"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. Согласно общепринятой теории относительности Вселенная включает в себя четыре измерения, среди которых длина, ширина, глубина и время. Сегодня шоу «Ньютон для чайников» отправляется на Лыткаринский завод оптического стекла холдинга «Швабе». ТЕОРИЯ СТРУН На сегодняшний день главной и единственной теорией, которая может объяснить все многообразие сил, организующих Вселенную, является струнная теория.
Телескоп «Хаббл» отметил 34-ю годовщину работы красочным изображением туманности Гантель
| Ньютон для чайников – Telegram | В своей основе Теория струн отрицает и утверждает, что Вселенная существовала всегда. |
| 5 тайн строения Вселенной, которые ученые до сих пор не могут разгадать | Исключительно простая теория всего. Алексеев с.с право азбука теория философия опыт комплексного исследования м 1999, м-теория вселенной для чайников. |
| Публикация: М-теория – модель Вселенной | Но опять же, возможно, слияние квантовой теории с теорией относительности даст нам лазейку и позволит Вселенной уцелеть. |
6 секретов Вселенной, которые вас удивят
А если вернуться во времени еще дальше, то электрослабое взаимодействие соединилось бы с сильным в одну суммарную «суперсилу». Несмотря на то, что все это еще ждет своих доказательств, квантовая механика вдруг объяснила, как три из четырех сил взаимодействуют на субатомном уровне. Причем объяснила красиво и непротиворечиво. 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. Гравитон Для не успевшей «расцвести» теории струн наступила «осень», уж слишком много проблем она содержала с самого рождения. Например, выкладки теории предсказали существование частиц, которых, как точно установили вскоре, не существует. Это так называемый тахион — частица, которая движется в вакууме быстрее света. Помимо прочего выяснилось, что теория требует целых 10 измерений.
Неудивительно, что это очень смущало физиков, ведь это очевидно больше, чем то, что мы видим. К 1973 году только несколько молодых физиков все еще боролись с загадочными выкладками теории струн. Одним из них был американский физик-теоретик Джон Шварц. В течение четырех лет Шварц пытался приручить непослушные уравнения, но без толку. Помимо других проблем, одно из этих уравнений упорно описывало таинственную частицу, которая не имела массы и не наблюдалась в природе. 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.
Таинственная частица, от которой Джон Шварц так настойчиво пытался избавиться, теперь выступала в качестве гравитона — частицы, которую долго искали и которая позволила бы перенести гравитацию на квантовый уровень. Именно так теория струн дополнила пазл гравитацией, отсутствующей в Стандартной модели. Но, увы, даже на это открытие научное сообщество никак не отреагировало. Теория струн оставалась на грани выживания. Но Шварца это не остановило. Присоединиться к его поискам захотел только один ученый, готовый рискнуть своей карьерой ради таинственных струн — Майкл Грин. Субатомные матрешки Несмотря ни на что, в начале 1980? Шварц и Грин принялись за их устранение.
И усилия их не прошли даром: ученые сумели устранить некоторые противоречия теории. Меньше чем за год число струнных теоретиков подпрыгнуло до сотен человек. Именно тогда теорию струн наградили титулом Теории Всего. Новая теория, казалось, способна описать все составляющие мироздания. И вот эти составляющие. Каждый атом, как известно, состоит из еще меньших частиц — электронов, которые кружатся вокруг ядра, состоящего из протонов и нейтронов. Протоны и нейтроны, в свою очередь, состоят из еще меньших частиц — кварков. Но теория струн утверждает, что на кварках дело не заканчивается.
Кварки состоят из крошечных извивающихся нитей энергии, которые напоминают струны. Каждая из таких струн невообразимо мала. Мала настолько, что если бы атом был увеличен до размеров Солнечной системы, струна была бы размером с дерево. Так же, как различные колебания струны виолончели создают то, что мы слышим, как разные музыкальные ноты, различные способы моды вибрации струны придают частицам их уникальные свойства — массу, заряд и прочее. Знаете, чем, условно говоря, отличаются протоны в кончике вашего ногтя от пока не открытого гравитона? Только набором крошечных струн, которые их составляют, и тем, как эти струны колеблются. Конечно, все это более чем удивительно. Еще со времен Древней Греции физики привыкли к тому, что все в этом мире состоит из чего-то вроде шаров, крошечных частиц.
И вот, не успев привыкнуть к алогичному поведению этих шаров, вытекающему из квантовой механики, им предлагается вовсе оставить парадигму и оперировать какими-то обрезками спагетти... Пятое измерение Хотя многие ученые называют теорию струн триумфом математики, некоторые проблемы у нее все же остаются — прежде всего, отсутствие какой-либо возможности в ближайшее время проверить ее экспериментально. Ни один инструмент в мире, ни существующий, ни способный появиться в перспективе, «увидеть» струны неспособен. Поэтому некоторые ученые, кстати, даже задаются вопросом: теория струн — это теория физики или философии?.. Правда, видеть струны «воочию» вовсе не обязательно. Для доказательства теории струн требуется, скорее, другое — то, что звучит как научная фантастика — подтверждение существования дополнительных измерений пространства. О чем идет речь? Все мы привыкли к трем измерениям пространства и одному — времени.
Но теория струн предсказывает наличие и других — дополнительных — измерений. Но начнем по порядку. На самом деле, идея о существовании других измерений возникла почти сто лет назад. Пришла она в голову никому не известному тогда немецкому математику Теодору Калуца в 1919 году. Он предположил возможность наличия в нашей Вселенной еще одного измерения, которое мы не видим. Об этой идее узнал Альберт Эйнштейн, и сначала она ему очень понравилась. Позже, однако, он засомневался в ее правильности, и задержал публикацию Калуцы на целых два года. В конечном счете, правда, статья все-таки была опубликована, а дополнительное измерение стало своеобразным увлечением гения физики.
Как известно, Эйнштейн показал, что гравитация есть не что иное, как деформация измерений пространства-времени. Калуца предположил, что электромагнетизм тоже может быть рябью. Почему же мы ее не наблюдаем? Калуца нашел ответ на этот вопрос — рябь электромагнетизма может существовать в дополнительном, скрытом измерении. Но где оно? Ответ на этот вопрос дал шведский физик Оскар Клейн, который предположил, что пятое измерение Калуцы свернуто в миллиарды раз сильнее, чем размеры одного атома, поэтому мы и не можем его видеть. Идея о существовании этого крошечного измерения, которое находится повсюду вокруг нас, и лежит в основе теории струн. Одна из предполагаемых форм дополнительных закрученных измерений.
Внутри каждой из таких форм вибрирует и движется струна — основной компонент Вселенной. Все они имеют очень закрученную и искривленную сложную форму. И все — невообразимо малы. Каким же образом эти крошечные измерения могут оказывать влияние на наш большой мир? Согласно теории струн, решающее: для нее все определяет форма. Когда на саксофоне вы нажимаете разные клавиши, вы получаете и разные звуки. Это происходит потому, что при нажатии той или иной клавиши или их комбинации, вы меняете форму пространства в музыкальном инструменте, где циркулирует воздух. Благодаря этому и рождаются разные звуки.
Теория струн полагает, что дополнительные искривленные и закрученные измерения пространства проявляются похожим образом. Формы этих дополнительных измерений сложны и разнообразны, и каждое заставляет вибрировать струну, находящуюся внутри таких измерений, по-разному именно благодаря своим формам. Ведь если предположить, например, что одна струна вибрирует внутри кувшина, а другая — внутри изогнутого почтового рожка, это будут совершенно разные вибрации. Впрочем, если верить теории струн, на деле формы дополнительных измерений выглядят куда сложнее кувшина. Как устроен мир Науке сегодня известен набор чисел, которые являются фундаментальными постоянными Вселенной. Именно они определяют свойства и характеристики всего вокруг нас. Среди таких констант, например, заряд электрона, гравитационная постоянная, скорость света в вакууме...
Подход причинных множеств аккуратно снимает проблему сингулярности Большого взрыва, потому что в теории квантовой гравитации сингулярности не могут существовать. Материю невозможно сжать до бесконечно крошечных точек — они могут быть не меньше размера атома пространства-времени. Итак, как выглядит начало нашей Вселенной без сингулярности Большого взрыва? Именно здесь Бенто и его сотрудник Став Залель, аспирант Имперского колледжа Лондона, подхватили нить, исследуя, что теория причинных множеств говорит о начальных моментах существования Вселенной. Их работа опубликована 24 сентября в базе данных препринтов arXiv. Статья еще не опубликована в рецензируемом научном журнале. В статье исследовалось, «должно ли начало существовать в подходе причинно-следственных связей», — сказал Бенто. Вместо этого в нашей работе не было бы Большого взрыва в качестве начала, поскольку причинное множество обладает бесконечным прошлым, и поэтому всегда что-то есть раньше». Их работа подразумевает, что у Вселенной не было начала — что она просто существовала всегда. То, что мы воспринимаем как Большой взрыв, могло быть лишь особым моментом в эволюции всегда существующей причинной совокупности, а не истинным началом. Однако предстоит еще много работы.
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. 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.
Тут стоит сделать небольшое разграничение. Наблюдаемая вселенная является предметом изучения физики, космологии, астрономии и так далее. В этой статье мы поговорим о наблюдаемой вселенной. И так, начнём с происхождения. На данный момент общепризнанной является теория большого взрыва. Суть теории заключается в том, что вселенная возникла из одной точки, называемой точкой сингулярности, по причине того самого большого взрыва.
Что находится за пределами нашей Вселенной: 5 теорий
Теория Большого взрыва по-прежнему является доминирующей космологической моделью, объясняющей происхождения Вселенной. Согласно теории, до этого Вселенная была очень крошечной, очень горячей, плотной точкой, похожей на сингулярность, из которой возникло все, что мы видим вокруг себя. Так что ей попытались найти место в теории формирования Вселенной — и, конечно, нашли.
10 самых загадочных и необъяснимых тайн Вселенной
Если Клиент желает удалить свою учетную запись на Сайте, Клиент обращается к нам по адресу shop alpina. Данное действие не подразумевает отзыв согласия Клиента на обработку его персональных данных, который согласно действующему законодательству происходит в порядке, предусмотренном абзацем 1 настоящего пункта. Использование информации предоставленной Клиентом и получаемой Продавцом. Продавец вправе направлять Клиенту сообщения рекламно-информационного характера. Если Клиент не желает получать сообщения рекламно-информационного характера от Продавца, он должен изменить соответствующие настройки подписки в соответствующем разделе Личного кабинета. С момента изменения указанных настроек получение рассылок Продавца возможно в течение 3 дней, что обусловлено особенностями работы и взаимодействия информационных систем, а так же условиями договоров с контрагентами, осуществляющими в интересах Продавца рассылки сообщений рекламно-информационного характера.
Вторая революция в теории струн В 1980-х и начале 1990-х годов теория струн достигла некоторой проблемы из-за изобилия. Применяя суперсимметрию к теории струн, к комбинированной теории суперструн, физики включая самого Виттена исследовали возможные структуры этих теорий, и в результате работы были показаны 5 различных версий теории суперструн. Дальнейшие исследования показали, что вы можете использовать определенные формы математических преобразований, называемые S-дуальностью и T-дуальностью, между различными версиями теории струн. Физики растерялись На конференции физиков по теории струн, состоявшейся в Университете Южной Калифорнии весной 1995 года, Эдвард Виттен выдвинул гипотезу о том, что к этим двойственностям следует относиться серьезно. Что, если, предположил он, физический смысл этих теорий состоит в том, что разные подходы к теории струн представляют собой разные способы математического выражения одной и той же основной теории. Хотя у него не было намечено подробностей этой основной теории, он предложил ей название - М-теория. Часть идеи, лежащей в основе самой теории струн, состоит в том, что четыре измерения 3 пространственных измерения и одно временное измерение нашей наблюдаемой Вселенной можно объяснить, если представить себе Вселенную как имеющую 10 измерений, но затем «компактифицировать» 6 из них размеров до субмикроскопических масштабов, которые никогда не наблюдаются. Действительно, сам Виттен был одним из тех, кто разработал этот метод еще в начале 1980-х годов!
Он обнаружил различные признаки того, что пертурбационные теории струн совмещаются в одну связную непертурбационную теорию, которую он назвал «М-теорией». М-теория в различных физических контекстах выглядит, как одна из теорий струн, но у неё нет ограничений по условиям — а это важное требование для теории всего. Или, по крайней мере, так говорили вычисления Уиттена. Для таких вымышленных миров физики могут описывать процессы при любых энергиях, включая и формирование и испарение чёрных дыр. 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.
Что такое расширение Вселенной? Согласно общепринятой теории, Вселенная родилась вместе с Большим взрывом и выглядела как очень горячая и плотная точка. Спустя невообразимо малые доли доли секунды, началось расширение Вселенной или инфляция. Само пространство расширялось быстрее скорости света. За этот период Вселенная выросла в размерах по крайней мере в 90 раз. По мере расширения пространства она охлаждалась и формировалась материя. Через секунду после Большого взрыва она была заполнена нейтронами, протонами, электронами, антиэлектронами, фотонами и нейтрино. На этом изображении всего неба показана зарождающаяся Вселенная. Оно показывает температурные колебания возрастом 13,7 млрд лет. Изображение предоставлено НАСА Примерно через 380 000 лет после Большого взрыва материя достаточно остыла для образования атомов в эпоху рекомбинации, что привело к образованию прозрачного, электрически нейтрального газа. Однако после этого момента Вселенная погрузилась во тьму, так как еще не образовались ни звезды, ни какие-либо другие яркие объекты. Примерно через 400 млн лет Вселенная начала выходить из космических темных веков в эпоху реионизации.
Что находится за пределами нашей Вселенной: 5 теорий
Теория струн вселенной – способ представления пространства вселенной, состоящей из неких нитей, которые и называют струнами и бранами. Конечно, это описание Мироздания является очень упрощённым, можно сказать, что это – «Мироздание для чайников», которыми мы все с вами пока ещё являемся. Такое менее обширное понятие дает возможность для существования нашей теории о множественной вселенной. Согласно теории относительности, закрытая Вселенная будет расширяться, а затем сжиматься обратно и в конце концов схлопнется, открытая Вселенная будет расширяться бесконечно, а плоская сначала будет расширяться, а затем очень постепенно замедлится и остановится. 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. В теории, предложенной профессором Влатко Ведрал (Vlatko Vedral)из Оксфорда, основным компонентом Вселенной является не материя и не энергия, а "бит" – самая крошечная единица информации, который используется в компьютере.
Креационизм: все создал Господь Бог
- Просто невероятно: как устроена Вселенная, почему желания сбываются и зачем смотреть «Матрицу»
- Читайте также
- Просто невероятно: как устроена Вселенная, почему желания сбываются.
- Новая теория: Вселенная могла начаться с темного Большого взрыва
- 7 января, 2009
Вселенная: что это такое, описание, строение, происхождение, фото и видео
В статье рассказывается о Вселенной, теориях ее происхождения, свойствах. Теория одноэлектронной Вселенной — это гипотеза Ричарда Фейнмана, известного физика-теоретика, который посвятил свою жизнь исследованию и созданию квантовой электродинамики. Теория суперструн, популярным языком, представляет вселенную как совокупность вибрирующих нитей энергии – струн. гравитационные волны и их практическое применение.
Строение и развитие Вселенной для «чайника»
Свойства М-теории Хотя физики до сих пор не раскрыли секретов М-теории, они определили несколько свойств, которые теория будет иметь, если гипотеза Виттена окажется верной: 11 измерений пространства-времени эти дополнительные измерения не следует путать с идеей физики мультивселенной параллельных вселенных содержит струны и браны первоначально называемые мембранами методы использования компактификации, чтобы объяснить, как дополнительные измерения сводятся к четырем измерениям пространства-времени, которые мы наблюдаем 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. Что означает "М"? Неясно, что означает буква M в M-теории, хотя вполне вероятно, что изначально она означала «мембрану», поскольку только что было обнаружено, что они являются ключевым элементом теории струн. Сам Виттен был загадочным по этому поводу, заявив, что значение буквы М можно выбрать по вкусу. Возможные варианты: Мембрана, Мастер, Магия, Тайна и так далее. Группа физиков, во главе с Леонардом Сасскиндом, разработала теорию матриц, которая, по их мнению, может в конечном итоге использовать М, если она когда-либо будет доказана. У М-теории, как и у разновидностей теории струн, есть проблема, заключающаяся в том, что в настоящее время она не делает реальных предсказаний, которые можно было бы проверить в попытке подтвердить или опровергнуть теорию. Многие физики-теоретики продолжают исследования в этой области, но когда у вас более двух десятилетий исследований, но без твердых результатов, энтузиазм, несомненно, немного ослабевает.
Мы видим, как массивные звёзды превращаются в чёрные дыры — это доказанный факт. Одновременно с этим мы замечаем в ранней Вселенной присутствие сверхмассивных чёрных дыр, которые просто не успели бы вырасти до регистрируемых масс. Источник изображения: The Astrophysical Journal Letters На днях в журнале The Astrophysical Journal Letters была опубликована работа , в которой группа учёных из Университета Джона Хопкинса в США и Университета Сорбонны во Франции собрала данные «Уэбба» по обнаруженным в ранней Вселенной чёрным дырам и представила больше доказательств в пользу гипотезы об одновременном рождении звёзд и чёрных дыр. Эти данные будут набираться и дополняться новыми наблюдениями, что позволит со временем создать стройную теорию эволюции объектов во Вселенной и её самой. Учёные обратили внимание, что «Уэбб» обнаружил одну сверхмассивную чёрную дыру через 470 млн лет после Большого взрыва, а другую — через 400 млн лет. Масса последней была определена на уровне 1,6 млн солнечных. Она находилась в центре галактики, которая была легче, чем дыра в её сердцевине. Чёрная дыра подобной массы не могла вырасти до фиксируемого значения. Из того, что мы наблюдали, чёрные дыры возникали после коллапса умирающих звёзд массой свыше 50 солнечных. Ничего подобного в ранней Вселенной не могло произойти, чтобы проявился наблюдаемый там эффект — крошечная галактика, собранная вокруг СЧД. Исследователи делают вывод, что первичные чёрные дыры образовались одновременно с первыми звёздами или чуть раньше из облаков первичной материи. Центры облаков коллапсировали и возникшая в каждом из них чёрная дыра начинала испускать ветер, запускающий и ускоряющий процесс звездообразования. Фактически первичные чёрные дыры стали тем инструментом, который собрал и превратил галактики в те структуры, которые мы наблюдаем. Как показало моделирование, иногда это может быть не так и планета на ранних стадиях зарождения вполне может оказаться достаточно плоской формы. Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3. В целом преобладает мнение, что от начала до конца зародыш планеты растёт равномерно и имеет шарообразную форму. Менее поддержана гипотеза так называемого нестабильного диска: на ранних стадиях эволюции центральная область зарождающейся планеты имеет скорее плоскую форму, чем сферическую. Когда-нибудь наши телескопы станут достаточно чувствительными, чтобы напрямую изучать планеты на всех этапах их эволюции. В принципе, на примере планет-гигантов это можно делать уже сейчас, достаточно найти подходящих кандидатов. Кстати, космический телескоп им. Джеймса Уэбба занимается, в том числе, и такой задачей. Но пока достаточных для наблюдения данных нет, приходится проводить моделирование на компьютере. Моделирование протопланеты, формирующейся методом нестабильного диска. Вид сверху и сбоку Источник изображения: UCLan Моделирование показало, что когда планеты формируются с помощью процесса нестабильности диска, они не демонстрируют равномерный сферический рост. Наоборот, на полюсах в таких случаях собирается больше вещества, чем в экваториальной зоне, что превращает их в «сплюснутый сфероид» или, говоря проще, на этом этапе формирования молодая планета похожа на сильно приплюснутое яйцо. В итоге она всё равно становится сферической формы, но определённый этап с некоторой натяжкой может считаться периодом плоской земли. Статья опубликована в одном из самых престижных астрономических журналов — Astronomy and Astrophysics Letters. Сверхмассивная чёрная дыра СЧД в центре галактики Markarian 817 около года испускала сверхбыстрый ветер из частиц, оставаясь при этом в стадии средней активности. Раньше подобное наблюдалось только для сверхактивных СЧД и случалось крайне редко. Художественное представление чёрной дыры, испускающей ветер из заряжённых частиц. Это прекращает звездообразование и, по сути, определяет облик и судьбу галактики-хозяина. Для астрономов важно наблюдать подобные явления, что позволяет выяснить механизм взаимодействия СЧД и приютившей её галактики и, в конечном итоге, больше узнать об эволюции этих объектов и Вселенной. Галактика Markarian 817 на удалении 430 млн световых лет от нас с СЧД массой 81 млн солнечных явно выделилась на фоне всех остальных событий такого рода. Об активности чёрной дыры в её центре отчётливо должно было сигнализировать рентгеновское излучение, испускаемое перегретым веществом в аккреционном диске. Как позже оказалось, ветер от чёрной дыры блокировал рентгеновское излучение, и по факту оно было достаточно сильным. Анализ данных показал, что активность наблюдалась по обширному пространству аккреционного диска, что привело к образованию, как минимум трёх отдельных потоков ветра из заряжённых частиц, каждый из которых развил скорость до нескольких процентов от скорости света в вакууме. Это продолжалось около года и особым образом дало понять, как чёрные дыры и галактики могут влиять друг на друга. Тот факт, что Markarian 817 создавал эти ветры около года, не находясь в особо активном состоянии, предполагает, что чёрные дыры могут изменять форму своих галактик-хозяев гораздо сильнее, чем считалось ранее», — сообщили авторы исследования в статье, опубликованной в журнале Astrophysical Journal Letters. В галактиках других типов эти процессы не встречаются, но, как показало новое исследование, мы просто не умели находить такие события. Астрономы из США показали пример , как случаи «жестокой расправы» чёрных дыр со звёздами обнаруживать повсеместно. Приливное разрушение звезды чёрной дырой в представлении художника. Kornmesser Когда звезда оказывается в опасной близости от чёрной дыры, она теряет большую часть своего вещества в процессе так называемого приливного разрушения. Вещество звезды образует диск вокруг чёрной дыры и запускает процесс аккреции вещества — его падение на чёрную дыру. Гравитация, трение и нагрев вещества вызывают выбросы энергии как от внутренней стороны аккреционного диска, так и с полюсов чёрной дыры, куда вещество из диска забрасывается мощными магнитными полями этого объекта. Эти выбросы энергии мы регистрируем в основном в оптическом и рентгеновском диапазонах. Астрономы из Массачусетского технологического института предложили искать события приливного разрушения звёзд чёрными дырами в инфракрасном диапазоне. Официальное сообщение о первом открытии такого события в инфракрасном спектре поступило в апреле 2023 года. Метод был признан рабочим и взят на вооружение. И это привело к лавине открытий. Шесть из них были позже отброшены, поскольку были связаны с активностью чёрных дыр в центрах галактик. Однако 12 событий были идентифицированы с высокой достоверностью, и все они были открыты впервые. Более того, все 12 новых событий приливного разрушения звёзд, зафиксированных в данных инфракрасных наблюдений, выявлены там, где раньше их не находили — в сильно запылённых галактиках. Похоже, раньше мы просто не могли уловить такие явления, поскольку пыль блокирует оптический и рентгеновский диапазоны. В инфракрасном же диапазоне никто до этого не искал подобные явления.
Мы знаем, что Хокинг думал, что что-то, что называется «М-теория», является нашим лучшим выбором для полной теории Вселенной. Но что это? Зная формулировку общей теории относительности Эйнштейна, каждый физик-теоретик мечтал примирить наше понимание бесконечно малого мира атомов и частиц с бесконечно большим масштабом космоса. Хотя последнее эффективно описывается уравнениями Эйнштейна, первое из них с необычайной точностью прогнозируется так называемой Стандартной моделью фундаментальных взаимодействий. Наше нынешнее понимание состоит в том, что взаимодействие между физическими объектами описывается четырьмя фундаментальными силами. Два из них — гравитация и электромагнетизм — актуальны для нас на макроскопическом уровне, мы имеем дело с ними в нашей повседневной жизни. Два других, называемые сильными и слабыми взаимодействиями, действуют в очень небольших масштабах и становятся актуальными только при рассмотрении субатомных процессов. Стандартная модель фундаментальных взаимодействий обеспечивает единую структуру для трех из этих сил, но гравитация не может быть последовательно включена в эту картину. Несмотря на точное описание крупномасштабных явлений, таких как орбита планеты или динамика галактик, общая теория относительности разрушается на очень коротких расстояниях. Согласно стандартной модели, все силы опосредуются определенными частицами. Для гравитации частица, называемая гравитоном, выполняет свою работу. Но, пытаясь рассчитать, как взаимодействуют эти гравитоны, появляются бессмысленные бесконечности. Согласованная теория гравитации должна быть действительной в любом масштабе и должна учитывать квантовую природу основных частиц. Это позволило бы приспособить гравитацию в единой структуре с другими тремя фундаментальными взаимодействиями, тем самым обеспечив знаменитую теорию всего.
Она восхищалась очень интересным явлением, таким как гравитация… Задумывались ли вы когда-нибудь о силе гравитации? Ведь она, пожалуй, самая слабая по сравнению с другими силами в природе, но в повседневной жизни она не выглядит слабой — это она держит наши ноги на грунте, вращает Землю вокруг Солнца и т. Это легко понять. Если мы возьмем магнит и поднесем его к булавке лежащей на столе, то магнитная сила оторвет булавку от стола. Это иллюстрирует насколько слаба сила гравитации по сравнению с магнитной силой магнита. Возникли идеи о том, как можно объяснить слабость гравитации, если имеется дополнительное измерение. Не может ли утекать гравитация в пустое пространство 11-ого измерения? Рендолл попыталась вычислить, как гравитация утекает из нашей мембраны — Вселенной в пустое пространство, но у нее не получилось. Затем она услышала о теории, по которой в этом пространстве существует другая мембрана и у нее появилась странная мысль: что, если гравитация не утекает из нашей Вселенной, а втекает в нее? Что, если она приходит к нам из другой Вселенной, а в той — другой мембране гравитация может быть такой же сильной, как и другие силы, но пока она достигает нас остается лишь слабый сигнал. Когда Рендолл переделала вычисления — все точно совпало. Слабость гравитации наконец-то получило свое объяснение, но только с введением параллельной Вселенной. Физики ринулись изучать 11-ое измерение, пытаясь решить застарелые проблемы, и каждый раз для хорошего объяснения нужна была еще одна параллельная Вселенная. Куда бы они не взглянули, они находили все новые и новые Вселенные. Некоторые принимали форму трехмерных мембран, как наша Вселенная, другие походили на пленки энергии, затем появились цилиндрические и даже витые мембраны. Каждая мембрана, возможно, была другой Вселенной. Некоторые Вселенные могут быть очень похожи на нашу, но там нас может и не быть. Оставалось выяснить смысл, мешающий сингулярности в начале Большого Взрыва. М-теория должна была вот-вот дать приемлемый ответ. Берт выдвинул идею о том, что мембраны движутся в 11-ом измерении как гигантские турбулентные волны. И для них мало места, значит они сталкиваются… а что будет, если они столкнутся? На конференции в Кембридже пионеры М-теории собрались обсудить последствия М-теории. Его видение 11-ого измерения воодушевило физиков и привлекло внимание космологов, главной проблемой которых, как известно, является проблема объяснения сингулярности. Им выдался часок, сидя в вагоне, обсудить все идеи. Три физика, один поезд, и самый большой секрет Вселенной — что вызвало Большой Взрыв? Они играли ассоциациями. Постепенно они поняли, как возможно из этих столкновений получить все эффекты ранней Вселенной. Когда Вселенные сталкиваются — можно получить Большой Взрыв. Но как подобное столкновение стало причиной мира, в котором мы живем. Наша Вселенная состоит из звезд, галактик, квазаров.