Теория Большого взрыва по-прежнему является доминирующей космологической моделью, объясняющей происхождения Вселенной. Исключительно простая теория всего. Алексеев с.с право азбука теория философия опыт комплексного исследования м 1999, м-теория вселенной для чайников. 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. А в теории человек мог бы переместиться в другую Вселенную, если бы она существовала?
Об устройстве Вселенной – простыми словами. Поймет даже ребенок
Все Теории Происхождения Вселенной Или Инфляционная Вселенная. Ахмедов Э. Современное Представление О Вселенной: Теория Струн И М-Теория. В статье рассказывается о Вселенной, теориях ее происхождения, свойствах. Теория струн предполагает, что в нашей Вселенной существует гораздо больше измерений, чем четыре нам привычные: три пространственных плюс время.
Новая модель Вселенной
Она пытается совместить общую теорию относительности гравитации с квантовой физикой. Теория суперструн позволит объединить все фундаментальные силы вселенной. Эта гипотеза предсказывает новую связь, суперсимметрию, между двумя принципиально различными типами частиц, бозонами и фермионами. Концепция описывает ряд дополнительных, обычно ненаблюдаемых измерений Вселенной. Струны и браны Когда теория возникла в 1970 годы, нити энергии в ней считались 1-мерными объектами — струнами. Слово «одномерный» говорит о том, что струна имеет только 1 измерение, длину, в отличие от, например, квадрата, который имеет длину и высоту. Эти суперструны теория делит на два вида — замкнутые и открытые. Открытая струна имеет концы, которые не соприкасаются друг с другом, в то время как замкнутая струна является петлей без открытых концов.
В итоге было установлено, что эти струны, называемые струнами первого типа, подвержены 5 основным типам взаимодействий. Взаимодействия основаны на способности струны соединять и разделять свои концы. Поскольку концы открытых струн могут объединиться, чтобы образовывать замкнутые, нельзя построить теорию суперструн, не включающую закольцованные струны. Это оказалось важным, так как замкнутые струны обладают свойствами, как полагают физики, которые могли бы описать гравитацию. Другими словами, ученые поняли, что теория суперструн вместо объяснения частиц материи может описывать их поведение и силу тяжести. Через многие годы было обнаружено, что, кроме струн, теории необходимы и другие элементы. Их можно рассматривать как листы, или браны.
Струны могут крепиться к их одной или обеим сторонам. Квантовая гравитация Современная физика имеет два основных научных закона: общую теорию относительности ОТО и квантовую. Они представляют совершенно разные области науки. Квантовая физика изучает мельчайшие природные частицы, а ОТО, как правило, описывает природу в масштабах планет, галактик и вселенной в целом. Гипотезы, которые пытаются объединить их, называются теориями квантовой гравитации. Наиболее перспективной из них сегодня является струнная. Замкнутые нити соответствуют поведению силы тяжести.
В частности, они обладают свойствами гравитона, частицы, переносящей гравитацию между объектами. Объединение сил Теория струн пытается объединить четыре силы — электромагнитную, сильные и слабые ядерные взаимодействия, и гравитацию — в одну. В нашем мире они проявляют себя как четыре различные явления, но струнные теоретики считают, что в ранней Вселенной, когда были невероятно высокие уровни энергии, все эти силы описываются струнами, взаимодействующими друг с другом. Суперсимметрия Все частицы во вселенной можно разделить на два типа: бозоны и фермионы. Теория струн предсказывает, что между ними существует связь, называемая суперсимметрией. При суперсимметрии для каждого бозона должен существовать фермион и для каждого фермиона — бозон.
У частиц обычно есть определенная масса и импульс. Нечастицы, однако, возникают в результате взаимодействия набора полей, где их возбуждения не имеют определенного импульса и массы.
В макроскопическом масштабе они ведут себя как жидкость. Как следствие, соотношение между давлением, оказываемым нечастицами, и плотностью их энергии, зависит от температуры. Очень слабое взаимодействие нечастиц с «обычной» материей, предсказываемое всеми теоретическими моделями вещества, делает их отличным кандидатом на роль темной энергии. Значения постоянной Хаббла и параметра S8, полученные с использованием нечастиц, согласуются друг с другом, в отличие от значений, рассчитанных с использованием стандартной космологической модели. На данный момент нет эмпирических доказательств, подтверждающих эту теорию.
Кроме того, будет понятно, как образовалась Вселенная и что точно происходило в самом начале времен. Сейчас есть две самые популярные теории, объединяющие ОТО и квантовую физику: теория струн и теория квантовой петлевой гравитации. Недавно исследователи из Технологического университета Чалмерса в Швеции и Массачусетского технологического института в США предложили еще одну. Математическое открытие описывает появление гравитации в так называемой голографической модели Вселенной.
Научная статья вышла в Nature Communications , кратко о ней рассказывает Science Alert. Чтобы решить задачу, ученые часто рассуждают так: если в существующем трехмерном или четырехмерном, если добавить время мире уравнения не сходятся, что будет, если поиграть с количеством пространственных измерений? Теория струн, например, предлагает от 10 до 26 измерений пространства-времени, авторы же новой концепции убирают их. Согласно новой теории, вся информация о том, как частицы сталкиваются и сближаются, находится на чем-то больше похожем на плоскую поверхность, чем на трехмерное пространство, в котором, как мы думаем, мы живем, — подобно тому, как появляется ощущение глубины, когда вы смотрите на плоскую голографическую наклейку. Есть веская причина так думать: квантовые версии гравитации, встроенные в наше четырехмерное пространство-время, быстро становятся чрезвычайно сложными и неработоспособными.
Это происходит 7-8 раз в секунду. И мы с вами, будучи теми самыми наблюдателями окружающей реальности, постоянно проделываем этот «фокус» с появлением и исчезновением материи. Почему желания исполняются То есть получается, что наш разум первичен, он преобладает над материей. Это и есть квантовая реальность! А раз разум непосредственно влияет на объективную реальность, то все рассуждения эзотериков, парапсихологов и авторов тех самых кассовых фильмом верны — мы можем управлять своей реальностью! И имеем для этого научное обоснование. То есть, если мы представляем какое-либо желаемое будущее событие, эта реальность уже существует как потенциальная возможность. Она находится в бесконечном квантовом поле, где нет понятий пространства и времени. А все, что нужно для ее появления — это внимание наблюдателя. Вот из такого пространства вариантов мы и выбираем свою собственную реальность и те события, из которых состоит наша жизнь. Человеку свойственно зацикливаться на своих проблемах, фокусируя на них внимание, от чего они только усиливаются. При этом, как утверждает квантовая физика, все возможности существуют в один момент, необходимо лишь выбрать нужную. То есть — сместить фокус внимания. Человек как квантовый наблюдатель может кардинально изменить «материю» своей жизни.
Большой взрыв или вечный отскок : новые открытия меняют начало нашей Вселенной
В результате оказалось, что «струны» типа IIA и E-гетеротические «струны» имеют фундаментальную структуру двумерных мембран, живущих в 11-мерной вселенной. Их поведение описываются 11-и мерной теорией, которая аппроксимируется при малых энергиях 11-мерной квантово-полевой теорией супергравитации. А что творится при больших энергиях, пока никто ничего не знает. Правда есть некоторые фрагменты поведения 11-и мерной теории при больших энергиях.
Возможно, они указывают на протяжённые объекты других размерностей. Над поведением теории при больших значениях константы связи сейчас и работают теоретики. M-теория и паутина взаимосвязей.
Выше мы рассмотрели, какие из теорий являются дуальными друг другу прямо или через посредника, или дуальны сами себе. Получается такой ряд групп пока не связанных друг с другом. Вот этот ряд.
Поэтому в ряд можно внести дополнительные связи. И так, мы обнаружили наличие связи между всеми теориями струн. Кроме этого узнали, что существует и шестая теория 11-мерная супергравитация , которая связана с М-теорией.
Все это можно изобразить таким рисунком 12. Данная картинка является рамочным пространством для всей теории струн. Здесь находятся все шесть теорий в виде полуостровов, которые при малой константе связи указывают на наличие в природе, точнее в математике, одномерных объектов в виде струн.
Это, наверное, все-таки понимают математики и поэтому не ставят перед экспериментаторами поиск этих протяженных объектов, также, как и точечных, в ускорителях, интерферометрах и другой аппаратуры. Более того через изменение констант связи и изменение вида свернутых измерений можно переходить от одной точки пространства теории к другой точке. И что интересно, при этих переходах мы тащим за собой двухмерность струны.
А это значит, что ни одна из пяти теорий не смогли обнаружить в себе двухмерность струн самостоятельно. Для этого потребовалась М-теория. Конечно, и двухмерная струна чисто математический объект.
В природе таких объектов не существует. Даже слой одиночных атомов или электронов имеет определенную толщину. Одно утешение — теория идет дальше и предполагает, что существуют и трехмерные объекты в ее математических образах.
Все что только мы наблюдаем и даже представляем, все, все является в виде трехмерных объектов. Кажется, описывай их, представляй взаимодействия между ними, предлагай методы измерений и изменений, в общем изучай. Так нет же — мы будем изучать все в комплексе.
К этим точечным, одномерным, двухмерным и трехмерным объектам добавим четырехмерные, пятимерные и так до девятимерных объектов. Как будь то, они у нас под ногами валяются. Их никто не видел, они никак не проявляются в нашей жизни.
В настоящее время этому существует два объяснения: Дополнительные измерения шесть из них свернулись, или, в терминологии теории струн, компактифицировались до невероятно малых размеров, воспринять которые никогда не удастся. Мы застряли в 3-мерной бране, а другие измерения простираются вне ее и для нас недоступны. Важным направлением исследований среди теоретиков является математическое моделирование того, как эти дополнительные координаты могут быть связаны с нашими. Последние результаты предсказывают, что ученые в скором времени смогут обнаружить эти дополнительные измерения если они существуют в предстоящих экспериментах, так как они могут быть больше, чем ожидалось ранее.
Понимание цели Цель, к которой стремятся ученые, исследуя суперструны — «теория всего», т. В случае успеха она могла бы прояснить многие вопросы строения нашей вселенной. Объяснение материи и массы Одна из основных задач современных исследований — поиск решения для реальных частиц. Теория струн начиналась как концепция, описывающая такие частицы, как адроны, различными высшими колебательными состояниями струны.
В большинстве современных формулировок, материя, наблюдаемая в нашей вселенной, является результатом колебаний струн и бран с наименьшей энергией. Вибрации с большей порождают высокоэнергичные частицы, которые в настоящее время в нашем мире не существуют. Масса этих элементарных частиц является проявлением того, как струны и браны завернуты в компактифицированных дополнительных измерениях. Например, в упрощенном случае, когда они свернуты в форме бублика, называемом математиками и физиками тором, струна может обернуть эту форму двумя способами: короткая петля через середину тора; длинная петля вокруг всей внешней окружности тора.
Короткая петля будет легкой частицей, а большая — тяжелой. При оборачивании струн вокруг торообразных компактифицированных измерений образуются новые элементы с различными массами. Теория суперструн кратко и понятно, просто и элегантно объясняет переход длины в массу. Свернутые измерения здесь гораздо сложнее тора, но в принципе они работают также.
Возможно даже, хотя это трудно представить, что струна оборачивает тор в двух направлениях одновременно, результатом чего будет другая частица с другой массой. Браны тоже могут оборачивать дополнительные измерения, создавая еще больше возможностей. Определение пространства и времени Во многих версиях теория суперструн измерения сворачивает, делая их ненаблюдаемыми на современном уровне развития технологии. В настоящее время не ясно, сможет ли теория струн объяснить фундаментальную природу пространства и времени больше, чем это сделал Эйнштейн.
В ней измерения являются фоном для взаимодействия струн и самостоятельного реального смысла не имеют. Предлагались объяснения, до конца не доработанные, касавшиеся представления пространства-времени как производного общей суммы всех струнных взаимодействий. Такой подход не отвечает представлениям некоторых физиков, что привело к критике гипотезы. Конкурентная теория петлевой квантовой гравитации в качестве отправной точки использует квантование пространства и времени.
Некоторые считают, что в конечном итоге она окажется лишь другим подходом ко все той же базовой гипотезе. Квантование силы тяжести Главным достижением данной гипотезы, если она подтвердится, будет квантовая теория гравитации. Текущее описание силы тяжести в ОТО не согласуется с квантовой физикой. Последняя, накладывая ограничения на поведение небольших частиц, при попытке исследовать Вселенную в крайне малых масштабах ведет к возникновению противоречий.
В отличие от других теорий, эта основана на законах физики. Где Си — это изменение всех зарядов на противоположные, когда материя превращается в антиматерию. Пи — изменение пространственных координат, Ти — обращение хода времени. А вот наша Вселенная эту симметрию нарушает, хотя бы потому, что почти не содержит антивещества. Поэтому мы предполагаем, что в момент Большого взрыва образовались сразу две вселенные — наша и та, которая ее "уравновешивает", — говорит директор Института теоретической физики "Периметр" Нил Турок. Гипотеза о существовании вселенной, идентичной нашей Группа исследователей университета Цукубы уверена в обратном. По мнению китайских и японских ученых, параллельный мир, если он существует, должен быть похож на наш словно близнец.
Эта гипотеза опирается на теорию суперструн. Некоторые физики считают, что реальность состоит не из атомов и электронов, а куда более мелких вибрирующих струн. Когда они звучат и скручиваются, то производят разные эффекты, например, известную нам гравитацию. По мнению ученых, можно рассматривать некоторые элементарные частицы например, пионы, которые по массе меньше атома как тонкие протяженные нити — так называемые квантовые струны. Вот только такая теория сработает не в трех, а в десяти измерениях! Почему мы их не видим? Потому что они такие крошечные, что обнаружить их невозможно.
Четыре из них у обоих миров были видимы и идентичны, а остальные шесть скрыты и отличались друг от друга. Исследователи пытались понять, насколько сильно эти отличия меняют каждый из миров. Явления из первой вселенной проецировали на вторую. Получается, если в нашем мире извергается вулкан, точно такой же выплескивает лаву и в параллельной вселенной. Но это в теории. А что если иные миры создают не колебания каких-то невидимых струн... Гипотеза о квантовой мультивселенной Многие в детстве хотели стать космонавтами, когда вырастут, но мало кому удалось осуществить эту мечту.
Впрочем, Пол Саттер — астрофизик из Университета Стоуни-Брук уверен, что многие все же полетели в космос, только не знают об этом. Просто случилось это в параллельной вселенной. Никакой магии, чистые… кванты! Согласно квантовой механике, каждый элемент одновременно существует в нескольких состояниях. И выбирает одно из них, только когда появляется наблюдатель. Это называется коллапс волновой функции — тогда возможность переходит в реальность.
Вопсон также предположил, что информация является фундаментальным строительным блоком Вселенной и имеет физическую массу. Он даже утверждает, что темная материя, составляющая почти треть Вселенной, — это и есть информация.
Следующий шаг, необходимый для завершения исследований, — получение данных с помощью эксперимента, который Вопсон уже подготовил. Если по его результатам все-таки выяснится, что мы персонажи симуляции, то пока непонятно, как к этому относиться. Хорошо это или плохо? Наверное, хорошо.
Стивен Хокинг возлагал надежды на «М-Теорию», чтобы полностью объяснить Вселенную
Для начала стоит понять о том, что мы подразумеваем под словом «вселенная». Вселенная изначально означало «все», в глобальном смысле этого слова, каждая галактика, планета, человек и даже наши мысли являются частью этого «всего». Но впоследствии ученые отказались от такого значения из-за того, что он звучит не совсем научно. Теперь же вселенной принято называть отдельный регион, в котором расширяется космос после Большого взрыва. Такое менее обширное понятие дает возможность для существования нашей теории о множественной вселенной. Но где же эти вселенные находятся? Хороший вопрос, но на него мы уже дали ответ. Как было сказано нами ранее, за пределами нашей вселенной, где у нас нет возможности видеть.
Теперь, когда мы понимаем, что вселенная это не все существующее, а лишь определенный регион космоса, это довольно проще представить у себя в голове. Или же нет. Для большинства людей это все равно остается довольно непонятно, так что попробуем описать это более простыми словами для наглядности. Для того, чтобы нам, людям, получать информацию, необходим сигнал, он может быть разной природы, но самым простым и понятным является световой сигнал. То есть, для того чтобы увидеть что-то нам необходимо, чтобы до наших глаз, или же до наших приборов дошел свет.
Вспоминайте школьный курс математики, что такое луч? Это линия, имеющая начало, но не имеющая конца. Время движется только вперед, и никак иначе. Реально лишь настоящее, и ни будущего, ни прошлого по сути вообще не существует.
Однако теория относительности может с этим поспорить. Она говорит о том, что время — такое же измерение, как и остальные три. А значит, все, что было, есть и будет, одинаково реально. Все относительно и зависит лишь от нашего восприятия. С точки зрения времени, человечество выглядит как-то так: Однако мы видим лишь определенную проекцию времени, небольшой его отрезок. И в каждый отдельный момент он будет различным. Чувствуете, где-то мы уже видели один и тот же объект по-разному в зависимости от его положения? То самое брокколи в МРТ. Даже теория струн придерживается того, что временное измерение только одно.
Все остальные пространственные. Но почему пространство такое гибкое, а время лишь одно? Ответа на этот вопрос сейчас нет. Вы уже и сами поняли, как трудно представить несколько лишних пространственных измерений, поэтому даже подумать сложно, как могут ощущаться несколько временных. Некоторые ученые, как, например, Ицхак Барс, американский астрофизик, считают, что главной проблемой несостыковок в теории суперструн является как раз-таки игнорирование нескольких временных измерений. Давайте устроим себе разминку для ума и попробуем представить хотя бы два времени. После нескольких страниц мозговыносящего текста устраивать разминку для ума будет сложно, понимаю, но это интересно. Оба временных измерения должны существовать отдельно друг от друга. Таким образом, если поменять положение объекта в одной из размерностей, его координаты в другой вполне могут остаться неизменными.
То есть, если одно временное измерение пересечется с другим в определенной точке, то время в ней остановится вовсе. Наглядную картину этого показывает нам Нео из матрицы: По сути наш избранный просто поставил временную ось своей ладони перпендикулярно такой же оси летящих пуль. И все, время остановилось. На деле же все не так просто. Как вообще будет идти время в такой Вселенной? Исходя из логики, хотя, говоря о Теории Всего логику вообще лучше не упоминать, одно событие должно происходить два раза… одновременно… в разных точках пространства и времени… не пересекаясь… Да, это сложно. Вы все еще можете пойти поиграть в Dark Souls на банане. Если по-простому, то вы будете жить одновременно в двух отрезках времени на этом строится вся суть фильма «Господин Никто», о котором я упоминал в начале. Как вообще 2D-пространство отличается от одномерного?
Вы уже знаете, мы говорили об этом чуть выше: возможностью обходить препятствия. В двумерном пространстве можно двигаться как вверх-вниз, так и вперед-назад, даже по диагонали. Представьте себе любую игру-платформер, как, например, Mario, и вспомните, в каких направлениях вы могли там двигаться. В одномерном же пространстве мы можем двигаться только вперед или назад. Со временем все то же самое. Отличие одномерного времени от одномерного пространства лишь в том, что это луч, а не отрезок. И движется он только вперед, а значит назад во времени мы идти не можем. А что с двумерным временем? Не знаю, может вы можете представить, каково это, пересекать время по диагонали?
Струны Если вы до сих пор это читаете, то наверняка уже много раз задавались вопросом, когда уже будет что-нибудь про струны. Хоть мое объяснение и для чайников, это все же объяснение. Просто рассказать, что такое струны, было бы неправильно, да и теория в основном базируется именно на измерениях. И, чтобы наконец добраться до струн, нам придется хотя бы попытаться представить эти измерения. О первых четырех вы уже имеете представление. Грубо говоря, первые три измерения, это некая точка в четвертом.
Часто рассматриваемая как количество беспорядка в системе, энтропия связана с количеством полезной энергии в системе: чем выше энтропия, тем меньше энергии доступно. Если мы вернемся в прошлое, к началу Вселенной, то эта идея подразумевает фактически бесконечно малое количество энтропии, но энтропия присутствует и сильно напоминает Большой взрыв. Поэтому исследователи изучили последствия этого увеличения энтропии в циклической Вселенной. Они пришли к выводу, что хотя циклическая Вселенная может обойти проблему энтропии, сильно расширяясь с каждым циклом, такое решение само по себе гарантирует, что Вселенная не бессмертна. Другими словами, даже вселенная, которая подвергается циклическим скачкам, должна была бы иметь сингулярность, чтобы привести все в движение в первую очередь. Это подкрепляет идею о том, что у Вселенной, вероятно, было начало, что согласуется с теорией Большого взрыва и противоречит идее вечно отскакивающей Вселенной. Хотя споры о происхождении Вселенной еще далеки от завершения, новое исследование дает некоторые интересные сведения и ставит под сомнение некоторые существующие теории.
Эта простая последовательность событий привела большинство экспертов к выводу о том, что М-теория является ведущим кандидатом на ТВ, даже несмотря на то, что её точное определение во Вселенной, похожей на нашу, остаётся неизвестным. Корректна ли теория — вопрос отдельный. Предлагаемые ею струны — как и дополнительные свёрнутые измерения, в которых эти струны должны вибрировать — в 10 миллионов миллиардов раз меньше разрешения таких экспериментов, как Большой адронный коллайдер. А некоторых макроскопических признаков теории, которые можно было бы уже увидеть, вроде космических струн или суперсимметрии, обнаружено не было. У других же версий ТВ наблюдается множество различных технических проблем, и ни одна из них пока не повторила математической непротиворечивости теории струн — как расчёт такого, например, процесса, как рассеяние гравитонов друг на друге. Согласно Симмонсу-Даффину, ни один из соперников не смог закончить первый шаг, или первую «квантовую коррекцию» этого вычисления. Один философ даже утверждал, что статус теории струн, как единственной из известных непротиворечивых теорий, считается доказательством её истинности. Среди дальних соперников имеются асимптотически безопасная гравитация , теория Е8 [она же " исключительно простая теория всего "], некоммутативная геометрия и причинные фермионные системы.
Строение и развитие Вселенной для «чайника»
Чтобы понять основную идею М-теории, нужно вернуться в 1970-е годы, когда ученые поняли, что вместо того, чтобы описывать вселенную, основываясь на точечных частицах, их лучше было бы описывать в виде осциллирующих струн (энергетических трубочек). Результаты нового исследования, опубликованного в Classical and Quantum Gravity, позволяют предположить, что теория о расширении Вселенной может быть ошибочной. Она знает о Вселенной то, чего не знаем мы, и готова поделиться открытиями и секретами в книге «Карта Вселенной: Главные идеи, которые объясняют устройство космоса». Приверженцов первой теории было намного больше, нежели второй, утверждающей, что всего во Вселенной 11 измерений. Согласно общепринятой теории относительности Вселенная включает в себя четыре измерения, среди которых длина, ширина, глубина и время. Тогда в силу вступает общая теория относительности (ОТО), которая объясняет движения материальных тел в общем случае.
Сны о чём-то большем: Как ученые и мультивселенная подарили человечеству научное обоснование мечты
В этой статье я максимально простым языком изложу 8 самых фундаментальных законов Вселенной. 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. это увлекательная концепция, объединяющая различные теории, такие как струнная теория и супергравитация, чтобы понять природу Вселенной на самом глубоком уровне. В 1983 году физики Стивен Хокинг и Джеймс Хартл выпустили научную работу, посвященную новой теории возникновения Вселенной.
Законы энергии Вселенной: как работает энергия в нашем мире — 11 главных законов
"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. Теория струн Теория струн – физическая теория, объединяющая квантовую механику и общую теорию относительности, и считающаяся главным кандидатом на роль теории квантовой гравитации. это увлекательная концепция, объединяющая различные теории, такие как струнная теория и супергравитация, чтобы понять природу Вселенной на самом глубоком уровне. Если сложить две вселенные, наблюдаемую и не наблюдаемую, то получиться, что вселенная постоянно выворачивается, при этом имеет общий стабильные размеры во времени. Современное изучение эволюции Вселенной невозможно без согласования его с квантовой теорией.
Большой взрыв или вечный отскок : новые открытия меняют начало нашей Вселенной
Через 380 тыс. А через миллиарды лет из пылевых облаков они превратились в звезды, планеты, астероиды. Эволюция Вселенной Временная хронология формирования Вселенной Спустя миллиарды лет, когда в пространстве появились атомы и молекулы, под действием гравитации они начали перемещаться относительно друг друга. Этот период ученые назвали Структурной Эпохой. Уже в первые мгновения после расширения, в пространстве появились простейшие частицы, имеющие световую природу. Примерно через год начинает появляться темная материя. А еще через 380 тыс. Эволюция Вселенной Постепенно частицы сбились в газовые облака огромных масштабов, а еще через некоторое время начали формироваться звезды и планеты, которые обладают взаимным притяжением. Первые галактики образовались спустя 300 млн.
Однако современный вид они приобрели лишь через 10 млрд. На данный момент Вселенной примерно 13,82 млрд. Ученые не сомневаются, что галактики и общая карта пространства еще не раз поменяются, пока не придут к своей конечной форме. Интересный факт: существует предположение, что финальным этапом формирования Вселенной будет ее повторное сжатие в единую точку сингулярности, которая снова расширится благодаря Большому взрыву. Доказательством того, что эволюция Вселенной еще далека от завершения, является реликтовое излучение. Если оно заметно на границах пространства, значит, еще не иссякла энергия, выделенная в момент Большого взрыва. Соответственно, космос продолжает расширяться. Структура и форма Вселенной Возможные формы Вселенной Утверждение того, что реликтовое излучение находится на самом краю Вселенной, довольно спорное.
Доказано, что пространство расширяется быстрее скорости света, поэтому реальные края космоса уходят дальше мест, куда успела добраться световая энергия от Большого взрыва. По предварительным оценкам, сейчас размер Вселенной составляет примерно 91 миллиард световых лет, и это число постоянно растет. Ученые со всего мира пытаются определить точную структуру пространства вокруг. Совершенно ясно, что космос состоит из галактик, между которыми находится пустота, пылевые облака, скопления астероидов и прочие объекты. Однако какую он имеет форму и структуру? Пространство в четырех измерениях Вселенная подвластна четырем измерениям: координатам XYZ и времени. Ученые пока не решили, какая структура Вселенной является достоверной. Однако все три варианта позволяют спрогнозировать ее форму.
Будущее Вселенной Возможные варианты будущего Вселенной Если Вселенная имеет возраст, и миллиарды лет назад произошло ее рождение, то значит, наступит время, когда ее не станет. Еще с 90-х ученые, изучающие космос, пытаются прогнозировать его будущее и установить, что произойдет, когда он перестанет существовать. Все предположения строятся на обязательном условии, что теория Большого взрыва верна. Это дает начальные данные о вселенной, помогает построить представление об устройстве пространства и спрогнозировать, что произойдет дальше. Пример большого сжатия и рождения новой Вселенной Сейчас существует три теории будущего Вселенной: Большое сжатие. После того, как пространство расширится до определенного размера, оно начнет сжиматься. Это возможно, если плотность пространства будет выше допустимого. Тогда границы Вселенной начнут уменьшаться, ровно как и расстояние между объектами.
Процесс будет продолжаться до тех пор, пока она не превратится в небольшую сингулярность, существовавшую до Большого взрыва. Большое замораживание. Если плотность не привысит максимальную, то Вселенная продолжит расширяться до неограниченных размеров. Однако постепенно в ней израсходуется запас энергии и газа. Нейтронные звезды превратятся в черные дыры, остальные, потратив все тепло, станут белыми карликами. Постепенно температура в пространстве начнет падать, пока не установится на отметке абсолютного нуля. Большой разрыв.
Явления из первой вселенной проецировали на вторую. Получается, если в нашем мире извергается вулкан, точно такой же выплескивает лаву и в параллельной вселенной. Но это в теории. А что если иные миры создают не колебания каких-то невидимых струн... Гипотеза о квантовой мультивселенной Многие в детстве хотели стать космонавтами, когда вырастут, но мало кому удалось осуществить эту мечту. Впрочем, Пол Саттер — астрофизик из Университета Стоуни-Брук уверен, что многие все же полетели в космос, только не знают об этом. Просто случилось это в параллельной вселенной. Никакой магии, чистые… кванты! Согласно квантовой механике, каждый элемент одновременно существует в нескольких состояниях. И выбирает одно из них, только когда появляется наблюдатель. Это называется коллапс волновой функции — тогда возможность переходит в реальность. С помощью квантовой механики ученые пытались объяснить, как мир мог появиться из ничего. Согласно теории ученых, изначально наш мир находился в космологической сингулярности. По мнению Хокинга и Хартла, в результате Большого взрыва Вселенная расширилась, образовались галактики, звезды и планеты. Ученые рассматривали Вселенную как квантовую систему, которая одновременно находится в бесконечном множестве состояний. Кстати, эта идея объясняется мысленным экспериментом Эрвина Шредингера — одного из основателей квантовой механики. То есть прямо в тот момент, когда вы решаете, идти вам на прогулку или остаться дома, вы создаете параллельный мир. В нем вы отправляетесь на улицу. А в этом — узнаете дальше, что наша Вселенная может быть компьютерной симуляцией. Гипотеза о вселенной — компьютерной игре "В этой игре очень классные персонажи! Я вот себе эльфа выбрал", — признался геймер, обозреватель компьютерных технологий Дэвид Коулман. Геймер из Канады даже не догадывается, что его действиями могут управлять так же, как он эльфом. Так считает британский исследователь Мелвин Вопсон. Недавно он открыл так называемый закон инфодинамики. Согласно которому с течением времени информационный хаос либо остается стабильным, либо уменьшается. То есть данные становятся более сжатыми и упорядоченными. А это может значить, что кто-то извне подчищает лишнюю информацию — так же, как компьютер архивирует ненужные файлы.
За три десятилетия квантовая механика и теория относительности Эйнштейна произвели революцию в этой области. Но сегодня ни один физик не посмеет утверждать, что наши знания о Вселенной близки к абсолюту. Наоборот, кажется, что каждое новое открытие отворяет ящик Пандоры, наполненный более сложными вопросами. Рассказываем про самые животрепещущие темы, беспокоящие ученых на данный момент. Существуют ли параллельные вселенные? Астрофизики предполагают, что пространство-время может быть плоским, а не искривленным, и, таким образом, длится вечно. Если так, то область, которую мы можем видеть «Вселенную» , является всего лишь одним пятном в бесконечно большой мультивселенной. Таким образом, с бесконечным числом космических пятен расположение частиц внутри них вынуждено повторяться — бесконечно много раз. Это означает, что существует бесконечно много параллельных вселенных: космические участки, точно такие же, как наши с нашими альтер эго. Что ждет Вселенную в будущем? Если темной энергии не существует, такая Вселенная перестанет расширяться и вместо этого начнет сжиматься, в конечном итоге схлопываясь в событии, получившем название «Большое сжатие». Если Вселенная закрыта, но темная энергия есть, сферическая Вселенная будет расширяться вечно.
Не считается нарушением предоставление Продавцом информации агентам и третьим лицам, действующим на основании договора с Продавцом, для исполнения обязательств перед Клиентом и только в рамках договоров. 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.
Расширение Вселенной — миф? Новое исследование перевернуло модель строения нашего мира
Так что ей попытались найти место в теории формирования Вселенной — и, конечно, нашли. Именно эти противоречия сподвигли Эйнштейна на создание Общей Теории Относительности (ОТО), которая должна была «поправить» Ньютоновскую теорию гравитации и объяснить устройство бесконечно существующей Вселенной. Теория Большого взрыва по-прежнему является доминирующей космологической моделью, объясняющей происхождения Вселенной.
Мир нереален? Как ученый доказал, что наша Вселенная – всего лишь симуляция
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. Вместо этого мы обнаруживаем 10-мерную теорию гравитации Бранса - Дикке. Если вы слышали термин «компактификация» в приложении к теории струн — это просто слово, обозначающее, что мы должны разгадать эти загадки. Пока что многие люди предполагают существование полного и убедительного решения, подходящего для компактификации. Двумерная проекция многообразия Калаби-Яу , одного из популярных методов компактификации дополнительных, ненужных измерений теории струн Теория струн предлагает путь к квантовой гравитации, с которым могут сравниться немногие альтернативы.
Если сделать разумные выводы по поводу того, как работает математика, мы сможем получить из неё как ОТО, так и Стандартную модель. На сегодня это единственная идея, которая даёт нам это — поэтому за ней так отчаянно гонятся. Неважно, выступаете ли вы за успех теории струн или за провал, или как вы относитесь к отсутствию проверяемых предсказаний, она, без сомнения, остаётся одной из наиболее активных областей исследования теоретической физики. По сути, теория струн выделяется, как лидирующая идея среди мечтаний физиков об окончательной теории. 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.
Дополнительные измерения Другим математическим следствием теории струн является то, что она имеет смысл в мире, число измерений которого больше трех. В настоящее время этому существует два объяснения: Дополнительные измерения шесть из них свернулись, или, в терминологии теории струн, компактифицировались до невероятно малых размеров, воспринять которые никогда не удастся. Мы застряли в 3-мерной бране, а другие измерения простираются вне ее и для нас недоступны. Важным направлением исследований среди теоретиков является математическое моделирование того, как эти дополнительные координаты могут быть связаны с нашими.
Последние результаты предсказывают, что ученые в скором времени смогут обнаружить эти дополнительные измерения если они существуют в предстоящих экспериментах, так как они могут быть больше, чем ожидалось ранее. Понимание цели Цель, к которой стремятся ученые, исследуя суперструны — «теория всего», т. В случае успеха она могла бы прояснить многие вопросы строения нашей вселенной. Объяснение материи и массы Одна из основных задач современных исследований — поиск решения для реальных частиц. Теория струн начиналась как концепция, описывающая такие частицы, как адроны, различными высшими колебательными состояниями струны. В большинстве современных формулировок, материя, наблюдаемая в нашей вселенной, является результатом колебаний струн и бран с наименьшей энергией. Вибрации с большей порождают высокоэнергичные частицы, которые в настоящее время в нашем мире не существуют. Масса этих элементарных частиц является проявлением того, как струны и браны завернуты в компактифицированных дополнительных измерениях. Например, в упрощенном случае, когда они свернуты в форме бублика, называемом математиками и физиками тором, струна может обернуть эту форму двумя способами: короткая петля через середину тора; длинная петля вокруг всей внешней окружности тора.
Короткая петля будет легкой частицей, а большая — тяжелой. При оборачивании струн вокруг торообразных компактифицированных измерений образуются новые элементы с различными массами. Теория суперструн кратко и понятно, просто и элегантно объясняет переход длины в массу. Свернутые измерения здесь гораздо сложнее тора, но в принципе они работают также. Возможно даже, хотя это трудно представить, что струна оборачивает тор в двух направлениях одновременно, результатом чего будет другая частица с другой массой. Браны тоже могут оборачивать дополнительные измерения, создавая еще больше возможностей. Определение пространства и времени Во многих версиях теория суперструн измерения сворачивает, делая их ненаблюдаемыми на современном уровне развития технологии. В настоящее время не ясно, сможет ли теория струн объяснить фундаментальную природу пространства и времени больше, чем это сделал Эйнштейн. В ней измерения являются фоном для взаимодействия струн и самостоятельного реального смысла не имеют.
Предлагались объяснения, до конца не доработанные, касавшиеся представления пространства-времени как производного общей суммы всех струнных взаимодействий. Такой подход не отвечает представлениям некоторых физиков, что привело к критике гипотезы. Конкурентная теория петлевой квантовой гравитации в качестве отправной точки использует квантование пространства и времени. Некоторые считают, что в конечном итоге она окажется лишь другим подходом ко все той же базовой гипотезе. Квантование силы тяжести Главным достижением данной гипотезы, если она подтвердится, будет квантовая теория гравитации. Текущее описание силы тяжести в ОТО не согласуется с квантовой физикой.
Как будто их что-то разгоняет. И они развивают эту мысль. Они задаются вопросом, в каком "виде", в каких формах эта невидимая материя может во Вселенной находиться. Поскольку у неё есть гравитация, есть масса, значит, по законам этой гравитации эта масса должна как-то концентрироваться, должны формироваться центры притяжения. По той же схеме, по которой в облаке разрозненного межзвёздного вещества рождаются звёзды, а звёзды собираются в скопления и в целые галактики. Так родилась концепция "тёмных звёзд", которые, может быть, испускают нечто аналогичное нашим фотонам. Света и вообще электромагнитного излучения они не несут, но, возможно, имеют какую-то другую, недоступную пока нашему пониманию силу природы.
Шрёдингер, а позже и Хью Эверетт, пытавшийся обосновать, что одновременно могут существовать не только два, а все возможные исходы любого изменения, вдохновили огромное количество писателей-фантастов и вызвали целый бум научной фантастики о параллельных мирах. Шрёдингер был одним из основоположников квантовой физики, а спустя еще 30 лет, в 1983 году физики Стивен Хокинг и Джеймс Хартл заявили, что вселенную тоже можно рассматривать как квантовую систему, которая одновременно находится в бесконечном множестве состояний. И мир, к которому мы привыкли лишь одно из этих состояний. Все прочие — и есть пресловутые параллельные миры, в которых отражаются все возможные альтернативные исходы происходивших событий. По их теории, Большой взрыв создал сразу несколько похожих друг на друга вселенных, в которых действуют те же физические законы, что и в нашей. Разница заключается лишь в уникальном развитии, в котором эти вселенные могут отставать от нашей или же напротив, сильно ее опережать. Кадр из сериала «Параллельные миры» реж. Ричард Комптон, Дэвид Э. Фантаст Майкл Муркок в своих книгах «Расколотые миры» и «Вечный водитель» описал ее еще в 1970-х. Кинематографисты же стали сходить с ума по параллельным вселенным в большинстве своем в последнем десятилетии. Пионерами здесь стоит считать успешный сериал телеканала Fox «Параллельные миры» 1995-2000 , в котором студент-физик Куин Мелори изобретает устройство, которое способно создавать кротовые норы а именно они по теории Хокинга-Хартла соединяют отдаленные друг от друга точки пространства. По случайности он затягивает в одну такую нору вместе с собой профессора, свою подружку и музыканта. Теперь, чтобы вернуться домой им придется побывать в огромном множестве миров. Узнаете «Рика и Морти»? Впрочем, в этом месте каждый сможет найти пример на свой вкус.