Теория Большого взрыва по-прежнему является доминирующей космологической моделью, объясняющей происхождения Вселенной. Своё видение устройства мироздания и как выглядит модель Вселенной, рассказывает известный российский учёный Плыкин В.Д.
Квантовые струны перемещаются в 11 измерениях
- Законы энергии Вселенной: как работает энергия в нашем мире — 11 главных законов
- Квантовая гравитация.
- ТОП-10 необъяснимых загадок Земли
- Что такое Вселенная?
Происхождение Вселенной. Какие новые версии предлагает наука и религия?
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. Информация — это энергия, и она обладает массой. Если мы удаляем какие-либо данные, энергия все равно остается, но в рассеянном состоянии. Лет через сто пятьдесят число битов превысит число атомов на планете.
Это повлечет за собой физическое изменение реальности. То есть внутри этой компьютерной симуляции мы сможем создать еще одну виртуальную реальность. Возможно по такому принципу и образовался наш мир", — рассказал доцент кафедры физики Портсмутского университета Мелвин Вопсон. Гипотеза о внеземном происхождении нашей Вселенной Кто же тогда написал код этой компьютерной игры? Некоторые астрофизики уверены: создание нашей Вселенной — это эксперимент. Да, примерно такой же, как проводят ученые в своих лабораториях на Земле.
Возможно, «лишняя» материя приходится на гало из горячего газа? Проблема галактической массы стала значимой и активно обсуждалась в течение 1960-х. В июне 1970 года австралиец Кен Фримен на основе данных по галактикам M 33 и NGC 300 предположил, что в них содержится значительное количество вещества, которое не регистрируется ни оптически, ни в радиодиапазонах. Причем распределение этого вещества заметно отличается от того, которое характерно для видимой части галактик. Стало ясно, что все ранние гипотезы о природе тёмной материи придётся отбросить — она представляет собой нечто совершенно новое. Копилка доказательств В 1975 году на конференции Американского астрономического общества выступили Вера Рубин и Кент Форд. Они получили надёжные проверяемые данные, которые указывали на вопиющее расхождение между теорией и практикой в распределении вещества. Учёные использовали самый современный спектрограф и пришли к выводу, что подавляющее большинство звёзд в галактиках движутся по своим орбитам с одинаковой угловой скоростью. Этот вывод подтверждал невероятное допущение, что масса в галактиках распределена равномерно — плотность вещества одинакова и в регионах, где находится большинство видимых звёзд, и там, где звёзд мало. Позднее Рубин установила: чтобы теория соответствовала наблюдениям, темной материи в галактиках должно быть в шесть раз больше, чем видимого вещества. Что примечательно, она предпочла объяснить феномен через модифицированную механику Ньютона, а не через напрашивающуюся гипотезу о неизвестном виде субъядерных частиц, способных взаимодействовать с «нормальной» материей только посредством гравитации. Например, было выявлено её влияние на динамику системы двойных галактик и на формирование эллиптических галактик. Позднее оказалось, что тёмная материя искривляет свет, как и любые массивные небесные тела, то есть её можно обнаружить с помощью эффекта гравитационного линзирования. За идею тёмной материи ухватились и космологи, когда не сумели выявить предсказанную теорией неоднородность в реликтовом излучении. Введение в модель тяжёлых частиц, которые не взаимодействуют с обычным веществом, но создают сильное гравитационное поле, позволило объяснить возникновение сложных галактических структур. Хотя в начале 1990-х годов неоднородность реликтового излучения всё-таки была выявлена при участии орбитальной обсерватории COBE Cosmic Background Explorer , к тому времени в существовании тёмной материи уже никто не сомневался. Так что ей попытались найти место в теории формирования Вселенной — и, конечно, нашли. Реликтовое излучение — это «остывший» свет горячей плазмы, который перестал взаимодействовать с космической средой, когда возраст Вселенной составлял всего 380 тысяч лет. В то время ее фоновая температура достигала 3000 К температура реликтового излучения сейчас — 2,7 К.
М-теория Оставалась еще одна проблема, которая не давала покоя теоретикам струн того времени. Тщательная классификация показала существование пяти различных последовательных теорий струн, и было непонятно, почему природа должна выбирать одну из пяти. И здесь в игру вступает М-теория. Во время второй революции струн в 1995 году физики предположили, что пять последовательных теорий струн на деле являются разными лицами уникальной теории, которая существует в одиннадцати пространственно-временных измерениях и называется М-теорией. Она включает каждую струнную теорию различных физических контекстов, при этом оставаясь рабочей для всех. Эта невероятно увлекательная картина привела большинство теоретических физиков к идее, что М-теория станет теорией всего — и она также математически более последовательна, чем все остальные предлагаемые теории. Как бы то ни было, пока что М-теория не смогла произвести прогнозы, которые могут быть проверены экспериментально. Суперсимметрия в настоящее время тестируется на Большом адронном коллайдере. Если бы ученые смогли найти признаки существования суперпартнеров, это окончательно укрепило бы позиции М-теории. Но современная теоретическая физика пока не в состоянии дать проверяемые прогнозы, а экспериментальная не может представить для этой проверки эксперименты. Большинство великих физиков и космологов одержимы желанием найти это прекрасное и простое описание мира, которое могло бы объяснить все. И хотя мы пока далеки от этого, без гениальных и творческих людей вроде Хокинга это было бы и вовсе невозможно.
Согласно ему, когда инфляция закончилась, она заполнила Вселенную частицами и излучением, но не темной материей. Более того, физики предполагают, что осталось какое-то квантовое поле, которое не исчезло. По мере расширения и охлаждения Вселенной это неизвестное квантовое поле в конечном итоге трансформировалось, вызвав образование темной материи. Иными словами, новый подход к теории Большого взрыва отделяет эволюцию темной материи от эволюции "нормальной" материи, то есть той материи, которую мы можем увидеть, услышать, пощупать и т. Это означает, что эволюция обоих видов материи идет отдельными друг от друга путями. Ученые также выдвинули идею о том, что на самом деле могло произойти два Больших взрыва, причем второй был "темным", и именно он породил в конечном итоге темную материю. Моделирование указывает на то, что второй Большой взрыв мог произойти позже первого - примерно тогда, когда Вселенной было меньше месяца.
М теория вселенной для чайников. Вначале был миф
Это важный параметр, который влияет на то, как Вселенная расширяется, как образуются галактики и звезды, и какой будет ее конечный исход. Вселенная, новости космоса, НЛО, а также непознанное на самом популярном сайте Наша Вселенная. Самые удивительные теории о Вселенной, которые поддерживаются многими представителями научного сообщества. Следующий этап развития теории суперструн — М-теория — насчитала уже одиннадцать размерностей.
Вселенная не должна существовать никогда
- Об устройстве Вселенной – простыми словами. Поймет даже ребенок
- М-теория – модель Вселенной
- Об устройстве Вселенной – простыми словами. Поймет даже ребенок
- Загадочные «нечастицы» способны расколоть Вселенную - Hi-Tech
- Новая теория: Вселенная могла начаться с темного Большого взрыва - Российская газета
- Воздушный шарик
Происхождение Вселенной. Какие новые версии предлагает наука и религия?
Результаты нового исследования, опубликованного в Classical and Quantum Gravity, позволяют предположить, что теория о расширении Вселенной может быть ошибочной. Вселенная, новости космоса, НЛО, а также непознанное на самом популярном сайте Наша Вселенная. Теория струн вселенной – способ представления пространства вселенной, состоящей из неких нитей, которые и называют струнами и бранами. Английский физик Мелвин Вопсон заявил, что его новое исследование может подтвердить популярную теорию симуляционной Вселенной.
История вопроса
- Большой взрыв или вечный отскок : новые открытия меняют начало нашей Вселенной
- Новая «теория всего» предполагает, что наша Вселенная может быть похожа на голограмму
- Другая Вселенная: Астрофизики взбудоражены неожиданным открытием
- Физики: У Вселенной не было начала - RW Space
- Курсы валюты:
Новая модель Вселенной
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. РИА Новости, 19.07.2023. Вселенная обладает определенным количеством энергии, но, когда эта энергия будет израсходована, согласно теории, Вселенная станет постепенно замедляться.
Новая модель Вселенной
По теории струн измерений может быть 6, 10 и даже 26. Но мы осознаем только четыре из них. Остальные измерения сворачиваются, но в них могут помещаться параллельные вселенные. Эта концепция в упрощенной визуальной форме отражена в фильме Кристофера Нолана «Интерстеллар» 2014. Михаил Иванов, кандидат физико-математических наук, доцент кафедры теоретической физики МФТИ: «Тема параллельных миров-вселенных в художественной и научной литературе переплетена с темой множественности миров-областей в пределах одной вселенной. Если рассматривать область якобы нашей вселенной, но отстающую от нас более чем на 14 млрд световых лет это больше расстояния, которое свет может пройти с момента Большого взрыва к настоящему времени , тут уже возможно говорить о параллельных мирах. Исторически одним из первых источников идеи мультивселенных была многомерная геометрия. Если в пространстве больше трех измерений, в нем можно представить несколько параллельных или пересекающихся гиперплоскостей, на каждой из которых действует обычная трехмерная физика.
Восходят эти идеи минимум к XIX веку. В современной науке основные источники идеи о мультивселенных — общая теория относительности и квантовая теория. Общая теория относительности ОТО описывает, как геометрия пространства-времени, которая проявляется в виде гравитационных полей, изменяется со временем и взаимодействует с материей. В ней можно сконструировать решения основных уравнений так, чтобы черная дыра оказалась воротами в параллельный мир. Но это требует существования экзотических видов материи, которые едва ли возможны. Можно применить обобщения ОТО к многомерному пространству и прийти к допущению, что в нем живут трехмерные браны от слова мембрана , на поверхности которых размещаются параллельные вселенные. Можно модифицировать теорию так, чтобы пространство эволюционировало, порождая практически не связанные друг с другом области, в которых законы физики будут различаться.
В квантовой теории есть концептуальные проблемы, связанные с тем, что она состоит из двух разных частей. Первая — физика того, что происходит в замкнутой системе, обособленной от внешних взаимодействий. Вторая — теория измерений, описывающая взаимодействия системы с измерительным прибором. Последнюю старались свести к физике замкнутых систем, включая в нее измерительный прибор. Но каждый раз теория измерений возникала снова, на другом уровне: вместо измерения состояния квантовой частицы приходилось рассматривать измерение состояния стрелки прибора или даже экспериментатора. В 1957 году американский физик Хью Эверетт III заметил, что теорию измерений можно исключить из квантовой механики, но тогда окажется, что в каждом эксперименте реализуются одновременно все возможные исходы. Это позволило проинтерпретировать теорию так, что Вселенная ветвится на варианты.
В них происходит все, что в принципе могло бы произойти». Существуют ли параллельные вселенные Идею о существовании других реальностей в научном сообществе воспринимают неоднозначно.
Теперь же Вопсон опубликовал статью, в которой сделал новые выводы. Например, второй закон инфодинамики описывает поведение электронов в многоэлектронных атомах: они располагаются таким образом, чтобы свести к минимуму информационную энтропию. Вопсон также объясняет, почему во Вселенной преобладает симметрия. Все это подтверждает теорию, что мы живем в симуляции", — сделал выводы ученый. 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.
При этом исследование теории струн стало явным толчком для развития оригинальных математических конструкций, а также топологии. Физика с ее теоретическими направлениями довольно прочно укоренилась в математике также с помощью изучаемой теории. Более того, сущность современной квантовой гравитации и материи смогли досконально понять, начав изучать гораздо глубже, чем было возможно до этого.
Поэтому исследования теории струн продолжаются непрерывно, а результатом многочисленных экспериментов, включая испытания на Большом адронном коллайдере, могут стать недостающие понятия и элементы. В этом случае физическая теория будет абсолютно доказанным и общепринятым явлением. Теория относительности представляет Вселенную «плоской», но квантовая механика утверждает, что на микроуровне происходит бесконечное движение, искривляющее пространство. Теория струн объединяет эти идеи и представляет микрочастицы как следствие объединения тончайших одномерных струн, которые будут иметь вид точечных микрочастиц, следовательно, не могут наблюдаться экспериментально. Данная гипотеза позволяет представить элементарные частицы, составляющие атом из ультрамикроскопических волокон, называемых струнами.
Все свойства элементарных частиц объясняются резонансным колебанием волокон, их образующих. Эти волокна могут совершать бесконечное множество вариантов вибраций. Данная теория предполагает объединение идей квантовой механики и теории относительности. Но из-за наличия множества проблем в подтверждении мыслей заложенных в ее основе большая часть современных ученых считают, что предложенные идеи не более чем самая обыкновенная профанация или другими словами — теория струн для чайников, то есть для людей, которые совершенно не разбираются в науке и строении окружающего мира. Свойства ультрамикроскопических волокон Чтобы понять их суть, можно представить струны музыкальных инструментов — они могут вибрировать, изгибаться, сворачиваться.
Тоже происходит и с этими нитями, которые издавая определенные вибрации, взаимодействуют друг с другом, сворачиваются в петли и образуют более крупные частицы электроны, кварки , масса которых зависит от частоты вибрации волокон и их натянутости — эти показатели определяют энергию струн. Чем больше излучаемая энергия, тем выше масса элементарной частицы. Инфляционная теория и струны Согласно инфляционной гипотезе, Вселенная была создана благодаря расширению микро пространства, размером в струну длина Планка. По мере увеличения этой области растягивались и так называемые ультрамикроскопические волокна, теперь их длина соизмерима с размерами Вселенной. Они точно так же взаимодействуют между собой и производят те же вибрации и колебания.
Выглядит это как производимый ими эффект гравитационных линз, искажающих лучи света дальних галактик. А продольные колебания порождают гравитационное излучение. Математическая несостоятельность и другие проблемы Одной из проблем считается математическая несостоятельность теории — физикам, изучающим ее, не хватает формул для приведения ее в завершенный вид. А вторая заключается в том, что данная теория полагает, о существовании 10 измерений, но мы ощущаем всего 4 — высота, ширина, длина и время. Ученые предполагают, что остальные 6 — в скрученном состоянии, наличие которых не ощущается в реальном времени.
Также проблемой является не возможность экспериментального подтверждения этой теории, но и опровергнуть ее никто не может. Приходила ли вам в голову мысль, что вселенная похожа на виолончель? Правильно - не приходила. Потому что вселенная не похожа на виолончель. Но это не означает, что у нее нет струн.
Конечно, струны мироздания едва ли похожи на те, которые мы себе представляем. Эти нити похожи, скорее, на крошечные "Резинки", способные извиваться, растягиваться и сжиматься на все лады. Все это, однако, не означает, что на них нельзя "Сыграть" симфонию вселенной, ведь из этих "нитей", по мнению струнных теоретиков, состоит все сущее. Противоречие физики. Во второй половине XIX века физикам казалось, что ничего серьезного в их науке открыть больше нельзя.
Беда, как и водится, случилась из-за ерунды - одного из мелких "Облачков", еще остававшихся на чистом, понятном небе науки. А именно - при расчете энергии излучения абсолютно черного тела гипотетическое тело, которое при любой температуре полностью поглощает падающее на него излучение, независимо от длины волны - NS. Существует лишь некая вероятность нахождения частицы во множестве областей пространства - времени. Частицы на субатомном уровне словно "Размазаны" по пространству. Мало этого, не определен и сам "Статус" частиц: в одних случаях они ведут себя как волны, в других - проявляют свойства частиц.
В общей теории относительности, словно в государстве с противоположными законами, дело обстоит принципиально иначе. Пространство представляется похожим на батут - гладкую ткань, которую могут изгибать и растягивать объекты, обладающие массой. Они создают деформации пространства - времени - то, что мы ощущаем как гравитацию. Стоит ли говорить, что стройная, правильная и предсказуемая общая теория относительности находится в неразрешимом конфликте с "Взбалмошной Хулиганкой" - квантовой механикой, и, как следствие, макромир не может "помириться" с микромиром. Теория всего.
Теория струн воплощает мечту всех физиков по объединению двух, в корне противоречащих друг другу ото и квантовой механики, мечту, которая до конца дней не давала покоя величайшему "Цыгану и Бродяге" Альберту Эйнштейну. Может быть - даже единым законом, который объединяет все виды энергии, частиц и взаимодействий в какой-нибудь элегантной формуле. Ото описывает одну из самых известных сил вселенной - гравитацию. Впоследствии к ним добавилось и сильное ядерное взаимодействие - но вот гравитация к ним не присоединяется никак. Теория струн - одна из самых серьезных кандидаток на то, чтобы соединить все четыре силы, а, значит, объять все явления во вселенной - недаром ее еще называют "Теорией Всего".
Вначале был миф. До сих пор далеко не все физики пребывают в восторге от теории струн. Само ее рождение - легенда. В конце 1960-х годов молодой итальянский физик - теоретик Габриэле венециано искал уравнения, которые смогли бы объяснить сильные ядерные взаимодействия - чрезвычайно мощный "Клей", который скрепляет ядра атомов, связывая воедино протоны и нейтроны. Согласно легенде, как-то он случайно наткнулся на пыльную книгу по истории математики, в которой нашел уравнение двухсотлетней давности, впервые записанное швейцарским математиком Леонардом Эйлером.
Каково же было удивление венециано, когда он обнаружил, что уравнение Эйлера, которое долгое время считали ничем иным, как математической диковинкой, описывает это сильное взаимодействие. Уравнение, вероятно, стало результатом долгих лет работы венециано, а случай лишь помог сделать первый шаг к открытию теории струн. Уравнение Эйлера, чудесным образом объяснившее сильное взаимодействие, обрело новую жизнь. В конце концов, оно попалось на глаза молодому американскому физику - теоретику Леонарду сасскинду, который увидел, что в первую очередь формула описывала частицы, которые не имели внутренней структуры и могли вибрировать. Сасскинд понял - формула описывает нить, которая подобна упругой резинке.
Описав свое открытие, сасскинд представил революционную идею струн. Стандартная модель. В то время общепринятая наука представляла частицы точками, а не струнами. Выяснилось, что вселенная намного богаче, чем это можно было себе представить. Это был настоящий "Демографический Взрыв" элементарных частиц.
Аспиранты физических вузов бегали по коридорам с криками, что открыли новую частицу, - не хватало даже букв для их обозначения. Но, увы, в "Родильном Доме" новых частиц ученые так и не смогли отыскать ответ на вопрос - зачем их так много и откуда они берутся? Это подтолкнуло физиков к необычному и потрясающему предсказанию - они поняли, что силы, действующие в природе, также можно объяснить с помощью частиц. То есть существуют частицы материи, а есть частицы - переносчики взаимодействий. Таковым, например, является фотон - частица света.
Чем больше этих частиц - переносчиков - тех же фотонов, которыми обмениваются частицы материи, тем ярче свет. Ученые предсказывали, что именно этот обмен частицами - переносчиками - есть не что иное, как то, что мы воспринимаем как силу. Ученые считают, что если мы перенесемся к моменту сразу после большого взрыва, когда вселенная была на триллионы градусов горячее, частицы - переносчики электромагнетизма и слабого взаимодействия станут неразличимы и объединятся в одну - един ственную силу, называемую электрослабой. А если вернуться во времени еще дальше, то электрослабое взаимодействие соединилось бы с сильным в одну суммарную "Суперсилу". Эта стройная картина взаимодействий, в конечном счете, получила название стандартной модели.
Но, увы, и в этой совершенной теории была одна большая проблема - она не включала в себя самую известную силу макроуровня - гравитацию. Для не успевшей "Расцвести" теории струн наступила "осень", уж слишком много проблем она содержала с самого рождения. Это так называемый тахион - частица, которая движется в вакууме быстрее света. Одним из них был американский физик - теоретик Джон Шварц. Ученый уже решил забросить свое гиблое дело, и тут его осенило - может быть, уравнения теории струн описывают, в том числе, и гравитацию?
Впрочем, это подразумевало пересмотр размеров главных "Героев" теории - струн. Предположив, что струны в миллиарды и миллиарды раз меньше атома, "Струнщики" превратили недостаток теории в ее достоинство.
Причем распределение этого вещества заметно отличается от того, которое характерно для видимой части галактик. Стало ясно, что все ранние гипотезы о природе тёмной материи придётся отбросить — она представляет собой нечто совершенно новое. Копилка доказательств В 1975 году на конференции Американского астрономического общества выступили Вера Рубин и Кент Форд. Они получили надёжные проверяемые данные, которые указывали на вопиющее расхождение между теорией и практикой в распределении вещества. Учёные использовали самый современный спектрограф и пришли к выводу, что подавляющее большинство звёзд в галактиках движутся по своим орбитам с одинаковой угловой скоростью. Этот вывод подтверждал невероятное допущение, что масса в галактиках распределена равномерно — плотность вещества одинакова и в регионах, где находится большинство видимых звёзд, и там, где звёзд мало. Позднее Рубин установила: чтобы теория соответствовала наблюдениям, темной материи в галактиках должно быть в шесть раз больше, чем видимого вещества. Что примечательно, она предпочла объяснить феномен через модифицированную механику Ньютона, а не через напрашивающуюся гипотезу о неизвестном виде субъядерных частиц, способных взаимодействовать с «нормальной» материей только посредством гравитации.
Например, было выявлено её влияние на динамику системы двойных галактик и на формирование эллиптических галактик. Позднее оказалось, что тёмная материя искривляет свет, как и любые массивные небесные тела, то есть её можно обнаружить с помощью эффекта гравитационного линзирования. За идею тёмной материи ухватились и космологи, когда не сумели выявить предсказанную теорией неоднородность в реликтовом излучении. Введение в модель тяжёлых частиц, которые не взаимодействуют с обычным веществом, но создают сильное гравитационное поле, позволило объяснить возникновение сложных галактических структур. Хотя в начале 1990-х годов неоднородность реликтового излучения всё-таки была выявлена при участии орбитальной обсерватории COBE Cosmic Background Explorer , к тому времени в существовании тёмной материи уже никто не сомневался. Так что ей попытались найти место в теории формирования Вселенной — и, конечно, нашли. Реликтовое излучение — это «остывший» свет горячей плазмы, который перестал взаимодействовать с космической средой, когда возраст Вселенной составлял всего 380 тысяч лет. В то время ее фоновая температура достигала 3000 К температура реликтового излучения сейчас — 2,7 К. Вещество тогда было распределено в основном равномерно, поэтому присутствие неоднородностей на карте реликтового излучения может очень много рассказать об эволюции нашего мира. Понятно, что обычная и тёмная материя по-разному взаимодействуют с реликтовым излучением.
Взаимодействие с ним обычной материи проявляется колебаниями в частотах акустического диапазона — они прекрасно видны на графиках, где показана зависимость температуры космической среды от плотности.