Сам Эйнштейн выдвинул теорию статической Вселенной, она подверглась критике и была потом практически забыта. Эти данные будут набираться и дополняться новыми наблюдениями, что позволит со временем создать стройную теорию эволюции объектов во Вселенной и её самой. Но опять же, возможно, слияние квантовой теории с теорией относительности даст нам лазейку и позволит Вселенной уцелеть. Такое менее обширное понятие дает возможность для существования нашей теории о множественной вселенной.
История и свойства М-теории
Расширение Вселенной может быть вызвано загадочной формой материи, называемой «нечастицами», которая не подчиняется законам физики. Теория Ньютона устарела, и на ее место пришла доказанная теория квантовой физики, что атомы состоят на 99,9% из чистой энергии, то есть весь мир – это энергия. 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). Следующий этап развития теории суперструн — М-теория — насчитала уже одиннадцать размерностей.
М-теория – модель Вселенной
Согласно инфляционной модели, без скалярного поля расширение Вселенной быстро замедлилось бы по мере падения её плотности. Однако скалярное поле вносит свой вклад, и расширение Вселенной продолжается. Она настолько огромна, что мы можем видеть только её ничтожно маленькую часть. Как я упомянул, переносчиками скалярного поля являются бозоны, один из них был открыт экспериментально на Большом адронном коллайдере — бозон Хиггса.
Сегодня инфляционная модель Вселенной доминирует, её придерживаются ведущие мировые физики-теоретики, включая наших соотечественников, например Алексея Александровича Старобинского. В частности модели отскока, согласно которой Вселенная существует циклически: за стадией расширения следует стадия сжатия, затем всё повторяется. А также модели мультивселенной, сторонники которой считают, что есть множество Вселенных.
Получают ли эти гипотезы экспериментальное подтверждение? Нужно отметить, что пока альтернативные теории выглядят довольно спекулятивно. Суть идеи в том, что если Вселенная родилась за счёт пульсации скалярного поля, то это событие могло произойти не единожды.
Либо оно может повторяться многократно, либо в разных местах — тогда от нашей Вселенной могут отщепляться другие Вселенные. Последнюю идею выдвинул Андрей Линде, один из основателей инфляционной модели Вселенной. Он предполагал, что раз существует много видов скалярных полей, то может существовать и много видов Вселенных, где действуют разные физические законы.
Вселенная растёт, флуктуирует и воспроизводит себя в различных формах — можно сравнить эту модель с кактусом, от которого отпочковываются новые побеги. Модель, в которой постоянно идёт процесс зарождения новых Вселенных, называется стационарной моделью. Это довольно интересная попытка учёных уйти от ответа на вопрос о начале и конце Вселенной.
Мы вошли в XXI век с двумя чемоданами, которые невозможно бросить, но трудно нести: в одном чемодане находится концепция тёмной материи, во втором — тёмной энергии. Поэтому сейчас даже звучат предложения как-то переработать теорию относительности Эйнштейна, чтобы хотя бы объединить и объяснить эти два «чемодана». Продолжается ли эволюция химического состава Вселенной сегодня?
Могут ли возникнуть совершенно новые химические элементы? Дело в том, что они рождаются в звёздах, а также при столкновении нейтронных звёзд. Нейтронная звезда — это звезда, состоящая из сверхтекучей ядерной жидкости, где все частицы — барионы протоны и электроны — сжаты до чрезвычайно высокой плотности.
В нейтронные звёзды превращаются со временем массивные звёзды. Также по теме Вне Стандартной модели: учёные исследовали спектры радиоактивных молекул в поисках новых законов физики Учёные Курчатовского института в составе международной группы Европейской организации по ядерным исследованиям ЦЕРН впервые в мире... В двойной системе такие звёзды могут закончить свою «жизнь», столкнувшись друг с другом: они сближаются за счёт излучения гравитационных волн, образуя чёрную дыру.
В теории струн ими называются невероятно малые вибрирующие нити энергии. 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. Классическая физика считала, что серьезных проблем в ней не осталось, а все устройство мира выглядело идеально отлаженной и предсказуемой машиной. 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. Расчеты показывали, что общая энергия излучения любого абсолютно черного тела должна быть бесконечно большой. Чтобы уйти от столь явного абсурда, немецкий ученый Макс Планк в 1900 году предположил, что видимый свет, рентгеновские лучи и другие электромагнитные волны могут испускаться только некоторыми дискретными порциями энергии, которые он назвал квантами. С их помощью удалось решить частную проблему абсолютно черного тела. Однако последствия квантовой гипотезы для детерминизма тогда еще не осознавались. Пока в 1926 году другой немецкий ученый, Вернер Гейзенберг, не сформулировал знаменитый принцип неопределенности.
Суть его сводится к тому, что вопреки всем господствующим до того утверждениям, природа ограничивает нашу способность предсказывать будущее на основе физических законов. Речь, конечно, идет о будущем и настоящем субатомных частиц. Выяснилось, что они ведут себя совершенно не так, как это делают любые вещи в окружающем нас макромире. На субатомном уровне ткань пространства становится неровной и хаотичной. Мир крошечных частиц настолько бурный и непонятный, что это противоречит здравому смыслу. Пространство и время в нем настолько искривлены и переплетены, что там нет обычных понятий левого и правого, верха и низа, и даже до и после.
Не существует способа сказать наверняка, в какой именно точке пространства находится в данный момент та или иная частица, и каков при этом момент ее импульса. 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. Это то, что физики называют корпускулярно-волновым дуализмом квантовой механики. Уровни строения мира: 1.
Макроскопический уровень — вещество 2. Молекулярный уровень 3. Атомный уровень — протоны, нейтроны и электроны 4. Субатомный уровень — электрон 5. Субатомный уровень — кварки 6. Ramos 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. Вот тут на помощь и приходит теория струн. Многие ученые уверены, что всё, от изысканного танца галактик до безумной пляски субатомных частиц, может в итоге объясняться всего одним фундаментальным физическим принципом. 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. Квантовая механика описывает три других силы: сильное ядерное взаимодействие, которое склеивает протоны и нейтроны в атомах, электромагнетизм и слабое взаимодействие, которое участвует в радиоактивном распаде. Любое событие в мироздании, от ионизации атома до рождения звезды, описывается взаимодействиями материи посредством этих четырех сил. С помощью сложнейшей математики удалось показать, что электромагнитное и слабое взаимодействия имеют общую природу, объединив их в единое электрослабое. 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. А на заре ее появления она и вовсе казалась бесконечно далекой от реальности. 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 функцию двухсотлетней давности, впервые записанную швейцарским математиком Леонардом Эйлером. Каково же было удивление Венециано, когда он обнаружил, что функция Эйлера, которую долгое время считали ничем иным, как математической диковинкой, описывает это сильное взаимодействие.
Как же было на самом деле? Формула, вероятно, стала результатом долгих лет работы Венециано, а случай лишь помог сделать первый шаг к открытию теории струн. Функция Эйлера, чудесным образом объяснившая сильное взаимодействие, обрела новую жизнь. Эти частицы вели себя так, что не могли быть просто точечными частицами. Сасскинд понял — формула описывает нить, которая подобна упругой резинке. Она могла не только растягиваться и сжиматься, но и колебаться, извиваться.
Описав свое открытие, Сасскинд представил революционную идею струн. К сожалению, подавляющее большинство его коллег встретили теорию весьма прохладно. Стандартная модель В то время общепринятая наука представляла частицы точками, а не струнами. В течение многих лет физики исследовали поведение субатомных частиц, сталкивая их на высоких скоростях и изучая последствия этих столкновений. 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. Ученые предсказывали, что именно этот обмен частицами-переносчиками — есть не что иное, как то, что мы воспринимаем как силу.
Это подтвердилось экспериментами. Так физикам удалось приблизиться к мечте Эйнштейна по объединению сил. 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.
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. В таком случае ее окончательная судьба — это Большое замораживание, за которым следует Большой разрыв: сначала внешнее ускорение Вселенной разорвет галактики и звезды на части, оставив всю материю холодной и одинокой. Затем ускорение станет настолько сильным, что пересилит действие сил, удерживающих атомы вместе, и все разорвется на части.
Если темная энергия существует, плоская Вселенная в конечном счете подвергнется безудержному расширению, ведущему к Большому разрыву. Независимо от того, как это происходит, Вселенная умирает, и этот факт подробно обсуждался астрофизиком Полом Саттером. Что находится внутри черной дыры? Согласно современным теориям, если вы бросите что-то в черную дыру, мы никогда не узнаем, что с ним случится.
Это потому, что гравитация черной дыры настолько сильна, что ее скорость удаления выше скорости света, а свет — самое быстрое в мире явление. Однако раздел науки под названием квантовая механика утверждает, что квантовая информация уничтожена быть не может.
Если будет создана внятная теория квантовой гравитации, человечество поймет, как функционируют черные дыры и что можно с ними делать.
Есть и другой «небольшой бонус» — это будет «теория всего»: элегантное универсальное уравнение, объясняющее устройство мира, ключ к пониманию Вселенной, о котором так мечтают ученые. 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.
М теория вселенной для чайников. Вначале был миф
Фото Freepik Квантовая механика доказала в многочисленных экспериментах, что частицы одного целого при их разделении неважно, на какое расстояние, хоть десятки тысяч км реагируют на воздействия одинаково. Если изменить физические свойства одной частицы в точке А, то мгновенно происходят такие же изменения и во второй частице в точке Б. Например, вы разговариваете по телефону и расстроены, а ваш супруг а , который является вашей половинкой и находится в другой комнате, просто чувствует, что у вас изменилось настроение, и у него оно тоже портится. Всё это наводит на мысль единого энергоинформационного поля, в котором и человек и всё живое встроено как мини-часть общего поля, и каждая мини-частица, содержит в себе весь потенциал макрополя.
Доступ к возможностям Вселенной мини-частица получает через вибрации. Доказанная квантовая запутанность говорит о том, что частица высшего сознания Вселенной мы её называем божественное истинное «я», воплотившееся в человеке , является единым целым с общим полем сознания Вселенной. И при развитии, а точнее, при повышении вибраций, достигается свобода и изобилие всех возможностей Вселенной в физической реальности через осознанность человека.
Отсюда следует вывод, что сознание человека — единое целое с сознанием Вселенной и соединение личности человека с сознанием истинного божественного «я» абсолютно реально. Это позволяет человеку использовать весь ресурс и потенциал Вселенной, а также способность достигать нужных результатов, то есть уметь творчески созидать. Как это работает на практике?
Человек, достигший единения со своим истинным «я», становится успешным, потому что у него есть внутренняя опора сила истинного «я». Он знает чего хочет, у него есть вера в себя и энергия. Он чётко видит лучшие варианты, легко решает вопросы, тормозящие движение вперёд.
Ему просто во всём необъяснимо везёт, и он всегда достигает своих целей. А финансовая свобода увеличивается пропорционально его развитию. Такой человек хорошо чувствует других людей, его проницательность подсказывает, когда и что говорить.
У него отличные отношения со всеми, и в то же время он чётко сохраняет свои границы. Ему интересно жить, он свободен от привязанностей и наполняет всех позитивом. Так может жить каждый, потому что мы частицы единого поля сознания Вселенной.
Фото Freepik Почему же тогда не все так живут?
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. Унификация сил В настоящее время физикам известны четыре фундаментальные силы: гравитация, электромагнитная, слабые и сильные ядерные взаимодействия. Из теории струн следует, что все они когда-то являлись проявлениями одной. Согласно этой гипотезе, так как ранняя вселенная остыла после большого взрыва, это единое взаимодействие стало распадаться на разные, действующие сегодня. Эксперименты с высокими энергиями когда-нибудь позволят нам обнаружить объединение этих сил, хотя такие опыты находятся далеко за пределами текущего развития технологии. Пять вариантов После суперструнной революции 1984 г. Физики, перебирая версии теории струн в надежде найти универсальную истинную формулу, создали 5 разных самодостаточных варианта.
Какие-то их свойства отражали физическую реальность мира, другие не соответствовали действительности. М-теория На конференции в 1995 году физик Эдвард Виттен предложил смелое решение проблемы пяти гипотез. Основываясь на недавно обнаруженой дуальности, все они стали частными случаями единой всеобъемлющей концепции, названной Виттеном М-теория суперструн. Одним из ключевых ее понятий стали браны сокращение от мембраны , фундаментальные объекты, обладающие более чем 1 измерением. Хотя автор не предложил полную версию, которой нет до сих пор, М-теория суперструн кратко состоит из таких черт: 11-мерность 10 пространственных плюс 1 временное измерение ; двойственности, которые приводят к пяти теориям, объясняющих ту же физическую реальность; браны — струны, с более чем 1 измерением. Следствия В результате вместо одного возникло 10500 решений. Для некоторых физиков это стало причиной кризиса, другие же приняли антропный принцип, объясняющий свойства вселенной нашим присутствием в ней. Остается ожидать, когда теоретики найдут другой способ ориентирования в теории суперструн. Некоторые интерпретации говорят о том, что наш мир не единственный.
Наиболее радикальные версии позволяют существование бесконечного числа вселенных, некоторые из которых содержат точные копии нашей. Теория Эйнштейна предсказывает существование свернутого пространства, которое называют червоточиной или мостом Эйнштейна-Розена.
Они рассчитываются на основе наблюдений космического микроволнового фона остаточного излучения от Большого взрыва и далеких звезд и галактик с использованием математических теорий. Разные теории на основе одних и тех же данных дают разные значения этих параметров. Это большая проблема для космологии. Вселенная расширяется, и ученые пытаются понять, почему.
Источник: Unsplash Физик-теоретик Говард Джорджи предложил идею о нечастицах более десяти лет назад. В фундаментальной физике обычно рассматриваются поля, такие как электрическое поле, где возникают частицы-возбуждения этого поля, например, фотоны. У частиц обычно есть определенная масса и импульс.
В 2020 году, имея данные за 12 лет, ученые-наногравитаторы начали замечать намеки на этот гравитационный гул и обратились к отдельным командам в Европе, Индии, Китае и Австралии, каждая из которых согласилась использовать свои собственные данные для независимого подтверждения. Доктор Стивен Тейлор отметил, что вероятность того, что последние результаты являются случайными, близка к одному из 10 000, что делает их убедительным доказательством, хотя это не соответствует золотому стандарту физики "один на миллион" для утверждения о доказательствах нового явления. Существует также элемент неопределенности относительно источника гравитационных волн. Полученные результаты изложены в серии статей, опубликованных в четверг в Astrophysical Journal Letters.
6 секретов Вселенной, которые вас удивят
Космологическая постоянная меняется со временем, но по другой причине — из-за изменения массы частиц во времени, а не из-за расширения Вселенной. По этой же причине у далеких галактик больше наблюдаемое астрономами красное смещение. Помимо проблемы расширения Вселенной модель Ломброзье дает ответ и на другие важные проблемы космологии. Например, темной материи: колебания поля ведут себя как так называемое поле аксионов, гипотетических частиц, которые считают кандидатами на роль темной материи. Также флуктуации снимают проблему темной энергии, «в которой теперь нет необходимости». Проанализировав данные, собранные за 30 лет работы этого космического телескопа, они максимально точно рассчитали скорость расширения Вселенной. Также по теме.
Так было обнаружено, что измерений вовсе не 4, их может быть 6, 10 и даже 26, просто ощущаем в нашей реальности мы только 4. И вот в этих невидимых измерениях опять же может прятаться вожделенная параллельная, невидимая нашему глазу вселенная. Та самая, в которой Мэттью МакКонахи передавал послание своей дочери в «Интерстелларе». Кадр из фильма «Интерстеллар» реж. Кристофер Нолан, 2014 В 2010-е этот поезд разогнался до максимальных мощностей. Кинематограф, кажется, всё больше уставал быть зеркалом нашей реальности и всё больше стремился быть его идеальным аватаром. Пока постепенно не стал тем самым альтернативным миром, параллельной вселенной, в которой возможно всё везде и сразу. Первые впечатляющие шаги при этом были сделаны в триллерах, взять хотя бы «Малхолланд драйв» Дэвида Линча или «Связь» Джеймса Уорда Биркита. В первом Линч, кажется, проницательно разглядел эту родовую определяющую связь между параллельными вселенными, в которых возможно всё, и миром Голливуда в котором также возможно всё. А Биркит своим успехом породил целую серию малобюждетных триллеров о неудачных экспериментах. Во время дружеского застолья над планетой пролетала комета, близость которой привела к квантовой когерентности и возникновению множества параллельных вселенных, так что все герои должны будут встретиться с самими собой, принимающими разные решения внутри одной и той же катастрофы. Кадр из фильма «Малхолланд Драйв» реж. Дэвид Линч, 2001 Ну а когда до концепции множественных параллельных миров добрались гиганты из студии Marvel, то они мгновенно отыскали в ней огромный развлекательный и коммерческий потенциал миксовать своих персонажей, убивать, возвращать и сталкивать их с друг другом теперь можно просто бесконечно. Сегодня никто уже и не хочет вспоминать о том, что главная проблема всех научных теорий о мультивселенных — их полнейшая недоказуемость. Параллельные миры существуют в научном дискурсе только потому, что не существует ни одного способа доказать, что их нет.
Удивительно, как иногда много общего встречается в законах природы, касающихся вроде бы не связанных между собой явлений. Математические структуры таких явлений часто очень похожи, а иногда даже идентичны. Колебания маятника полностью аналогичны движению массы на пружине или планеты вокруг звезды. Гравитационные волны, волны на воде, световые волны — все они обладают удивительно похожими свойствами, несмотря на то, что происходит из фундаментально различных физических источников. И в том же ключе, хотя многие этого не осознают, квантовая теория одной частицы и подход к квантовой теории гравитации также аналогичны друг другу. Диаграмма Фейнмана, представляющая рассеяние двух электронов — для этого требуется суммировать все возможные истории взаимодействий частиц Работает квантовая теория поля так: берём частицу и производим математическое «суммирование всех её историй». Нельзя просто подсчитать, где была частица, и где она сейчас, и как она туда попала — поскольку в природе существует внутренняя и фундаментальная квантовая неопределённость. Вместо этого мы суммируем все возможные способы, которыми она могла прибыть в текущее состояние «прошлая история» , с соответствующими вероятностными весами, а потом подсчитываем квантовое состояние одной частицы. Чтобы работать с гравитацией, а не с квантовыми частицами, нужно кое-что немного поменять. Поскольку Общая теория относительности Эйнштейна связана не с частицами, а с кривизной пространства-времени, мы не будем усреднять все возможные истории частицы. Вместо этого мы усредняем все возможные геометрии пространства-времени. Гравитация по правилам Эйнштейна и всё остальное сильные, слабые и электромагнитные взаимодействия по правилам квантовой физики — это два разных набора законов, управляющих всем во Вселенной. Работать в трёх пространственных измерениях очень тяжело, и когда мы встречаемся со сложной физической проблемой, мы часто пытаемся решить сначала более простую её версию. Если спуститься на одно измерение, всё станет проще. Единственные из возможных одномерных поверхностей — это открытая струна, с двумя отдельными концами, не связанными друг с другом, или закрытая струна, концы которой соединены и формируют петлю. Кроме того, кривизна пространства — очень сложная в трёх измерениях — становится тривиальным вопросом. Поэтому, если мы хотим добавить материю, мы используем набор скалярных полей точно так же, как для определённого рода частиц и космологическую константу работающую точно как член уравнения, отвечающий за массу : прекрасная аналогия. Дополнительные степени свободы, которая получает частица в нескольких измерениях, не играют особенной роли; пока мы можем определить вектор импульса, это остаётся главным измерением. Поэтому в одном измерении квантовая гравитация выглядит так же, как свободная квантовая частица в любом произвольном количестве измерений. Граф с вершинами, где сходятся по три ребра — ключевой компонент построения интеграла по траектории, относящегося к одномерной квантовой гравитации Следующий шаг — включить взаимодействия, и перейти от свободной частицы без амплитуд рассеяния или эффективных поперечных сечений к той, что может иметь физическую роль , связанную со Вселенной. Графы, похожие на приведённый выше, позволяют нам описывать физическую концепцию действия в квантовой гравитации. Если записать все возможные комбинации подобных графов и провести суммирование по ним — применяя те же законы, что и обычно, например, закон сохранения импульса — мы можем завершить аналогию. Квантовая гравитация в одном измерении очень похожа на взаимодействие одной частицы в любом числе измерений. Но этот теоретический «апгрейд» для гравитации может оказаться очень сложным. Можно найти другой подход, если мы решим работать в противоположном направлении. Вместо подсчёта поведения одной частицы нульмерной сущности в любом количестве измерений, возможно, мы могли бы подсчитать поведение струны, открытой или закрытой одномерной сущности. А исходя из этого уже поискать аналогии к более полной теории квантовой гравитации в более реалистичном количестве измерений. Диаграммы Фейнмана вверху основаны на точечных частицах и их взаимодействиях. Превратив их в аналоги для теории струн внизу , мы получим поверхности, способные обладать нетривиальной кривизной. Вместо точек и взаимодействий мы сразу начинаем работать с поверхностями, мембранами, и так далее. Получив настоящую многомерную поверхность, мы можем искривить её нетривиальными способами. Мы начинаем наблюдать у неё очень интересное поведение; такое, которое может находиться в основе кривизны пространства-времени, наблюдаемого во Вселенной в рамках ОТО. Но хотя одномерная квантовая гравитация даёт нам квантовую теорию поля для частиц в возможно искривлённом пространстве-времени, сама по себе она не описывает гравитацию. Чего не хватает в этой головоломке? Нет соответствия между операторами, или функциями, представляющими квантово-механические взаимодействия и свойства, а также состояния, то есть, как частицы и их свойства изменяются со временем. Это соответствие «операторов-состояний» было необходимым, но недостающим ингредиентом. Но если перейти от точечных частиц к струнным сущностям, это соответствие проявляется. Деформирование метрики пространства-времени можно представить флуктуацией "p" , а если применить её к струнной аналогии, она будет описывать флуктуацию пространства-времени и соответствовать квантовому состоянию струны. При переходе от частиц к струнам появляется реальное соответствие операторов-состояний. Флуктуация в метрике пространства-времени то есть, оператор автоматически представляет состояние в квантово-механическом описании свойств струны. Поэтому квантовую теорию гравитации в пространстве-времени можно создать на основе теории струн. Но это не всё, что мы получим: мы также получим квантовую гравитацию, объединённую с другими частицами и взаимодействиями в пространстве-времени, с теми, что соответствуют другим операторам струны в теории поля. Также существует оператор, описывающий флуктуации геометрии пространства-времени, а ещё один — для квантовых состояний струны. Самое интересное в теории струн то, что она способна дать нам рабочую квантовую теорию гравитации. Брайан Грин делает презентацию по теории струн Всё это не означает, что вопрос решён, и что теория струн — это путь к квантовой гравитации. Великая надежда теории струн состоит в том, что эти аналогии смогут удержаться на всех масштабах, и что появится недвусмысленное соответствие типа «один к одному» струнной картины мира и Вселенной, которую мы наблюдаем вокруг нас. Пока что картина мира со струнами и суперструнами непротиворечива лишь в нескольких наборах измерений, и наиболее многообещающий из них не даёт нам четырёхмерной гравитации Эйнштейна, описывающей нашу Вселенную. 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.
Кадр из фильма «Всё везде и сразу» реж. Дэн Кван, Дэниэл Шайнерт, 2022 Впервые о параллельных вселенных заговорили еще древние греки в V веке до н. Они развивали теорию атомизма, согласно которой всё в мире состоит из мельчайших частиц атомов, а их хаотичное столкновение образует параллельные миры. С установлением христианского догматизма все подобные идеи начали считаться еретическими, а потому в Средние века ученым пришлось надолго забыть о параллельных мирах. И только радикал Джордано Бруно продолжал утверждать, что миров, подобных нашему, бесконечное множество. При этом в буддизме напротив, идея мультивселенной является частью философского учения — буддисты верят, что существует несколько вселенных, которые бесконечно зарождаются и угасают. Так или иначе, со времен Средневековья ученые надолго оставили идею о множественных мирах. Первым физиком, который предложил научное обоснование параллельных вселенных стал Эрвин Шрёдингер, который в 1952 году в Дублине на лекции по квантовой механике ввел понятие суперпозиции — явления, при котором частица может находиться одновременно в нескольких состояниях. Речь о том самом мысленном эксперименте с кошкой в непрозрачном ящике рядом с атомом радиоактивного вещества, который с равной вероятностью может распасться или не распасться, и устройством, которое убивает или не убивает животное в зависимости от состояния частицы. Для стороннего наблюдателя пока он не откроет ящик, кошка будет находиться одновременно в суперпозиции двух состояний: и жива и мертва. Взять хотя бы классический «Сад расходящихся тропок» Хорхе Луис Борхеса, который был опубликован еще в 1944 году. 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.
Как наш разум связан со Вселенной и какие возможности открывает квантовая психология?
Эта система — факт биографии вселенной, но общая теория относительности вынуждена с этим фактом считаться — для этой системы уравнения общей теории относительности выглядят несравненно проще, и их решения интерпретируются однозначно. Согласно общепринятой теории относительности Вселенная включает в себя четыре измерения, среди которых длина, ширина, глубина и время. РИА Новости, 19.07.2023. В статье рассказывается о Вселенной, теориях ее происхождения, свойствах. 2.0 Теория ДВС: Шары для расточки каналов ГБЦ.
Теории параллельных Вселенных
- М теория вселенной для чайников. Теория струн
- 1. Размер Вселенной
- Теория струн для чайников: основы, базовые принципы и понятия
- Что находится за пределами нашей Вселенной: 5 теорий
- Параллельная Вселенная: существует ли она, теории | РБК Тренды
Вторая революция в теории струн
- Тёмная вселенная - это конец? М-теория. Теория струн.
- Большой взрыв или вечный отскок : новые открытия меняют начало нашей Вселенной
- М теория вселенной для чайников. Вначале был миф
- MARC-запись (RUSMARC)
- Другая Вселенная: Астрофизики взбудоражены неожиданным открытием
- Новая теория Вселенной и психики
Новая модель Вселенной
Два этих явления - самые весомые доводы в пользу правильности теории. Возможно, кроме этого вам будет полезна статья о том, как создать презентацию в ворде. Данный факт свидетельствует о том, что Вселенная расширяется. Реликтовое излучение — это как бы отголоски большого взрыва. Ранее Вселенная представляла собой горячую плазму, которая постепенно остывала. Еще с тех далеких времен во Вселенной остались так называемые блуждающие фотоны, которые образуют фоновое космическое излучение. Ранее при более высоких температурах Вселенной данное излучение было гораздо мощнее.
Сейчас же его спектр соответствует спектру излучения абсолютно твердого тела с температурой всего 2,7 Кельвин. Теория струн Современное изучение эволюции Вселенной невозможно без согласования его с квантовой теорией. Так, например, в рамках теории струн теория струн основана на гипотезе о том, что все элементарные частицы и их фундаментальные взаимодействия возникают в результате колебаний и взаимодействий ультрамикроскопических квантовых струн , предполагается модель множественной Вселенной. Конечно, там тоже был Большой Взрыв, но он произошел не просто так и из ничего, а, возможно, в результате столкновения нашей Вселенной с какой-то другой, еще одной Вселенной. Собственно, кроме Большого Взрыва, породившего нашу Вселенную, во множественной Вселенной происходит множество других Больших Взрывов, порождающих множество других Вселенных, развивающихся по своим, отличным от известных нам законам физики.
Что говорит нам Большой Взрыв? Однажды, лет эдак 14 миллиардов назад, пространства и времени не было, а вся масса вселенной была сосредоточена в крохотной точке с невероятной плотностью — в сингулярности. В один прекрасный момент если так можно сказать -времени-то не было сингулярность не выдержала из-за возникшей в ней неоднородности, произошел так называемый Большой Взрыв. И с тех пор Вселенная постоянно расширяется и остывает. Модель расширяющейся Вселенной Сейчас доподлинно известно, что Галактики и иные космические объекты удаляются друг от друга, а значит, Вселенная расширяется. В 20-м веке существовало множество альтернативных теорий происхождения Вселенной. Одной из самых популярных была модель стационарной Вселенной, за которую ратовал сам Эйнштейн. Согласно этой модели, Вселенная не расширяется, а находиться в стационарном состоянии благодаря какой-то удерживающей ее силе. Теория Большого Взрыва тверже встала на ноги после открытия космологического красного смещения и реликтового излучения. Два этих явления - самые весомые доводы в пользу правильности теории. Возможно, кроме этого вам будет полезна статья о том, как создать презентацию в ворде. Данный факт свидетельствует о том, что Вселенная расширяется.
Логично было бы предположить, что в информационных системах все будет происходить точно так же. Но, изучив их, Вопсон понял, что этот показатель остается там постоянным или вовсе уменьшается. Каждый раз, когда мы видим что-то, чего не понимаем, то называем это случайным или даже паранормальным. Но это всего лишь наша неспособность объяснить процесс". Теперь же Вопсон опубликовал статью, в которой сделал новые выводы. Например, второй закон инфодинамики описывает поведение электронов в многоэлектронных атомах: они располагаются таким образом, чтобы свести к минимуму информационную энтропию. Вопсон также объясняет, почему во Вселенной преобладает симметрия.
Эдвин Хаббл поддержал его, поскольку заметил, что соседние галактики постепенно отдаляются от Млечного Пути. И если перемещаться назад во времени, можно оказаться во мгновении, когда размеры Вселенной были минимальными и еще не начали расти. Именно в этот момент и произошло ее рождение, соответственно она имеет возраст. Сколько вселенной лет? Эдвин Хаббл, прекрасно понимая, что пространство вокруг расширяется, вычислил константу, характеризующую скорость этого процесса. В 1958 году ученый Сэндидж использовал эту величину в своих расчетах и установил, что Вселенной должно быть примерно 20 миллиардов лет. Позже астрономы открыли реликтовое излучение — свет от Большого взрыва, который до сих пор заметен на границах пространства. Это помогло выявить более точные размеры космоса. На основе полученных данных ученые смогли подсчитать примерный возраст Вселенной. Он оказался равен 13,824 млрд. Как возникла Вселенная Момент Большого взрыва На данный момент теория Большого взрыва является наиболее логичным предположением о том, как возникла Вселенная. Она объясняет появление объектов, физических законов, материй и всего того, что находится в космосе. Предположительно, все началось с небольшой сингулярности огромной плотности, для которой не существовало времени. В определенный момент она начала расти с огромной скоростью, порождая пространство, физические законы, гравитацию и т. Долгое время температура внутри была настолько высокой, что образование каких-либо частиц было невозможным. 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.
Новая «теория всего» предполагает, что наша Вселенная может быть похожа на голограмму
Самые удивительные теории о Вселенной, которые поддерживаются многими представителями научного сообщества. Теория струн Теория струн – физическая теория, объединяющая квантовую механику и общую теорию относительности, и считающаяся главным кандидатом на роль теории квантовой гравитации. 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. А в теории человек мог бы переместиться в другую Вселенную, если бы она существовала? 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.
Новая модель Вселенной
Звучание Вселенной для человеческого уха недоступно, поскольку в условиях космоса молекулы вещества не сталкиваются друг с другом и не создают вибрацию, привычную для нашей барабанной перепонки. 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». Это важный параметр, который влияет на то, как Вселенная расширяется, как образуются галактики и звезды, и какой будет ее конечный исход.
Вселенная: что это такое, описание, строение, происхождение, фото и видео
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. Но почему же мы не можем увидеть другие вселенные? Для того, чтобы ответить на этот вопрос, стоит вернуться в наши школьные годы, для кого-то это будет слегка трудно, но поверьте, это того стоит. Все мы помним, как на уроке физики познакомились со светом. И все мы помним о свете одну его уникальную особенность, скорость.
Каждый из нас слышал, «Ничто не может передвигаться со скоростью свыше скорости света в вакууме», помните? Так вот, это неправда. Понимаю, звучит слегка шокирующе, но погодите, дайте мне это объяснить. Эта формулировка не совсем верна, ее стоит презентовать с большей аккуратностью, как юрист, звучать она должна следующим образом: «Ничто в космосе не может передвигаться со скоростью свыше скорости света в вакууме», так будет правильнее. Но если задуматься над этой фразой, станет понятно, что, действительно, в космосе ничто не может передвигаться свыше этой заветной скорости света, но сам космос может делать что ему вздумается.
Так, например, около года назад корейский исследователь проанализировал динамику тысяч двойных звезд и сумел отыскать в их ускорении отклонение от стандартной модели.
При этом полученные значения согласуются с модифицированной ньютоновской динамикой. Поскольку ничто не способно покинуть черную дыру, ничто не должно иметь возможности проникнуть в белую». Аргументом в пользу существования белых дыр служит общая теория относительности Эйнштейна. Но есть нюанс: если черные дыры сложно обнаружить из-за отсутствия у них излучения, белые дыры должны быть яркими «фонтанами радиации». Но их астрономам заметить по какой-то причине так и не удалось. Кроме того, белые дыры противоречат второму закону термодинамики, по которому энтропия или рассеивание энергии системы остается либо постоянной, либо растет.
Быстрее скорости света Когда речь идет о свете и его скорости, есть теория, которая предполагает: эта «универсальная константа» не всегда была такой универсальной. Текущие наблюдения показывают, что фиксированная скорость света составляет 299 792 458 метров в секунду — большая часть современной физики полагается на это значение. Но исследования в области реликтового излучения создают определенное несоответствие: учитывая его однородность как в пространстве, так и на расстоянии, свет должен был достигнуть каждого из уголков ранней Вселенной. Хотя, помня про ее теперешние размеры и скорость света, мы скорее должны наблюдать некие «холодные области», а не постоянный космический микроволновый фон. Если опустить детали, то Жуан Магейжу и Ниайеш Афшорди из Имперского колледжа Лондона Великобритания считают , что в гораздо более молодой и горячей Вселенной скорость света была ощутимо выше, что позволяло ей быстрее преодолевать большие расстояния. Скорость света стремится к бесконечности и распространяется намного быстрее, чем гравитация.
Это фазовый переход, подобный тому, как вода превращается в пар», — говорят исследователи. Плотность ранней Вселенной была значительно выше — об этом ранее заявили и другие ученые, основываясь на данных космического фонового излучения. Так, скорость света в первые секунды после Большого взрыва была несколько выше — в 0,96478 раза.
Альберт Эйнштейн впервые предсказал существование гравитационных волн столетие назад, а прорыв, совершенный в 2016 году американской лазерной интерферометрической гравитационно-волновой обсерваторией Ligo , стал доказательством того, что само пространство может растягиваться и сжиматься. Последние наблюдения показывают, что одна полная волна, распространяющаяся со скоростью света, проходит мимо Земли примерно за 30 лет. Ученые полагают, что этот космический грохот, вероятно, создается всей совокупностью двойных сверхмассивных черных дыр примерно за последние 8 миллиардов лет. Обнаружение было произведено путем тщательного наблюдения за более чем 100 пульсарами — экзотическими звездами, которые вращаются сотни раз в секунду, создавая лучи радиоволн, похожие на маяки.
Возможно, наша Вселенная существовала всегда — и новая теория квантовой гравитации показывает, как это возможно. В своей работе он использовал новую теорию квантовой гравитации, называемую теорией причинных множеств, в которой пространство и время разбиты на дискретные части пространства-времени.
Согласно этой теории, на определенном уровне существует фундаментальная единица пространства-времени. Бенто и его сотрудники использовали причинно-следственный подход для исследования возникновения Вселенной. Они обнаружили, что вполне возможно, что у Вселенной не было начала — она всегда существовала в бесконечном прошлом и только недавно превратилась в то, что мы называем Большим взрывом. Квантовая гравитация. Квантовая гравитация, пожалуй, самая большая проблема современной физики. У нас есть две чрезвычайно эффективных теории Вселенной: квантовая физика и общая теория относительности. Квантовая физика успешно описала три из четырех фундаментальных силы природы электромагнетизм, слабое взаимодействие и сильное взаимодействие вплоть до микроскопических масштабов. С другой стороны, общая теория относительности — это наиболее мощное и полное описание гравитации. Но при всех своих сильных сторонах общая теория относительности неполна.
Просто невероятно: как устроена Вселенная, почему желания сбываются и зачем смотреть «Матрицу»
Согласно общепринятой теории относительности Вселенная включает в себя четыре измерения, среди которых длина, ширина, глубина и время. Суть теории заключается в том, что вселенная возникла из одной точки, называемой точкой сингулярности, по причине того самого большого взрыва. 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. Именно законы Вселенной определяют то, что с нами происходит в жизни. В 1983 году физики Стивен Хокинг и Джеймс Хартл выпустили научную работу, посвященную новой теории возникновения Вселенной.