образом, измерение энтропии - это способ отличить прошлое от будущего. Почему энтропия Вселенной растет? Энтропия Вселенной будет продолжать расти, но что именно приводит к этому росту? Остаточные уровни излучения после Большого взрыва, ядерный синтез в звездах... Существует множество процессов, которые поддерживают поток энергии, но считается, что основной вклад в это вносят черные дыры из-за огромного количества частиц, которые они содержат. Черные дыры обладают огромной концентрацией массы, которая обеспечивает им исключительно сильное гравитационное поле.
С развитием науки, которое особенно ускорилось в XX веке, у нас вышло получить ответы на столетиями казавшиеся неразрешимыми вопросы. Но множество тайн пока так и остаются неразгаданными: ученые со всего мира предлагают теории, стараясь объяснить устройство мироздания.
Ниже несколько безумных предположений, которые тем не менее могут оказаться правдивыми. Теория относительности ошибочна? Различные теории о функционировании Вселенной зачастую зависят от понимания гравитации — единственной силы в физике, воздействующей на материю в весьма серьезных масштабах. Правда, одной гравитацией объяснить определенные астрономические наблюдения в последние десятилетия получается не всегда. Так, например, если измерить скорость звезд на окраинах галактики, выяснится: они двигаются слишком быстро, чтобы суметь оставаться на орбитах если к центру галактики их притягивает только одна гравитация. Аналогично скопления галактик, вероятно, удерживаются вместе более мощной силой по сравнению с той, которую можно объяснить «гравитацией видимой материи». Существует два возможных решения. Стандартная версия, которую предпочитает большинство ученых, заключается в том, что Вселенная содержит невидимую «темную материю», которая обеспечивает недостающую гравитацию. Загвоздка, впрочем, тоже есть.
Несмотря на распространенность и принятие концепции основной в 1980-х годах , пресловутую «темную материю» ни разу за всю историю не получалось обнаружить. Ее открыли теоретические физики, после чего несколько десятилетий шли исследования по уточнению характеристик. Второй вариант заключается в том, что теория гравитации неверна и ее стоит заменить чем-то другим. Например, так называемой модифицированной ньютоновской динамикой MOND. Эта гипотеза предлагает изменение в законе тяготения Ньютона и объясняет вращение галактик без привлечения упомянутой выше темной материи.
Так, звезда LMC 119 содержит заметно меньше углерода и железа, чем аналогичные звёзды нашей галактики. Нам придётся провести дальнейшие исследования, но это говорит о том, что существуют различия от области к области», — говорят учёные. В подобном учёные подозревают одну из каждой дюжины изученных двойных систем.
Всего исследователи изучили 91 систему из звёзд-близнецов и пришли к выводу, что нестабильность орбит планетарных систем распространена во Вселенной сильнее, чем считалось. Это означает, что химический состав звёзд должен быть одинаковым, что покажет спектральный анализ каждой из них. Если в составе спектра той или иной звезды будут присутствовать нехарактерные элементы, в частности, настоящие металлы, а не просто всё, что тяжелее гелия, то следует сделать вывод, что звезда закусила планетой из собственной системы. По мнению исследователей, это надёжный признак случая, когда планета поглощена родной звездой. Отметим, учёные не стали делать выборку из звёздных систем с большим количеством звёзд, в системах которых нестабильность планетарных орбит будет ещё сильнее, в чём можно убедиться при ознакомлении с произведением «Задача трёх тел» китайского писателя Лю Цысиня. Замеченная нестабильность в двойных системах, которая привела к срыву с орбит местных планетарных тел и так, как выяснилось, встречается достаточно часто, чтобы это вызвало беспокойство о жизни во Вселенной. До этого учёные считали, что орбиты планет могут оставаться нестабильными в первые 100 млн лет образования звёздных систем. Пока всё утрясётся, многое может пойти не так.
Однако все наблюдаемые пары звёзд в работе австралийцев были возрастом в несколько миллиардов лет, что исключает влияние на их химический состав событий первых сотен миллионов лет развития планетарных систем. Иными словами, местный апокалипсис произошёл в зрелых системах с полностью сформированными и геологически развитыми планетами. В те времена и галактику обнаружить — это редкая удача, а увидеть пару сливающихся галактик — это вообще за пределами понимания. Открытие сразу задало загадку. Судя по изображению, это должны были быть молодые звёзды возрастом около 20 млн лет. Спектральный анализ с помощью прибора «Уэбба» NIRSpec показал, что возраст звёзд составляет 120 млн лет плюс-минус 20 млн. Дальнейшее изучение объекта позволило сделать вывод, что ничего удивительного в таком сочетании нет. На изображении предстали две сливающиеся галактики: одна молодая и одна массивная старая.
О событии слияния также говорит тот факт, что на изображении виден приливной хвост. При слиянии галактик выброс вещества и даже отдельных звёзд в виде хвоста или шлейфа — это обычное явление. Необычным это событие делает то, что, по крайней мере, у одной из галактик не было достаточного времени на развитие, как мы себе это представляли до появления «Уэбба». Новые наблюдения свидетельствуют о быстром и эффективном накоплении массы и металлов сразу после Большого взрыва в результате слияний, наглядно демонстрируя, что в ранние времена существовали массивные галактики с несколькими миллиардами звезд. Данных для пересмотра базовых теорий всё ещё мало, но база растёт и, похоже, к концу десятилетия у нас будет заметно дополненная и даже местами изменённая теория эволюции Вселенной. Источник изображения: ESA Скорость расширения Вселенной известна как постоянная Хаббла, однако между ней и предсказанным на основе послесвечения Большого взрыва значением наблюдается расхождение, называемое «напряжённостью Хаббла». Тем не менее, «Джеймс Уэбб» подтвердил правильность измерений телескопа «Хаббл». До запуска «Хаббла» в 1990 году наблюдения с земных телескопов давали огромные погрешности, и в зависимости от них возраст Вселенной оценивался от 10 до 20 миллиардов лет.
Этого удалось добиться уточнением шкалы астрономических расстояний посредством наблюдения за цефеидами. Однако данные «Хаббла» расходились с другими измерениями, указывающими на то, что сразу после Большого взрыва Вселенная расширялась быстрее. Предполагалось, что в данные с «Хаббла» закралась ошибка или же погрешность измерений. Однако наблюдения посредством телескопа «Джеймс Уэбб» указывают, что ошибки не было. В надежде снять «напряжённость Хаббла», некоторые ученые предположили, что ошибки в измерениях могут расти и становиться заметными по мере того, как мы будем заглядывать все глубже во Вселенную. В итоге с помощью «Уэбба» были проведены дополнительные наблюдения за объектами, которые являются важнейшими космическими маркерами, известными как переменные звезды Цефеиды, которые теперь можно соотнести с данными Хаббла. В итоге хаббловская напряжённость остаётся для учёных загадкой. Джеймса Уэбба открыли человечеству окно в не известную ранее эпоху младенчества Вселенной.
Все предыдущие наблюдения позволили создать определённые модели эволюции звёзд и галактик. Сейчас «Уэбб» разрушает эти представления, о чём лишний раз напоминает новое открытие — телескоп заметил чрезвычайно быстрое затухание звездообразования в галактике, существовавшей всего через 700 млн лет после Большого взрыва. Тем удивительнее было открыть галактику на рубеже 700 млн лет после Большого взрыва с полностью и, по-видимому, навсегда угасшим звездообразованием. К такому результату могли привести два наиболее вероятных процесса: во-первых, в центре галактики могла образоваться сверхмассивная чёрная дыра, которая своим излучением вынесла бы вещество из галактики-хозяина и, во-вторых, звёзды могли эволюционировать настолько быстро, что израсходовали бы весь запас вещества, после чего процесс замер. Обычно ожидается, что активность звездообразования в галактиках снижается постепенно. Исходя из полученных «Уэббом» данных, эта галактика пережила короткий всплеск звездообразования между 30 и 90 млн лет и прекратила образовывать звёзды за 10—20 млн лет до того момента, как её обнаружил «Уэбб». Теория допускает остановку звездообразования и длительный период затишья, но потом оно обычно возобновляется в том или ином виде звёзды взрываются и из останков образуются новые , чего в данном случае учёные не наблюдают, и это ставит их в тупик. Работа позволила взглянуть как будто бы на Солнечную систему 4,5 млрд лет назад и понять, как и откуда на Земле могла появиться вода в том объёме, в котором мы её видим вокруг себя.
Распредление водяного пара в протопланетном диске в данных ALMA. Facchini Существует несколько гипотез появления воды на Земле, а значит, и необходимого компонента для зарождения биологической жизни на нашей планете. Вода могла появиться вместе с образованием планетарного тела, её могли занести на Землю астероиды и кометы, либо сработали оба источника. Пристальное изучение молодой звезды HL Тельца на удалении 450 световых лет от нас приоткрывает завесу тайны над происхождением воды на нашей и других планетах во Вселенной. Изучение относительно холодного протопланетного диска вокруг звезды возрастом около одного миллиарда лет и массой около 2,1 солнечных показало, что в пределах семи астрономических единиц присутствует достаточно много водяного пара, температура которого постепенно снижается по мере удаления от звезды. Расчёты и данные измерений на двух длинах волн показали, что в области протопланетного диска находится воды примерно в 3,7 раз больше, чем во всех земных океанах. Более того, водяной пар обнаружен также в зазоре между двумя широкими областями протопланетного диска между кольцами. Такие зазоры обычно образуют зародыши планет, сметающие всё на своём орбитальном пути или прибирающие к рукам в процессе формирования будущей планеты.
Проделанная работа однозначно указывает, что вода изначально в избытке присутствует в протопланетном диске. Это не опция, а распространённое явление, что позволяет надеяться, что планет земного типа с появившейся там биологической жизнью во Вселенной всё же больше одной. Вся мощь «Уэбба» или «Хаббла» неспособна передать красоту космоса без данных в рентгеновском, радиочастотном и ультрафиолетовом диапазоне.
Стивен Хокинг надеялся, что M-теория объяснит Вселенную. Что это за теория?
Об основных теориях смерти Вселенной рассказал главный научный сотрудник института ядерных исследований Дмитрий Горбунов. Конечно, это описание Мироздания является очень упрощённым, можно сказать, что это – «Мироздание для чайников», которыми мы все с вами пока ещё являемся. Сам Эйнштейн выдвинул теорию статической Вселенной, она подверглась критике и была потом практически забыта. Несмотря на то, что Вселенная хорошо описывается четырехмерным пространством-временем, есть несколько причин, по которым физики рассматривают теории в других измерениях. это увлекательная концепция, объединяющая различные теории, такие как струнная теория и супергравитация, чтобы понять природу Вселенной на самом глубоком уровне.
10 самых загадочных и необъяснимых тайн Вселенной
| Другая Вселенная: Астрофизики взбудоражены неожиданным открытием | это увлекательная концепция, объединяющая различные теории, такие как струнная теория и супергравитация, чтобы понять природу Вселенной на самом глубоком уровне. |
| Строение и развитие Вселенной для «чайника» | Теория струн вселенной – способ представления пространства вселенной, состоящей из неких нитей, которые и называют струнами и бранами. |
| 60 удивительных фактов о Вселенной, которые вы должны знать | исследование, россия, подкасты риа новости, вселенная, наука, квантовая теория, аудио, физика. |
| М теория вселенной для чайников. Теория струн | Согласно наиболее популярной теории эволюции Вселенной, смерть последней будет холодной. |. |
Вселенная: что это такое, описание, строение, происхождение, фото и видео
Согласно наиболее популярной теории эволюции Вселенной, смерть последней будет холодной. |. Физик Макс Тегмарк о методах объяснения Вселенной, открытиях звезд и математических свойствах электронов. Об основных теориях смерти Вселенной рассказал главный научный сотрудник института ядерных исследований Дмитрий Горбунов. и новая теория квантовой гравитации показывает, как это возможно. Об основных теориях смерти Вселенной рассказал главный научный сотрудник института ядерных исследований Дмитрий Горбунов. Несмотря на то, что Вселенная хорошо описывается четырехмерным пространством-временем, есть несколько причин, по которым физики рассматривают теории в других измерениях.
Теория причинных множеств.
- Законы энергии Вселенной: как работает энергия в нашем мире — 11 главных законов
- Параллельная Вселенная: существует ли она, теории | РБК Тренды
- Публикация: М-теория – модель Вселенной
- По новой гипотезе, расширение Вселенной - иллюзия
Концепция развивается
- М теория вселенной для чайников. Вначале был миф
- «В начале было ничто»: как возникла Вселенная и какое будущее нас ожидает — T&P
- Секрет № 2. Мы не единственные
- Публикация: М-теория – модель Вселенной
М-теория – модель Вселенной
Обычно космологи пытаются преодолеть это затруднение, предложив новую частицу или физическую силу, но ученые из Университета Женевы решили пойти другим путем. Что умеют программные роботы «В этой работе мы надели новые очки, чтобы взглянуть на космос и его нераскрытые тайны, и предприняли математическую трансформацию физических законов, которые им управляют», — сказал изданию Life Science физик-теоретик Лукас Ломбризье, автор статьи. Согласно его интерпретации, Вселенная не расширяется, а остается плоской и статичной, как думал некогда Эйнштейн. Эффекты, которые мы наблюдаем и которые выглядят для нас как расширение, объясняются эволюцией масс частиц, таких как протоны и электроны.
В предложенной картине мира частицы возникают из поля, пронзающего пространство-время. Космологическая постоянная задана массой этого поля, а поскольку оно колеблется, массы частиц тоже меняются. Космологическая постоянная меняется со временем, но по другой причине — из-за изменения массы частиц во времени, а не из-за расширения Вселенной.
Что такое расширение Вселенной? Согласно общепринятой теории, Вселенная родилась вместе с Большим взрывом и выглядела как очень горячая и плотная точка. Спустя невообразимо малые доли доли секунды, началось расширение Вселенной или инфляция. Само пространство расширялось быстрее скорости света. За этот период Вселенная выросла в размерах по крайней мере в 90 раз.
По мере расширения пространства она охлаждалась и формировалась материя. Через секунду после Большого взрыва она была заполнена нейтронами, протонами, электронами, антиэлектронами, фотонами и нейтрино. На этом изображении всего неба показана зарождающаяся Вселенная. Оно показывает температурные колебания возрастом 13,7 млрд лет. Изображение предоставлено НАСА Примерно через 380 000 лет после Большого взрыва материя достаточно остыла для образования атомов в эпоху рекомбинации, что привело к образованию прозрачного, электрически нейтрального газа.
Однако после этого момента Вселенная погрузилась во тьму, так как еще не образовались ни звезды, ни какие-либо другие яркие объекты. Примерно через 400 млн лет Вселенная начала выходить из космических темных веков в эпоху реионизации.
Нам рассказывали о протонах, нейтронах и электронах, о том, что они являются строительными блоками всей материи, но ученые обнаружили, что на занятиях уделяли внимание далеко не всему, что есть во Вселенной.
Оказывается, того, что состоит не из атомов, в 10 раз больше видимой материи нашей Вселенной. Хотя точные значения, естественно, колеблются. Особенно если добавить к числу звезд планеты, кометы и все, что «плавает» в космическом пространстве.
А потом вы обнаруживаете, что наш Млечный Путь — всего лишь одна галактика во Вселенной, заполненной миллиардами и миллиардами других галактик. И в каждой из этих галактик есть планеты и звезды, примерно похожие на наши… В этот момент приходит осознание, что Вселенная — действительно большое место. И когда мы наивно полагаем, что можем видеть все ее составляющие, выясняется, что видимая часть Вселенной — лишь крошечный пазл всей космической картины.
Что такое темная материя? Но в мире науки все намного сложнее и более размыто. Темная материя ведет себя не так, как обычная материя , к которой привыкли ученые.
Она не излучает свет, более того — она его не отражает и не поглощает.
Если Вы не уверены, вы можете попробовать прочитать роман Флатландия: роман про множество измерений Эдвина Эббота, в котором персонажи вынуждены жить в двух пространственных измерениях и не в состоянии понять, что есть третье. М-теория Но была одна остающаяся насущная проблема, которая беспокоила физиков-теоретиков в то время. Тщательная классификация показала существование пяти различных последовательных теорий струн, и было неясно, почему природа выберает одну из пяти. Тогда в игру вошла М-теория.
Во время второй струнной революции, в 1995 году, физики предложили, что пять последовательных струнных теорий были фактически только разными гранями одной уникальной теории, которая живет в одиннадцати измерениях пространства-времени и известна как М-теория. Она включает в себя каждую из теорий струн в разных физических контекстах, но по-прежнему действительна для всех из них. Эта чрезвычайно увлекательная картина заставила большинство физиков-теоретиков поверить в М-теорию как теорию всего — она также более математически последовательна, чем другие теории-кандидаты. Тем не менее, до сих пор M-теория боролась за создание прогнозов, которые могут быть проверены экспериментами. Суперсимметрия в настоящее время проходит испытания на большом Адронном коллайдере.
Если ученые найдут доказательства суперпартнеров, это в конечном итоге усилит М-теорию. Но для нынешних физиков-теоретиков по-прежнему остается проблемой находить проверяемые предсказания, а для физиков-экспериментаторов — ставить эксперименты для их проверки. Большинство великих физиков и космологов руководствуется страстью найти это красивое, простое описание мира, которое может все объяснить. И хотя мы еще не совсем там, у нас не было бы шанса без острых, творческих умов таких людей, как Стивен Хокинг.