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. Теория струн Теория струн – физическая теория, объединяющая квантовую механику и общую теорию относительности, и считающаяся главным кандидатом на роль теории квантовой гравитации. 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.
Какой формы Вселенная?
- Теории о Вселенной, которые взорвут ваш мозг 💥
- «В начале было ничто»: как возникла Вселенная и какое будущее нас ожидает — T&P
- Вселенная не должна существовать никогда
- ТОП-10 необъяснимых загадок Земли
- Другая Вселенная: Астрофизики взбудоражены неожиданным открытием
2. Черные дыры
- Теория суперструн популярным языком для чайников
- MARC-запись (RUSMARC)
- М теория вселенной для чайников. Вначале был миф
- 1. Размер Вселенной
- Законы Вселенной
М теория вселенной для чайников. Теория струн
Теория Ньютона устарела, и на ее место пришла доказанная теория квантовой физики, что атомы состоят на 99,9% из чистой энергии, то есть весь мир – это энергия. дуальности и отождествления в рамках теории, которые позволяют свести ее к частным случаям известных теорий струн и, в конечном итоге, к физике, которую мы наблюдаем в нашей Вселенной. Виттен и стажёр Хофава обнаружили, что для теории E-гетеротической струны существует описание в терминах 11-мерной теории. гравитационные волны и их практическое применение. Теория суперструн, популярным языком, представляет вселенную как совокупность вибрирующих нитей энергии – струн. Речь о том, что, согласно общей теории относительности, вселенная включает в себя 4 измерения: длину, ширину, глубину и время.
Слишком много накопленного хаоса
- Вселенная «для чайников»
- Кто ввел понятие энтропии?
- Строение и развитие Вселенной для «чайника»: 1 комментарий
- Что еще почитать
Тёмная вселенная - это конец? М-теория. Теория струн.
В статье рассказывается о Вселенной, теориях ее происхождения, свойствах. 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. Согласно наиболее популярной теории эволюции Вселенной, смерть последней будет холодной. |. Оппонент этой теории астроном Фред Хойл в 1949 году назвал ее пренебрежительно «Большим взрывом» (Big Bang), однако определение закрепилось в науке. РИА Новости, 19.07.2023.
Новая теория Вселенной и психики
Верхние Малые Вселенные поднимаются на второй уровень Большой Вселенной и т. Второй ярус Малых Вселенных ограниченный меридианами шара Большой Вселенной. Скорость движения Малых Вселенных по центральной оси - меньше скорости, например, МВ, соприкасающейся точкой с оболочкой Большой Вселенной. Эти скорости уравниваются только на экваторе - нулевой широте Большой Вселенной. Таким образом, шаровой объём БВ в состоянии вместить объёмы МВ, которые образуются за период рождения-эволюции-смерти в точке Северного полюса БВ. Теперь легко просчитать диаметр не только нашей Малой Вселенной, но и Большой Вселенной. За эволюционный период Малых Вселенных, их водородная оболочка настолько истончается до предела, что она, подойдя вплотную к северному полюсу Большой Вселенной, - взрывается, поскольку вновь рождённые МВ подпирают старенькие. Происходит замещение умершей - новорожденной! Скорость Малых Вселенных по меридиану и создаёт ложный эффект расширения внутри нашей Вселенной, да ещё с ускорением!
Если говорить об ускорении, то наша Малая Вселенная находится ещё на меридиане ДО экваториальной точки Большой Вселенной. Итак, взяв, например, прозрачный пластмассовый шар с миллиметровой оболочкой диаметром один метр, заполнить его гигроскопичными проколотыми шариками, диаметром малого тенниса и залить некой сваренной горячей субстанцией, например, желатином, и, дать застыть и приморозить. Затем разрезать по меридиану метровый прозрачный шар. Что мы увидим? Во-первых, - прозрачную метровую оболочку Большой Вселенной! Во-вторых, - яруса теннисных шаров. В-четвёртых, оболочки теннисных шариков, внутри которых субстанция-желатин. Основой системы - модель атома водорода.
Модель Большой Вселенной - подобна и модели атома водорода, и модели Малой Вселенной! Субстанция ЭФИРА - обладает проникающими свойствами, априори материальным ДО-квантовым, квантовым и пост-квантовым свойствам, пронизывающей всю физ.
Он предложил объединяющую теорию под названием « М-теория », в которой «М» конкретно не определяется, но обычно понимается как «мембрана». Слова «матрица», «хозяин», «мать», «монстр», «тайна» и «магия» также были заявлены.
М-теория объединила все теории струн. Он сделал это, заявив, что струны на самом деле являются одномерными срезами двумерной мембраны, колеблющейся в 11-мерном пространстве-времени. Вибрации объектов более высоких измерений например, в трехмерном вибрирующем шарике или сфере или даже в более возможных измерениях , безусловно, являются частью M-теории, но основная теория бран все еще развивается. Объекты более высокой размерности гораздо сложнее вычислить математически, чем точку в классической физике , одномерную струну в теории струн или двумерные мембраны в M-теории.
Статус М-теория не завершена, но математика подхода была исследована очень подробно. Однако экспериментального подтверждения М-теории пока нет. Некоторые физики скептически относятся к тому, что этот подход когда-либо приведет к физической теории, описывающей наш реальный мир, из-за фундаментальных проблем.
Но как все это возникло?
Почему есть нечто, а не ничто? Это основной вопрос для многих религий. Кажется, что такую огромную Вселенную кто-то должен был создать, что нельзя все это получить из ничего. Я хочу рассказать, почему это не так, почему все эти галактики и звезды могут возникнуть просто благодаря законам физики.
В 1926 году Эдвин Хаббл узнал, что наша Галактика — не единственная во Вселенной. А спустя еще три года он понял, что другие галактики отдаляются от нас. После этого поразительного открытия сразу стало казаться, что мы в центре Вселенной. Однако наблюдения Хаббла говорят о другом: Вселенная расширяется — неважно, из какой галактики вы за этим наблюдаете.
До 1929 года наука считала, что Вселенная статична и вечна. Но коль скоро теперь мы поняли, что она движется, то мы можем узнать, что было с ней в прошлом. У всех галактик единое начало: около 13,8 миллиарда лет назад все они были в одной точке, которую мы называем Большим взрывом. Но что станет с галактиками в будущем?
Бесконечно ли расширение? Это вопрос, из-за которого я начал заниматься космологией и вообще пошел в физику. Есть три варианта геометрии нашей Вселенной: она может быть закрытой, открытой или плоской. Имеется в виду не форма самой Вселенной, а то, как в ней выглядит плоскость, сравнимая с размером самой Вселенной.
Например, если нарисовать сколь угодно большой треугольник в плоской Вселенной, то сумма его углов будет равна 180 градусам. В открытой Вселенной линии, по которым движется свет, изгибаются, поэтому сумма углов треугольника будет меньше 180 градусов. А в закрытой Вселенной сумма его углов, наоборот, будет больше 180 градусов. 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.
Если мы сможем определить, в какой Вселенной живем, то узнаем и наше будущее. Но как это сделать? Темная материя Геометрия Вселенной связана с плотностью ее вещества : если она больше определенного значения 5,5 атома водорода на кубический метр. В 1936 году Альберт Эйнштейн опубликовал в журнале Science статью «Линзоподобное действие звезды при отклонении света в гравитационном поле».
Он пришел к этим выводам еще в 1914 году, но забыл о них, потому что считал, что это не так важно. На самом деле феномен гравитационной линзы, конечно, крайне важен. Вследствие явления, описанного Эйнштейном, мы можем видеть на изображении выше не только отдельные галактики и их скопления, но и множественные изображения одной и той же галактики. Свет от этой галактики прошел через другую галактику, попал в гравитационную линзу и был искажен.
Мы также можем подсчитать массу галактики, которая так сильно исказила свет. Эту сложную задачу, математическую инверсию, ученые решили в конце 1990-х годов. Они получили диаграмму распределения масс, на которой галактики обозначены пиками, — но присутствуют также пики там, где галактик вроде бы не видно. Это невидимая материя, которой в 40 раз больше, чем видимой, а раз она невидима и не сияет, то ее назвали темной.
Оказалось, что в галактиках гораздо больше темной материи, чем материи самих галактик. Темная материя состоит не из обычных протонов и нейтронов, а из других элементарных частиц. Она везде, а раз так, мы можем провести эксперимент здесь, на Земле, чтобы ее найти. Можно попробовать зафиксировать взаимодействие какой-нибудь массивной темной частицы с обычной частицей.
Этому мешает естественный радиационный фон, поэтому такие эксперименты проводятся глубоко под землей. Такие детекторы расположены в разных частях земного шара, но пока что они не зафиксировали ничего, что можно было бы однозначно трактовать как темную материю. Можно еще попробовать создать темную материю в лабораторных условиях — для этого у нас есть Большой адронный коллайдер. Глядя на диаграмму выше, мы можем подсчитать общую массу, массу видимых галактик и массу темной материи.
Можно было бы сделать вывод, что наша Вселенная открытая и будет расширяться бесконечно. Но здесь есть подвох: все эти подсчеты касаются только галактик и их скоплений. А то, что находится между ними, мы взвесить не можем. Так что нам нужен какой-нибудь другой объект для измерения.
Геометрия Вселенной Когда мы глядим на Вселенную, то чем дальше смотрим, тем в более глубокое прошлое заглядываем. Можно было бы предположить, что где-то там виден и Большой взрыв, — но между нами и Большим взрывом стена. В самом начале Вселенная была настолько жаркой и плотной, что свет не мог покинуть ее. Потом Вселенная постепенно охлаждалась и, когда ей было 379 тысяч лет, стала электрически нейтральной замедлившиеся электроны начали соединяться с протонами и альфа-частицами , образуя атомы водорода и гелия.
Этот момент — самая ранняя точка, которую мы видим, оглядываясь назад во времени. Вот так она выглядела это проекция Мольвейде , которая также часто используется в картографии : Реликтовое излучение, которое фиксируют детекторы, находящиеся на Земле, исходит от условной поверхности последнего рассеяния , которое видится нам как окружающая нас на очень далеком расстоянии сфера. На этой поверхности видны более горячие участки — там, где 379 тысяч лет назад были сгустки материи. Мы знаем их максимально возможный размер он зависит от скорости гравитации , а ее значение равно скорости света — 100 млн световых лет.
Сравнивая эти цифры с тем, что мы наблюдаем, можно сделать вывод о том, в какой Вселенной мы живем: в закрытой Вселенной сгустки из-за искривления пространства казались бы нам меньше, чем на самом деле; в открытой — больше, а в плоской Вселенной никаких искривлений нет и сгустки выглядели бы на свои 100 млн световых лет. С помощью аэростатов радиотелескоп поднимался на высоту 42 тысячи метров, где мог фиксировать реликтовое излучение без потерь, в то время как в атмосфере оно поглощается микроволнами. Энергия пустого пространства В пустом пространстве, в ничто. Звучит, конечно, глупо, но пустое пространство не такое уж и пустое.
Вот так выглядит то, что происходит внутри протона: постоянно что-то бурлит, появляются и исчезают различные частицы: Мы не «видим» их, потому что они возникают на очень непродолжительное время, но при этом они составляют основную часть массы протона.
Стали искать, что бы проверить. Все равно я не понимаю, как животные отращивают органы, если меняется среда обитания. Человек, когда переезжает на Север, шерсть на себе не отрастит. Никто не понимает, как работает эволюция. Она просто как бы есть.
Нам сразу стало ясно, что эволюция прекрасно описывается теорией обучения. Той самой, с помощью которой «учат» компьютерные нейросети. Более того, теория обучения объясняет, как появилась жизнь на Земле. Происхождение жизни — «проклятый» вопрос науки. Магниты тянутся друг к другу, как живые, молекулы соединяются в сложные конструкции, но между ними и простейшей бактерией — непроходимая пропасть. Где эта «душа», которая есть в бактерии, но не в молекуле?
Хотя биологи говорят, что «тут все понятно», со стороны их конструкции выглядят как нечестный фокус: поболтаем раствор, раз, и из него вылезает бактерия. Ну, попробуем. Ломать - не строить! И это не просто поговорка, а закон природы. Второй закон термодинамики говорит, что Вселенная стремится к беспорядку, а порядок для нее - аномалия, от которой она спешит избавиться. Энтропия — это и есть мера беспорядка.
А термодинамика — наука, изучающая, нет, не термометры, а энергии Вселенной. Вселенной «нравится» беспорядок, энтропия. Вот человек — упорядоченное скопление клеток. Он аномален. Рано или поздно во Вселенной установится полный хаос, и все сложное, включая нас, погибнет. Ведь когда-то человека не было, и звезд не было.
Что-то плохо Вселенная «стремится» к беспорядку, если она, напротив, усложняется. Мы термодинамику «подкрутили», и добавили в нее теорию обучения. Что у нас получилось? Во Вселенной есть силы, которые «хотят» хаоса. Но в ней же есть, не знаю, алгоритм, или энергия, которая, напротив, обучается и делает мир все сложнее. Обучение делает «тупую» термодинамику совершенно другой.
И эта, новая, термодинамика позволяет понять, как материя, обучая сама себя, стала из неживой — живой. Квантовые физики говорят, что и камни живые, и вся Вселенная живая. Природа меняется в зависимости от того, смотрят на нее или нет. В лаборатории фотоны действительно словно «чувствуют», наблюдают ли за ними. Жесткие гипотезы предполагают: мира нет, пока мы его не видим. В мягком варианте «наблюдателем» является не только человек, но и животное, дерево, даже камень, но из этого следует, что и камень — тоже обладает сознанием и жизнью.
Но квантовый физик меня поймет. А биолог — нет. У биолога четкое разделение: вот бабочка, а вот камень. Я ему объясняю: смотри, когда-то были только камни. Потом появились бактерии. Потом многоклеточные.
Камень не двигается. Дерево тоже не двигается, но растет. Животное движется, растет, размножается. Это непрерывная цепочка усложнения природы. И принципиальной разницы между камнем и бабочкой нет. Просто у камня меньше степеней свободы которые способны обучаться.
Когда так поговорим, биологи соглашаются, как правило. Из камня же бабочку не получишь. Мы его называем фенотипом. Это как генотип — признаки, передающиеся по наследству. Но тут не признаки, а знания и навыки. И не от особи к особи, а, например, от молекулы к молекуле.
Как юный львенок учится ловить добычу, так учится вся Вселенная. Что-то усваивает, что-то забывает. Если эти процессы в равновесии, энтропия постоянна. Такого в физике нет. Ни один физик не думал, что протон будет учить протон. Но биологу эта идея понятна.
Моменты, когда происходит «изобретение» алгоритма, мы назвали фазовым переходом. Такие прорывы, революции случались не раз. Появление живого в понимании биологов. Переход от одноклеточных существ к многоклеточным. Быть многоклеточным выгоднее: одна клетка отвечает за одно, другая за другое. Другой пример: люди жили когда-то разрозненными общинами.
И «вдруг» стали создавать государства. Государства оказались выгоднее общин — в том числе для познания Вселенной. В этом ее цель. И природа не остановилась, и не остановится никогда. Человек — не вершина эволюции. Будут еще более изощренные существа.
И тем не менее, инопланетян не наблюдается. Куда они делись?
Большой взрыв или вечный отскок : новые открытия меняют начало нашей Вселенной
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. 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.
Не считается нарушением настоящего пункта передача Продавцом третьим лицам данных о Клиенте в обезличенной форме в целях оценки и анализа работы Сайта, анализа покупательских особенностей Клиента и предоставления персональных рекомендаций. Не считается нарушением обязательств передача информации в соответствии с обоснованными и применимыми требованиями законодательства Российской Федерации. Продавец получает информацию об ip-адресе посетителя Сайта www. Данная информация не используется для установления личности посетителя.
Продавец не несет ответственности за сведения, предоставленные Клиентом на Сайте в общедоступной форме. Продавец при обработке персональных данных принимает необходимые и достаточные организационные и технические меры для защиты персональных данных от неправомерного доступа к ним, а также от иных неправомерных действий в отношении персональных данных.
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. 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.
Когда кофе достигает комнатной температуры, это означает, что он находится в тепловом равновесии с окружающей средой. В кипящей воде, используемой для приготовления кофе, было много возбужденных атомов, но они замедлились и в конце концов достигли максимальной энтропии для данной системы. Термодинамическое равновесие - это стабильное состояние, которое не обратимо без "помощи" - поступления энергии. Кофе нужно было бы подогреть, добавив энергию, например, поставив его на плиту или в микроволновую печь. Однако у нас нет никакого способа подать энергию во Вселенную после того, как она достигнет теплового равновесия.
В конце концов, повсюду будут достигнуты одни и те же значения. При постоянной, стабильной температуре во всем космосе больше не останется энергии для совершения работы, так как энтропия достигнет максимального уровня. Все эти предположения составляют теорию тепловой смерти Вселенной. Эта теория также известна под названием "Большой заморозки", поскольку в этом сценарии энтропия Вселенной будет постоянно возрастать, пока не достигнет максимального значения. В этот роковой момент все тепло в нашей Вселенной будет распределено абсолютно равномерно, не оставляя места для полезной энергии.
Однако это лишь одна из теорий о конце света. Согласно другим теориям, энергия, содержащаяся в темной материи, заставит Вселенную сжаться и снова нагреться, что приведет к чему-то похожему на новый большой взрыв. Может ли энтропия Вселенной уменьшиться? Можно с уверенностью сказать, что энтропия во Вселенной в какой-то момент уменьшилась, потому что в ней существует определенный порядок. Гравитационные взаимодействия могут к примеру превращать туманности в звезды.
Это своего рода порядок. Ученые считают, что человеческое сознание может быть побочным эффектом энтропии Энтропия может уменьшаться без нарушения второго закона термодинамики до тех пор, пока она увеличивается в других частях системы. В конце концов, второй закон термодинамики не говорит, что энтропия не может уменьшаться в определенных частях системы, а только то, что общая энтропия системы имеет естественную тенденцию к увеличению. При этом общая энтропия Вселенной не уменьшается. Как было сказано выше, энтропия будет иметь тенденцию к увеличению, пока не достигнет своего максимального уровня и не приведет к тепловой смерти.
Это стационарное состояние термодинамического равновесия, в котором энтропия не только максимальна, но и постоянна, и она будет оставаться такой, пока не произойдет приток энергии, который оживит систему. Тогда цикл может повториться. С новой, дополнительной энергией, совершающей работу, останется часть энергии, не способной совершить работу, которая превратится в тепло. Это снова увеличит энтропию системы. Но откуда возьмется эта энергия?
Происхождение Вселенной. Какие новые версии предлагает наука и религия?
| Параллельная Вселенная: существует ли она, теории | РБК Тренды | РИА Новости, 19.07.2023. |
| Физики: У Вселенной не было начала - RW Space | 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». |
Стивен Хокинг надеялся, что M-теория объяснит Вселенную. Что это за теория?
Международная команда физиков по итогам нового исследования предложила расширенную теорию о рождении Вселенной. В статье рассказывается о Вселенной, теориях ее происхождения, свойствах. Звучание Вселенной для человеческого уха недоступно, поскольку в условиях космоса молекулы вещества не сталкиваются друг с другом и не создают вибрацию, привычную для нашей барабанной перепонки. Такое менее обширное понятие дает возможность для существования нашей теории о множественной вселенной. 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. 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
Измерения, сделанные с помощью WMAP, т. е. микроволнового анизотропного зонда Уилкинсона, посвященного современной плотности и геометрии Вселенной, поддерживают теорию Большой Заморозки. Теория одноэлектронной Вселенной — это гипотеза Ричарда Фейнмана, известного физика-теоретика, который посвятил свою жизнь исследованию и созданию квантовой электродинамики. 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. Согласно теории, до этого Вселенная была очень крошечной, очень горячей, плотной точкой, похожей на сингулярность, из которой возникло все, что мы видим вокруг себя.
Теории происхождения Вселенной и ее модели
В 2011 году за него была вручена Нобелевская премия по физике. Учёные открыли, что Вселенная не просто расширяется, а расширяется с ускорением. Это ускорение вызывается особой космической энергией, так называемой тёмной энергией, которая как бы «расталкивает» Вселенную за счёт эффекта антигравитации. Хотя ещё с 1930-х годов учёные подозревали о существовании так называемой тёмной материи, её существование было в общих чертах доказано к 1980-м годам. Другим важнейшим открытием стало открытие гравитационных волн и оптическая локализация их источника. Впервые всплеск гравитационного излучения, вызванный столкновением двух чёрных дыр, был зафиксирован установками LIGO Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory в сентябре 2015 года. За это открытие двумя годами позднее была вручена Нобелевская премия. Также по теме «Первая карта»: российский астрофизик — об обзоре всего неба, нейтронных звёздах и рентгеновской навигации Российская обсерватория «Спектр-РГ» провела свой первый год в космосе и успела сделать обзор всего неба в высоком разрешении. Об этом... В 2017 году уже российские оптические телескопы системы «МАСТЕР» зафиксировали оптическую вспышку от столкновения двух нейтронных звёзд. Сначала был уловлен всплеск гравитационных волн, он был зафиксирован американской и европейской обсерваториями.
А затем оптическую вспышку засёк наш телескоп «МАСТЕР», расположенный в Аргентине, а также несколько других оптических телескопов, независимых друг от друга. При столкновении нейтронных звёзд возникает не такая яркая вспышка, как при сверхновой, — такая вспышка называется килоновой. Это событие стало одним из величайших достижений оптической астрономии. И именно оптические телескопы позволяют точно определить координаты объекта, вероятность ошибки уменьшается в этом случае в миллиарды раз. Именно его общая теория относительности лежит в основе так называемой стандартной модели Вселенной. Сам Эйнштейн выдвинул теорию статической Вселенной, она подверглась критике и была потом практически забыта. Эйнштейн считал, что Вселенная бесконечна, а материя в ней распределена равномерно. Под действием силы притяжения материя должна была собраться в единую точку. Чтобы объяснить, почему этого не происходит, Эйнштейн ввёл в уравнение неизвестную величину, космологическую константу, которая противостоит гравитации и не даёт материи сжаться. По сути, можно сказать, что тёмную энергию предсказал именно Эйнштейн — он первым предположил существование антигравитации.
За планковские отрезки времени планковское время — минимально возможный отрезок времени. Это стало возможно благодаря наличию скалярных полей, которые заполоняют Вселенную и проявляются через свойства элементарных частиц — бозонов. Также по теме «На грани наших знаний»: российский физик — об изучении необъяснимых природных явлений и космических объектов Проекты по изучению неидентифицированных атмосферных и космических объектов запущены в США и России. Как объяснил в интервью RT...
В её основе лежит физический тренд, живущий много столетий — что на некоем фундаментальном уровне все различные силы , частицы, взаимодействия и проявления реальности связываются вместе как разные части одной платформы. Вместо четырёх независимых фундаментальных взаимодействий — сильного, электромагнитного, слабого и гравитационного — есть одна объединённая теория, охватывающая их всех. Во многих смыслах, теория струн — лучший кандидат на квантовую теорию гравитации, объединяющую взаимодействия на высочайших уровнях энергий.
И хотя тому нет экспериментальных подтверждений, существуют убедительные теоретические причины считать, что это так и есть. В 2015 году крупнейший из живущих специалистов по теории струн, Эдвард Виттен, написал работу о том, что каждый физик должен знать о теории струн. И вот, что она означает — даже если вы не физик. Разница между стандартными взаимодействиями квантовой теории поля слева для точечных частиц и взаимодействиями в теории струн справа для закрытых струн. Удивительно, как иногда много общего встречается в законах природы, касающихся вроде бы не связанных между собой явлений. Математические структуры таких явлений часто очень похожи, а иногда даже идентичны. Колебания маятника полностью аналогичны движению массы на пружине или планеты вокруг звезды.
Гравитационные волны, волны на воде, световые волны — все они обладают удивительно похожими свойствами, несмотря на то, что происходит из фундаментально различных физических источников. И в том же ключе, хотя многие этого не осознают, квантовая теория одной частицы и подход к квантовой теории гравитации также аналогичны друг другу. Диаграмма Фейнмана, представляющая рассеяние двух электронов — для этого требуется суммировать все возможные истории взаимодействий частиц Работает квантовая теория поля так: берём частицу и производим математическое «суммирование всех её историй». Нельзя просто подсчитать, где была частица, и где она сейчас, и как она туда попала — поскольку в природе существует внутренняя и фундаментальная квантовая неопределённость. Вместо этого мы суммируем все возможные способы, которыми она могла прибыть в текущее состояние «прошлая история» , с соответствующими вероятностными весами, а потом подсчитываем квантовое состояние одной частицы. Чтобы работать с гравитацией, а не с квантовыми частицами, нужно кое-что немного поменять. Поскольку Общая теория относительности Эйнштейна связана не с частицами, а с кривизной пространства-времени, мы не будем усреднять все возможные истории частицы.
Вместо этого мы усредняем все возможные геометрии пространства-времени. Гравитация по правилам Эйнштейна и всё остальное сильные, слабые и электромагнитные взаимодействия по правилам квантовой физики — это два разных набора законов, управляющих всем во Вселенной. Работать в трёх пространственных измерениях очень тяжело, и когда мы встречаемся со сложной физической проблемой, мы часто пытаемся решить сначала более простую её версию. Если спуститься на одно измерение, всё станет проще. Единственные из возможных одномерных поверхностей — это открытая струна, с двумя отдельными концами, не связанными друг с другом, или закрытая струна, концы которой соединены и формируют петлю. Кроме того, кривизна пространства — очень сложная в трёх измерениях — становится тривиальным вопросом. Поэтому, если мы хотим добавить материю, мы используем набор скалярных полей точно так же, как для определённого рода частиц и космологическую константу работающую точно как член уравнения, отвечающий за массу : прекрасная аналогия.
Дополнительные степени свободы, которая получает частица в нескольких измерениях, не играют особенной роли; пока мы можем определить вектор импульса, это остаётся главным измерением. Поэтому в одном измерении квантовая гравитация выглядит так же, как свободная квантовая частица в любом произвольном количестве измерений. Граф с вершинами, где сходятся по три ребра — ключевой компонент построения интеграла по траектории, относящегося к одномерной квантовой гравитации Следующий шаг — включить взаимодействия, и перейти от свободной частицы без амплитуд рассеяния или эффективных поперечных сечений к той, что может иметь физическую роль , связанную со Вселенной. Графы, похожие на приведённый выше, позволяют нам описывать физическую концепцию действия в квантовой гравитации. Если записать все возможные комбинации подобных графов и провести суммирование по ним — применяя те же законы, что и обычно, например, закон сохранения импульса — мы можем завершить аналогию. Квантовая гравитация в одном измерении очень похожа на взаимодействие одной частицы в любом числе измерений. Но этот теоретический «апгрейд» для гравитации может оказаться очень сложным.
Можно найти другой подход, если мы решим работать в противоположном направлении. Вместо подсчёта поведения одной частицы нульмерной сущности в любом количестве измерений, возможно, мы могли бы подсчитать поведение струны, открытой или закрытой одномерной сущности. А исходя из этого уже поискать аналогии к более полной теории квантовой гравитации в более реалистичном количестве измерений. Диаграммы Фейнмана вверху основаны на точечных частицах и их взаимодействиях. Превратив их в аналоги для теории струн внизу , мы получим поверхности, способные обладать нетривиальной кривизной. Вместо точек и взаимодействий мы сразу начинаем работать с поверхностями, мембранами, и так далее. Получив настоящую многомерную поверхность, мы можем искривить её нетривиальными способами.
Мы начинаем наблюдать у неё очень интересное поведение; такое, которое может находиться в основе кривизны пространства-времени, наблюдаемого во Вселенной в рамках ОТО. Но хотя одномерная квантовая гравитация даёт нам квантовую теорию поля для частиц в возможно искривлённом пространстве-времени, сама по себе она не описывает гравитацию. Чего не хватает в этой головоломке? Нет соответствия между операторами, или функциями, представляющими квантово-механические взаимодействия и свойства, а также состояния, то есть, как частицы и их свойства изменяются со временем. Это соответствие «операторов-состояний» было необходимым, но недостающим ингредиентом. Но если перейти от точечных частиц к струнным сущностям, это соответствие проявляется. Деформирование метрики пространства-времени можно представить флуктуацией "p" , а если применить её к струнной аналогии, она будет описывать флуктуацию пространства-времени и соответствовать квантовому состоянию струны.
При переходе от частиц к струнам появляется реальное соответствие операторов-состояний. Флуктуация в метрике пространства-времени то есть, оператор автоматически представляет состояние в квантово-механическом описании свойств струны. Поэтому квантовую теорию гравитации в пространстве-времени можно создать на основе теории струн. Но это не всё, что мы получим: мы также получим квантовую гравитацию, объединённую с другими частицами и взаимодействиями в пространстве-времени, с теми, что соответствуют другим операторам струны в теории поля. Также существует оператор, описывающий флуктуации геометрии пространства-времени, а ещё один — для квантовых состояний струны. Самое интересное в теории струн то, что она способна дать нам рабочую квантовую теорию гравитации. Брайан Грин делает презентацию по теории струн Всё это не означает, что вопрос решён, и что теория струн — это путь к квантовой гравитации.
Великая надежда теории струн состоит в том, что эти аналогии смогут удержаться на всех масштабах, и что появится недвусмысленное соответствие типа «один к одному» струнной картины мира и Вселенной, которую мы наблюдаем вокруг нас. Пока что картина мира со струнами и суперструнами непротиворечива лишь в нескольких наборах измерений, и наиболее многообещающий из них не даёт нам четырёхмерной гравитации Эйнштейна, описывающей нашу Вселенную.
В этом заключается информационный парадокс.
Что такое темная материя? Вместо этого существование и свойства темной материи выводятся из ее гравитационного воздействия на видимую материю, излучение и структуру Вселенной. Считается, что это темное вещество пронизывает окраины галактик и может состоять из слабо взаимодействующих массивных частиц или вимпов.
Во всем мире есть несколько детекторов, ищущих вимпы, но до сих пор ни один не был найден. Некоторые предполагают, что темная материя может образовывать длинные мелкозернистые потоки по всей Вселенной, и что такие потоки могут исходить от Земли. Что такое темная энергия?
Несмотря на то, что гравитация притягивает пространство-время внутрь — «ткань» космоса, — она продолжает расширяться наружу все быстрее и быстрее. Чтобы объяснить это, астрофизики предложили невидимый агент, который противодействует гравитации, раздвигая пространство-время. Они называют это темной энергией.
В наиболее широко принятой модели темной энергии это «космологическая постоянная»: неотъемлемое свойство самого пространства, которое имеет отрицательное давление, раздвигающее пространство. По мере расширения пространства создается еще больше пространства, а вместе с ним и больше темной энергии.
Считается, что первые звёзды были сверхбольшими и сверхгорячими, поэтому они просуществовали недолго и вследствие быстрого прогорания не встречаются нам при наблюдении за Вселенной. Но зато в их недрах в процессе термоядерных реакций успели возникнуть первые элементы тяжелее лития вплоть до железа по периодической таблице. Взорвавшись, первые звёзды образовали облака веществ для рождения звёзд второго поколения, в спектре которых мы можем обнаружить характерные металлы в определённых пропорциях. По совокупности таких предполагаемых признаков учёные и находят звёзды второго поколения.
Определённое количество звёзд второго поколения уже найдено в нашей галактике. Обнаружить звёзды второго поколения в других галактиках — это означает узнать о раннем распределении химических элементов во Вселенной. Фактически это как провести расследование места преступления по старым и почти стёршимся следам. Но это работает. Открытие в Большом Магеллановом Облаке звезды LMC 119, относящейся ко второму поколению звёзд, позволяет узнать о химическом составе пространства в ранней Вселенной вне нашей галактики. Анализ химического состава LMC 119 не разочаровал.
Эта звезда содержит иной количественный состав веществ, чем звёзды второго поколения в Млечном Пути. 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.