РИА Новости, 19.07.2023. создать единую теорию поля или, попросту говоря, теорию всего, т.е. такую теорию, которая бы на фундаментальном уровне могла объяснить сущность мироздания и законы Вселенной. Все Теории Происхождения Вселенной Или Инфляционная Вселенная. Ахмедов Э. Современное Представление О Вселенной: Теория Струн И М-Теория. это увлекательная концепция, объединяющая различные теории, такие как струнная теория и супергравитация, чтобы понять природу Вселенной на самом глубоком уровне.
Законы энергии Вселенной: как работает энергия в нашем мире — 11 главных законов
Есть и другой «небольшой бонус» — это будет «теория всего»: элегантное универсальное уравнение, объясняющее устройство мира, ключ к пониманию Вселенной, о котором так мечтают ученые. Приверженцов первой теории было намного больше, нежели второй, утверждающей, что всего во Вселенной 11 измерений. создать единую теорию поля или, попросту говоря, теорию всего, т.е. такую теорию, которая бы на фундаментальном уровне могла объяснить сущность мироздания и законы Вселенной. Вселенная, новости космоса, НЛО, а также непознанное на самом популярном сайте Наша Вселенная. Современное изучение эволюции Вселенной невозможно без согласования его с квантовой теорией. Теория вселенной воздушного шара предполагает, что некоторые части вновь образованной Вселенной перестали расширяться вскоре после Большого Взрыва.
Вселенная: что это такое, описание, строение, происхождение, фото и видео
Научные теории о том, что может находиться за пределами Вселенной основаны, как правило, на предположениях, выводах из известных физических законов и математических моделях. Теория струн вселенной – способ представления пространства вселенной, состоящей из неких нитей, которые и называют струнами и бранами. Все Теории Происхождения Вселенной Или Инфляционная Вселенная. Ахмедов Э. Современное Представление О Вселенной: Теория Струн И М-Теория. РИА Новости, 19.07.2023.
Белые дыры, мультивселенная и вечная симуляция. Безумные теории, объясняющие устройство Вселенной
Оппонент этой теории астроном Фред Хойл в 1949 году назвал ее пренебрежительно «Большим взрывом» (Big Bang), однако определение закрепилось в науке. Несмотря на то, что Вселенная хорошо описывается четырехмерным пространством-временем, есть несколько причин, по которым физики рассматривают теории в других измерениях. Согласно общепринятой теории относительности Вселенная включает в себя четыре измерения, среди которых длина, ширина, глубина и время.
Хокинг, математика и струны: три ключевых теории о параллельных мирах
Эти данные будут набираться и дополняться новыми наблюдениями, что позволит со временем создать стройную теорию эволюции объектов во Вселенной и её самой. Теория струн Теория струн – физическая теория, объединяющая квантовую механику и общую теорию относительности, и считающаяся главным кандидатом на роль теории квантовой гравитации. "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. Грохочущую “космическую басовую ноту” гравитационных волн, которые, как полагают, возникают в результате замедленного слияния сверхмассивных черных дыр по всей Вселенной, обнаружили астрономы. В 1983 году физики Стивен Хокинг и Джеймс Хартл выпустили научную работу, посвященную новой теории возникновения Вселенной.
Как наш разум связан со Вселенной и какие возможности открывает квантовая психология?
| Просто невероятно: как устроена Вселенная, почему желания сбываются и зачем смотреть «Матрицу» | "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. |
| Введение в M-теорию | Но опять же, возможно, слияние квантовой теории с теорией относительности даст нам лазейку и позволит Вселенной уцелеть. |
Хокинг, математика и струны: три ключевых теории о параллельных мирах
Согласно общепринятой теории относительности Вселенная включает в себя четыре измерения, среди которых длина, ширина, глубина и время. Оппонент этой теории астроном Фред Хойл в 1949 году назвал ее пренебрежительно «Большим взрывом» (Big Bang), однако определение закрепилось в науке. Судьба Вселенной сильно зависит от фактора неизвестного значения — Ω, меры плотности материи и энергии во всем космосе. Такое менее обширное понятие дает возможность для существования нашей теории о множественной вселенной. Несмотря на то, что Вселенная хорошо описывается четырехмерным пространством-временем, есть несколько причин, по которым физики рассматривают теории в других измерениях.
Сны о чём-то большем: Как ученые и мультивселенная подарили человечеству научное обоснование мечты
Этот вывод подтверждал невероятное допущение, что масса в галактиках распределена равномерно — плотность вещества одинакова и в регионах, где находится большинство видимых звёзд, и там, где звёзд мало. Позднее Рубин установила: чтобы теория соответствовала наблюдениям, темной материи в галактиках должно быть в шесть раз больше, чем видимого вещества. Что примечательно, она предпочла объяснить феномен через модифицированную механику Ньютона, а не через напрашивающуюся гипотезу о неизвестном виде субъядерных частиц, способных взаимодействовать с «нормальной» материей только посредством гравитации. Например, было выявлено её влияние на динамику системы двойных галактик и на формирование эллиптических галактик.
Позднее оказалось, что тёмная материя искривляет свет, как и любые массивные небесные тела, то есть её можно обнаружить с помощью эффекта гравитационного линзирования. За идею тёмной материи ухватились и космологи, когда не сумели выявить предсказанную теорией неоднородность в реликтовом излучении. Введение в модель тяжёлых частиц, которые не взаимодействуют с обычным веществом, но создают сильное гравитационное поле, позволило объяснить возникновение сложных галактических структур.
Хотя в начале 1990-х годов неоднородность реликтового излучения всё-таки была выявлена при участии орбитальной обсерватории COBE Cosmic Background Explorer , к тому времени в существовании тёмной материи уже никто не сомневался. Так что ей попытались найти место в теории формирования Вселенной — и, конечно, нашли. Реликтовое излучение — это «остывший» свет горячей плазмы, который перестал взаимодействовать с космической средой, когда возраст Вселенной составлял всего 380 тысяч лет.
В то время ее фоновая температура достигала 3000 К температура реликтового излучения сейчас — 2,7 К. Вещество тогда было распределено в основном равномерно, поэтому присутствие неоднородностей на карте реликтового излучения может очень много рассказать об эволюции нашего мира. Понятно, что обычная и тёмная материя по-разному взаимодействуют с реликтовым излучением.
Взаимодействие с ним обычной материи проявляется колебаниями в частотах акустического диапазона — они прекрасно видны на графиках, где показана зависимость температуры космической среды от плотности. Тёмная материя никак не влияет на температуру, но зато на два порядка «углубляет» гравитационные «колодцы». Анализ карты реликтового излучения показал, что в период «горячей» юности Вселенной соотношение масс тёмной материи и обычной равнялось пяти к одному.
Так что эта теория сама по себе служит ещё одним доказательством существования тяжёлых частиц, не взаимодействующих с веществом. Она же разрушает многочисленные модели, в которых тёмная материя ассоциируется с большими скоплениями астероидов, блуждающими планетами или погасшими звёздами, — ведь эта материя появилась раньше, чем даже примитивные галактики. Более того, если бы не тёмная материя, то, скорее всего, вещество всё ещё было бы достаточно равномерно распределено по космосу, не началось бы его «стягивание» в гравитационные «колодцы», не образовались бы звёзды, а за ними — протопланетные облака, планетные системы и так далее.
Ньютон для чайников Атомы самые маленькие частицы? Но благодаря этому ученому науке стало известно, что атом разделим и состоит из более мелких — субатомных частиц, которые сейчас известны нам как электроны. И хотя знание о разделимости атома истинно, однако атомная теория Томсона, созданная на основе этого знания, позже была опровергнута. Томсон предположил, что атом — положительно заряженная частица из набора электронов.
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. Если чуть упростить, то MOND — альтернатива для общей теории относительности. Ее изобрел Альберт Эйнштейн для объяснения принципов работы гравитации и существования темной материи, удерживающих их вместе. Но тут важно понимать: MOND стоит особняком от общепринятых теорий, подтверждение и опровержение которой ученые предлагают регулярно. Так, например, около года назад корейский исследователь проанализировал динамику тысяч двойных звезд и сумел отыскать в их ускорении отклонение от стандартной модели. При этом полученные значения согласуются с модифицированной ньютоновской динамикой. Поскольку ничто не способно покинуть черную дыру, ничто не должно иметь возможности проникнуть в белую».
Теги: Добавить метки Различные версии теории струн сегодня рассматриваются в качестве главных претендентов на звание всеобъемлющей универсальной теории, объясняющей природу всего сущего. А это - своего рода Священный Грааль физиков-теоретиков, занимающихся теорией элементарных частиц и космологии. Универсальная теория она же теория всего сущего содержит всего несколько уравнений, которые объединяют в себе всю совокупность человеческих знаний о характере взаимодействий и свойствах фундаментальных элементов материи, из которых построена Вселенная. Сегодня теорию струн удалось объединить с концепцией суперсимметрии, в результате чего родилась теория суперструн, и на сегодняшний день это максимум того, что удалось добиться в плане объединения теории всех четырех основных взаимодействий действующих в природе сил. Сама по себе теория суперсимметрии уже построена на основе априорной современной концепции , согласно которой любое дистанционное полевое взаимодействие обусловлено обменом частицами-носителями взаимодействия соответствующего рода между взаимодействующими частицами см. Стандартная модель. Для наглядности взаимодействующие частицы можно считать «кирпичиками» мироздания, а частицы-носители - цементом. Теория струн - направление математической физики, изучающее динамику не точечных частиц, как большинство разделов физики, а одномерных протяжённых объектов, то есть струн. В рамках стандартной модели в роли кирпичиков выступают кварки, а в роли носителей взаимодействия - калибровочные бозоны, которыми эти кварки обмениваются между собой. Теория же суперсимметрии идет еще дальше и утверждает, что и сами кварки и лептоны не фундаментальны: все они состоят из еще более тяжелых и не открытых экспериментально структур кирпичиков материи, скрепленных еще более прочным «цементом» сверхэнергетичных частиц-носителей взаимодействий, нежели кварки в составе адронов и бозонов. Естественно, в лабораторных условиях ни одно из предсказаний теории суперсимметрии до сих пор не проверено, однако гипотетические скрытые компоненты материального мира уже имеют названия - например, сэлектрон суперсимметричный напарник электрона , скварк и т. Существование этих частиц, однако, теориями такого рода предсказывается однозначно. Картину Вселенной, предлагаемую этими теориями, однако, достаточно легко представить себе наглядно. В масштабах порядка 10Е—35 м, то есть на 20 порядков меньше диаметра того же протона, в состав которого входят три связанных кварка, структура материи отличается от привычной нам даже на уровне элементарных частиц. На столь малых расстояниях и при столь высоких энергиях взаимодействий, что это и представить немыслимо материя превращается в серию полевых стоячих волн, подобных тем, что возбуждаются в струнах музыкальных инструментов. Подобно гитарной струне, в такой струне могут возбуждаться, помимо основного тона, множество обертонов или гармоник. Каждой гармонике соответствует собственное энергетическое состояние. Согласно принципу относительности см. Теория относительности , энергия и масса эквивалентны, а значит, чем выше частота гармонической волновой вибрации струны, тем выше его энергия, и тем выше масса наблюдаемой частицы. Однако, если стоячую волну в гитарной струне представить себе наглядно достаточно просто, стоячие волны, предлагаемые теорией суперструн наглядному представлению поддаются с трудом - дело в том, что колебания суперструн происходят в пространстве, имеющем 11 измерений. Мы привыкли к четырехмерному пространству, которое содержит три пространственных и одно временное измерение влево-вправо, вверх-вниз, вперед-назад, прошлое-будущее. В пространстве суперструн всё обстоит гораздо сложнее см. Физики-теоретики обходят скользкую проблему «лишних» пространственных измерений, утверждая, что они «скрадываются» или, научным языком выражаясь, «компактифицируются» и потому не наблюдаются при обычных энергиях. Совсем уже недавно теория струн получила дальнейшее развитие в виде теории многомерных мембран - по сути, это те же струны, но плоские. Как походя пошутил кто-то из ее авторов, мембраны отличаются от струн примерно тем же, чем лапша отличается от вермишели. Вот, пожалуй, и всё, что можно вкратце рассказать об одной из теорий, не без основания претендующих на сегодняшний день на звание универсальной теории Великого объединения всех силовых взаимодействий. Увы, и эта теория небезгрешна. Прежде всего, она до сих пор не приведена к строгому математическому виду по причине недостаточности математического аппарата для ее приведения в строгое внутреннее соответствие. Прошло уже 20 лет, как эта теория появилась на свет, а непротиворечиво согласовать одни ее аспекты и версии с другими так никому и не удалось. Еще неприятнее то, что никто из теоретиков, предлагающих теорию струн и, тем более суперструн до сих пор не предложил ни одного опыта, на котором эти теории можно было бы проверить лабораторно. Увы, боюсь, что до тех пор, пока они этого не сделают, вся их работа так и останется причудливой игрой фантазии и упражнениями в постижении эзотерических знаний за пределами основного русла естествознания. Изучение свойств чёрных дыр В 1996 г. В этой работе Строминджеру и Вафе удалось использовать теорию струн для нахождения микроскопических компонентов определенного класса чёрных дыр, а также для точного вычисления вкладов этих компонентов в энтропию. Работа была основана на применении нового метода, частично выходящего за рамки теории возмущений, которую использовали в 1980-х и в начале 1990-х гг. Результат работы в точности совпадал с предсказаниями Бекенштейна и Хокинга, сделанными более чем за двадцать лет до этого. Реальным процессам образования чёрных дыр Строминджер и Вафа противопоставили конструктивный подход. Они изменили точку зрения на образование чёрных дыр, показав, что их можно конструировать путем кропотливой сборки в один механизм точного набора бран, открытых во время второй суперструнной революции. Имея в руках все рычаги управления микроскопической конструкцией чёрной дыры , Строминджер и Вафа смогли вычислить число перестановок микроскопических компонентов чёрной дыры, при которых общие наблюдаемые характеристики, например масса и заряд, остаются неизменными. После этого они сравнили полученное число с площадью горизонта событий чёрной дыры - энтропией, предсказанной Бекенштейном и Хокингом, - и получили идеальное согласие. По крайней мере, для класса экстремальных чёрных дыр Строминджеру и Вафе удалось найти приложение теории струн для анализа микроскопических компонентов и точного вычисления соответствующей энтропии. Проблема, стоявшая перед физиками в течение четверти века, была решена. Для многих теоретиков это открытие было важным и убедительным аргументом в поддержку теории струн. Разработка теории струн до сих пор остается слишком грубой для прямого и точного сравнения с экспериментальными результатами, например, с результатами измерений масс кварка или электрона. Теория струн, тем не менее, дает первое фундаментальное обоснование давно открытого свойства чёрных дыр, невозможность объяснения которого многие годы тормозила исследования физиков, работавших с традиционными теориями. Даже Шелдон Глэшоу, Нобелевский лауреат по физике и убеждённый противник теории струн в 1980-е гг. Струнная космология Существует три основных пункта, в которых теория струн модифицирует стандартную космологическую модель. Во-первых, в духе современных исследований , всё более проясняющих ситуацию, из теории струн следует, что Вселенная должна иметь минимально допустимый размер. Этот вывод меняет представление о структуре Вселенной непосредственно в момент Большого взрыва, для которого в стандартной модели получается нулевой размер Вселенной. Во-вторых, понятие T-дуальности, то есть дуальности малых и больших радиусов в его тесной связи с существованием минимального размера в теории струн, имеет значение и в космологии. В-третьих, число пространственно-временных измерений в теории струн больше четырёх, поэтому космология должна описывать эволюцию всех этих измерений. Модель Бранденберга и Вафы В конце 1980-х гг. Роберт Бранденбергер и Кумрун Вафа сделали первые важные шаги к пониманию того, к каким изменениям в следствиях из стандартной космологической модели приведет использование теории струн. Они пришли к двум важным выводам. Во-первых, по мере движения назад к моменту Большого взрыва температура продолжает расти до момента, когда размеры Вселенной по всем направлениям сравняются с планковской длиной.
Загадочные «нечастицы» способны расколоть Вселенную
Но, изучив их, Вопсон понял, что этот показатель остается там постоянным или вовсе уменьшается. Каждый раз, когда мы видим что-то, чего не понимаем, то называем это случайным или даже паранормальным. Но это всего лишь наша неспособность объяснить процесс". Теперь же Вопсон опубликовал статью, в которой сделал новые выводы. Например, второй закон инфодинамики описывает поведение электронов в многоэлектронных атомах: они располагаются таким образом, чтобы свести к минимуму информационную энтропию. Вопсон также объясняет, почему во Вселенной преобладает симметрия. Все это подтверждает теорию, что мы живем в симуляции", — сделал выводы ученый.
У более далеких галактик красное смещение больше, чем у тех, что расположены ближе. Недавно ученые обнаружили свидетельства того, что расширение Вселенной протекает не с фиксированной скоростью, а все быстрее и быстрее. Это ускорение описывается космологической постоянной, точно рассчитать которую ученые пока не смогли, так как разные методы расчета дают отличающиеся результаты. 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.
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. Струнная революция Чтобы понять основную идею М-теории, нужно вернуться к 1970-м годам, когда ученые поняли, что вместо описания Вселенной, основанной на точечных частицах, вы можете описать ее в терминах крошечных колеблющихся струн трубок энергии. Этот новый образ мышления о фундаментальных составляющих природы оказался подходящим для решения многих теоретических проблем. Прежде всего, конкретное колебание струны можно интерпретировать как гравитон. И в отличие от стандартной теории гравитации теория струн может математически описывать свои взаимодействия, не получая странных бесконечностей. Таким образом, гравитация была наконец окончательно включена в единую структуру.
M-Theory - это название объединенной версии теории струн, предложенной в 1995 году физиком Эдвардом Виттеном. На момент выдвижения предложения существовало 5 вариантов теории струн, но Виттен выдвинул идею, что каждая из них является проявлением единой основной теории. Виттен и другие определили несколько форм двойственности между теориями, которые, вместе с определенными предположениями о природе вселенной, могут позволить им объединиться в одну единую теорию: М-теорию. Одним из основных компонентов М-теории является то, что она требовала добавления еще одного измерения к уже многочисленным дополнительным измерениям теории струн, чтобы можно было установить взаимосвязь между теориями. Вторая революция в теории струн В 1980-х и начале 1990-х годов теория струн достигла некоторой проблемы из-за изобилия. Применяя суперсимметрию к теории струн, к комбинированной теории суперструн, физики включая самого Виттена исследовали возможные структуры этих теорий, и в результате работы были показаны 5 различных версий теории суперструн. Дальнейшие исследования показали, что вы можете использовать определенные формы математических преобразований, называемые S-дуальностью и T-дуальностью, между различными версиями теории струн. Физики растерялись На конференции физиков по теории струн, состоявшейся в Университете Южной Калифорнии весной 1995 года, Эдвард Виттен выдвинул гипотезу о том, что к этим двойственностям следует относиться серьезно.