Об основных теориях смерти Вселенной рассказал главный научный сотрудник института ядерных исследований Дмитрий Горбунов. Вселенная обладает определенным количеством энергии, но, когда эта энергия будет израсходована, согласно теории, Вселенная станет постепенно замедляться. Устройство мироздания: самые необычные концепции Вселенной. Сознание человека прочно связано со Вселенной. Как это?Можно сказать, что способность фокусировать мысли на цели, анализировать поступающую информацию и делать выбор, является по своей. Судьба Вселенной сильно зависит от фактора неизвестного значения — Ω, меры плотности материи и энергии во всем космосе.
Теория струн для чайников
Восьмое измерение описывает совокупность всех Вселенных со всевозможными начальными условиями, в каждом из которых существуют бесконечное множество разветвлений. Девятое измерение описывает всевозможные Вселенные с различными начальными условиями, с различными законами физики, с различными частицами. И последнее, десятое измерение включает в себя абсолютно всё, что можно представить и даже больше. Это совокупность всего на свете. И это то, что люди даже не могут понять. В редакции thebiggest уже совсем запутались с этими измерениями. Но теория струн в научном мире уже не является приоритетной, хотя разговоры о том, что Вселенная имеет более чем 4 измерения, очень актуальны. Всё в нашем мире подчиняется второму закону термодинамики, который говорит о том, что энтропия всегда увеличивается. Яйца треснуты и взбиты, и никогда не закрутятся обратно и попадут в скорлупу. Проблема в том, что если время движется только вперед, то многие из лучших уравнений о том, как работает Вселенная, например, теория электродинамики Джеймса Клерка Максвелла, закон всемирного тяготения Исаака Ньютона или специальная и общая теория относительности или квантовая механика Эйнштейна, будут неверными. Однако если время бежит вперед и назад, тогда все они будут работать отлично.
Одним из невероятных вариантов устройства нашей Вселенной является то, что при Большом взрыве образовались две параллельные Вселенные. Одна, где время движется вперед, и параллельная, где время идет назад. Если бы мы могли видеть другую Вселенную, мы увидели бы, что время идет назад, и мы, вероятно, увидели бы будущее нашей Вселенной предполагая, что мы не прошли средний возраст Вселенной. Мы бы жили в далеком прошлом параллельной Вселенной. Это, конечно, если мы сейчас не в реальности, которая живет в обратном направлении и не понимает этого. И действительно, к этому есть множество предпосылок. Начнем с понятных аналогий. Сегодня развитие информационных технологий развивается очень быстро. Ещё 20—30 лет назад люди играли в телевизионные приставки с ужасной графикой, а сейчас мы можем окунуться в мир виртуальной реальности с помощью различных девайсов. Не пройдёт и полувека, как человек сможет попадать в виртуальную реальность, совершенно не отличая её от реального мира.
Это и натолкнуло многих на мысль, а может ли быть так, что какая-то цивилизация достигла такого уровня развития, что смогла смоделировать физически корректный мир, в котором персонажи не смогли бы осознавать, что они живут в искусственной симуляции? А почему бы и нет? И мы уверены, что человечество, в будущем попытается создать подобный мир, и после нескольких попыток сделает это. Как и в любой компьютерной программе случаются ошибки, в нашем мире мы наблюдаем за некоторыми странными вещами.
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. Однако нет никаких доказательств того, что сильные аргументы в пользу того, что гипотеза М-теории Виттена неверна.
Это может быть тот случай, когда неспособность опровергнуть теорию, например, продемонстрировав ее внутреннюю противоречивость или непоследовательность, - лучшее, на что физики могут надеяться в настоящее время. Выбор администрации.
Эффекты, которые мы наблюдаем и которые выглядят для нас как расширение, объясняются эволюцией масс частиц, таких как протоны и электроны. В предложенной картине мира частицы возникают из поля, пронзающего пространство-время.
Космологическая постоянная задана массой этого поля, а поскольку оно колеблется, массы частиц тоже меняются. 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.
Это соответствие «операторов-состояний» было необходимым, но недостающим ингредиентом. Но если перейти от точечных частиц к струнным сущностям, это соответствие проявляется. Деформирование метрики пространства-времени можно представить флуктуацией "p" , а если применить её к струнной аналогии, она будет описывать флуктуацию пространства-времени и соответствовать квантовому состоянию струны. При переходе от частиц к струнам появляется реальное соответствие операторов-состояний. Флуктуация в метрике пространства-времени то есть, оператор автоматически представляет состояние в квантово-механическом описании свойств струны. Поэтому квантовую теорию гравитации в пространстве-времени можно создать на основе теории струн.
Но это не всё, что мы получим: мы также получим квантовую гравитацию, объединённую с другими частицами и взаимодействиями в пространстве-времени, с теми, что соответствуют другим операторам струны в теории поля. Также существует оператор, описывающий флуктуации геометрии пространства-времени, а ещё один — для квантовых состояний струны. Самое интересное в теории струн то, что она способна дать нам рабочую квантовую теорию гравитации. Брайан Грин делает презентацию по теории струн Всё это не означает, что вопрос решён, и что теория струн — это путь к квантовой гравитации. Великая надежда теории струн состоит в том, что эти аналогии смогут удержаться на всех масштабах, и что появится недвусмысленное соответствие типа «один к одному» струнной картины мира и Вселенной, которую мы наблюдаем вокруг нас. Пока что картина мира со струнами и суперструнами непротиворечива лишь в нескольких наборах измерений, и наиболее многообещающий из них не даёт нам четырёхмерной гравитации Эйнштейна, описывающей нашу Вселенную.
Вместо этого мы обнаруживаем 10-мерную теорию гравитации Бранса - Дикке. Если вы слышали термин «компактификация» в приложении к теории струн — это просто слово, обозначающее, что мы должны разгадать эти загадки. Пока что многие люди предполагают существование полного и убедительного решения, подходящего для компактификации. Двумерная проекция многообразия Калаби-Яу , одного из популярных методов компактификации дополнительных, ненужных измерений теории струн Теория струн предлагает путь к квантовой гравитации, с которым могут сравниться немногие альтернативы. Если сделать разумные выводы по поводу того, как работает математика, мы сможем получить из неё как ОТО, так и Стандартную модель. На сегодня это единственная идея, которая даёт нам это — поэтому за ней так отчаянно гонятся.
Неважно, выступаете ли вы за успех теории струн или за провал, или как вы относитесь к отсутствию проверяемых предсказаний, она, без сомнения, остаётся одной из наиболее активных областей исследования теоретической физики. По сути, теория струн выделяется, как лидирующая идея среди мечтаний физиков об окончательной теории. Теги: Добавить метки Различные версии теории струн сегодня рассматриваются в качестве главных претендентов на звание всеобъемлющей универсальной теории, объясняющей природу всего сущего. А это - своего рода Священный Грааль физиков-теоретиков, занимающихся теорией элементарных частиц и космологии. Универсальная теория она же теория всего сущего содержит всего несколько уравнений, которые объединяют в себе всю совокупность человеческих знаний о характере взаимодействий и свойствах фундаментальных элементов материи, из которых построена Вселенная. Сегодня теорию струн удалось объединить с концепцией суперсимметрии, в результате чего родилась теория суперструн, и на сегодняшний день это максимум того, что удалось добиться в плане объединения теории всех четырех основных взаимодействий действующих в природе сил.
Сама по себе теория суперсимметрии уже построена на основе априорной современной концепции , согласно которой любое дистанционное полевое взаимодействие обусловлено обменом частицами-носителями взаимодействия соответствующего рода между взаимодействующими частицами см. Стандартная модель. Для наглядности взаимодействующие частицы можно считать «кирпичиками» мироздания, а частицы-носители - цементом. Теория струн - направление математической физики, изучающее динамику не точечных частиц, как большинство разделов физики, а одномерных протяжённых объектов, то есть струн. В рамках стандартной модели в роли кирпичиков выступают кварки, а в роли носителей взаимодействия - калибровочные бозоны, которыми эти кварки обмениваются между собой. Теория же суперсимметрии идет еще дальше и утверждает, что и сами кварки и лептоны не фундаментальны: все они состоят из еще более тяжелых и не открытых экспериментально структур кирпичиков материи, скрепленных еще более прочным «цементом» сверхэнергетичных частиц-носителей взаимодействий, нежели кварки в составе адронов и бозонов.
Естественно, в лабораторных условиях ни одно из предсказаний теории суперсимметрии до сих пор не проверено, однако гипотетические скрытые компоненты материального мира уже имеют названия - например, сэлектрон суперсимметричный напарник электрона , скварк и т. Существование этих частиц, однако, теориями такого рода предсказывается однозначно. Картину Вселенной, предлагаемую этими теориями, однако, достаточно легко представить себе наглядно. В масштабах порядка 10Е—35 м, то есть на 20 порядков меньше диаметра того же протона, в состав которого входят три связанных кварка, структура материи отличается от привычной нам даже на уровне элементарных частиц. На столь малых расстояниях и при столь высоких энергиях взаимодействий, что это и представить немыслимо материя превращается в серию полевых стоячих волн, подобных тем, что возбуждаются в струнах музыкальных инструментов. Подобно гитарной струне, в такой струне могут возбуждаться, помимо основного тона, множество обертонов или гармоник.
Каждой гармонике соответствует собственное энергетическое состояние. Согласно принципу относительности см. Теория относительности , энергия и масса эквивалентны, а значит, чем выше частота гармонической волновой вибрации струны, тем выше его энергия, и тем выше масса наблюдаемой частицы. Однако, если стоячую волну в гитарной струне представить себе наглядно достаточно просто, стоячие волны, предлагаемые теорией суперструн наглядному представлению поддаются с трудом - дело в том, что колебания суперструн происходят в пространстве, имеющем 11 измерений. Мы привыкли к четырехмерному пространству, которое содержит три пространственных и одно временное измерение влево-вправо, вверх-вниз, вперед-назад, прошлое-будущее. В пространстве суперструн всё обстоит гораздо сложнее см.
Физики-теоретики обходят скользкую проблему «лишних» пространственных измерений, утверждая, что они «скрадываются» или, научным языком выражаясь, «компактифицируются» и потому не наблюдаются при обычных энергиях. Совсем уже недавно теория струн получила дальнейшее развитие в виде теории многомерных мембран - по сути, это те же струны, но плоские. Как походя пошутил кто-то из ее авторов, мембраны отличаются от струн примерно тем же, чем лапша отличается от вермишели. Вот, пожалуй, и всё, что можно вкратце рассказать об одной из теорий, не без основания претендующих на сегодняшний день на звание универсальной теории Великого объединения всех силовых взаимодействий. Увы, и эта теория небезгрешна. Прежде всего, она до сих пор не приведена к строгому математическому виду по причине недостаточности математического аппарата для ее приведения в строгое внутреннее соответствие.
Прошло уже 20 лет, как эта теория появилась на свет, а непротиворечиво согласовать одни ее аспекты и версии с другими так никому и не удалось. Еще неприятнее то, что никто из теоретиков, предлагающих теорию струн и, тем более суперструн до сих пор не предложил ни одного опыта, на котором эти теории можно было бы проверить лабораторно. Увы, боюсь, что до тех пор, пока они этого не сделают, вся их работа так и останется причудливой игрой фантазии и упражнениями в постижении эзотерических знаний за пределами основного русла естествознания. Изучение свойств чёрных дыр В 1996 г. В этой работе Строминджеру и Вафе удалось использовать теорию струн для нахождения микроскопических компонентов определенного класса чёрных дыр, а также для точного вычисления вкладов этих компонентов в энтропию. Работа была основана на применении нового метода, частично выходящего за рамки теории возмущений, которую использовали в 1980-х и в начале 1990-х гг.
Вселенная: что это такое, описание, строение, происхождение, фото и видео
Так что ей попытались найти место в теории формирования Вселенной — и, конечно, нашли. и новая теория квантовой гравитации показывает, как это возможно. 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. Так что ей попытались найти место в теории формирования Вселенной — и, конечно, нашли. Такое менее обширное понятие дает возможность для существования нашей теории о множественной вселенной.
Теория причинных множеств.
- М теория вселенной для чайников. Вначале был миф
- Новая модель Вселенной - Тайны науки и жизни
- Большой взрыв или вечный отскок : новые открытия меняют начало нашей Вселенной |
- Сначала Вселенная была одномерной
Новая теория Вселенной и психики
Художественное изображение Наблюдаемой Вселенной в логарифмическом масштабе. В центре Солнечная система, внутренние и внешние планеты, пояс Койпера, облако Оорта, Альфа Центавра, рукав Персея, галактика Млечный Путь, галактика Андромеды, соседние и дальние галактики, крупномасштабная структура Вселенной и реликтовое излучение. Важно отметить, что свет от самых дальних наблюдаемых объектов вскоре после Большого взрыва, дошёл до нас всего за 13,8 миллиарда световых лет, что значительно меньше, чем сопутствующее расстояние до этих объектов, равное 46 миллиардам световых лет, опять же из-за расширения Вселенной. Эта вертикально ориентированная логарифмическая карта Вселенной охватывает почти 20 порядков величины, уводя нас от планеты Земля к краю видимой Вселенной.
Каждая большая отметка на шкале справа соответствует увеличению шкалы расстояний в 10 раз. Следовательно, при движении в любом направлении рано или поздно вы вернётесь на исходную точку. В таком случае Вселенная может быть конечной, но без определенных границ.
Открытая Вселенная: В этой модели Вселенная расширяется вечно, и пространство беспредельно. Здесь нет определённых границ, и Вселенная действительно бесконечна. Плоская Вселенная: В этой модели Вселенная имеет плоскую геометрию, а её размеры могут быть ограниченными, но опять-таки без определённых границ.
В целом, сегодня «границу» наблюдаемой Вселенной можно установить на отметке в 13,8 миллиарда световых лет. Впрочем, это не значит, что Вселенная на этом обрывается. Просто-напросто дальше мы пока заглянуть не способны.
Панорама нашей галактики Млечный Путь и соседних галактик от Gaia.
Состояния мембран, всех трёх типов в основном, между собой, хаотично подвижно но могут сложиться в комбинации и стабилизироватся в элементарные частицы. Физическое пространство, увеличивается в объёме за счёт, сброса, бутонами, мембран в наружу и проявляется это как тёмная энергия.
Носителями элементарных частиц с не нулевой, массой покоя и тёмной материи являются в основном, сферические бутоны мембран. Носителем, элементарных частиц с нулевой массой покоя, в основном являются, наружные, развёрнутые мембраны. Внутри, сферических бутонов, мембраны колеблется, создавая давление сброса мембран в наружу.
Как будто их что-то разгоняет. И они развивают эту мысль. Они задаются вопросом, в каком "виде", в каких формах эта невидимая материя может во Вселенной находиться. Поскольку у неё есть гравитация, есть масса, значит, по законам этой гравитации эта масса должна как-то концентрироваться, должны формироваться центры притяжения. По той же схеме, по которой в облаке разрозненного межзвёздного вещества рождаются звёзды, а звёзды собираются в скопления и в целые галактики.
Так родилась концепция "тёмных звёзд", которые, может быть, испускают нечто аналогичное нашим фотонам. Света и вообще электромагнитного излучения они не несут, но, возможно, имеют какую-то другую, недоступную пока нашему пониманию силу природы.
Сегодня опубликованы данные первого года наблюдений, и они оказались интригующими. Это ещё не доказательство открытия, а только намёк на то, что основную на сегодня космологическую модель эволюции Вселенной, возможно, потребуется в корне изменить. Трёхмерная карта участка Вселенной.
Возникла идея тёмной энергии, которая заставляет вещество разлетаться с ускорением. Согласно модели Лямбда-CDM , влияние тёмной энергии на вещество постоянно в течение всей её истории, что, в сухом остатке, приведёт Вселенную к тепловой смерти. Проект DESI кроме решения других задач также преследовал цель повысить точность измерения влияния тёмной энергии на вещество во Вселенной. Делает он это разными способами. На расстояние до 11 млрд световых лет изучаются спектры квазаров, а относительно близко расположенные галактики картографируются с помощью анализа спектров сверхновых и переменных звёзд.
Это особенно ценно для ранней Вселенной, о которой мы знаем исчезающее мало, но которую можем изучать новыми инструментами и подкреплять модели своими наблюдениями. Так, анализ распределения галактик и квазаров в те ранние времена, когда эти объекты разлетались «на гребне волны» так называемых барионных акустических осцилляций — волн или пузырей распространения плотности «первичной» плазмы, позволяет с новой точностью измерить влияние тёмной энергии на этот процесс. Согласно данным DESI за первый год наблюдений, скорость разлёта вещества в ранней Вселенной и в окружающей нас Вселенной отличаются. Достоверность данных пока ниже открытия — на уровне трёх значений сигма при необходимых пяти значений и выше. Однако это намёк, что влияние тёмной энергии на вещество со временем может начать ослабевать.
Если это так, то, по крайней мере, Вселенной не будет грозить тепловая смерть, ведь её расширение в таком случае замедлится или даже остановится до начала фатальных и необратимых последствий. В любом случае, придётся искать место для новой физики в наших моделях. Да, это еще не доказательство, но это интересно». Осталось дождаться 2026 года, когда проект DESI завершит сбор данных и подождать ещё несколько лет, пока их обработают. Но пока даже обнаружение звёзд второго поколения случается менее одного раза на 100 тыс.
И всё же, обнаружить звезду второго поколения да ещё в другой галактике — это тоже удача и её только что поймали учёные из Чикагского университета. Эта звезда обнаружена у нас под боком в галактике-спутнике Млечного Пути Большом Магеллановом Облаке и она стала кладезем ценной информации. Большое Магелланово Облако, наблюдаемое с помощью телескопа «Спитцер». Чем меньше в спектре звезды металлов — всего, что тяжелее гелия в таблице Менделеева, тем она старше. Поэтому от спектра первых звёзд учёные ждут линий водорода и гелия и немного лития — только того вещества, которое образовалось в процессе Большого взрыва.
Считается, что первые звёзды были сверхбольшими и сверхгорячими, поэтому они просуществовали недолго и вследствие быстрого прогорания не встречаются нам при наблюдении за Вселенной. Но зато в их недрах в процессе термоядерных реакций успели возникнуть первые элементы тяжелее лития вплоть до железа по периодической таблице. Взорвавшись, первые звёзды образовали облака веществ для рождения звёзд второго поколения, в спектре которых мы можем обнаружить характерные металлы в определённых пропорциях. По совокупности таких предполагаемых признаков учёные и находят звёзды второго поколения. Определённое количество звёзд второго поколения уже найдено в нашей галактике.
Обнаружить звёзды второго поколения в других галактиках — это означает узнать о раннем распределении химических элементов во Вселенной. Фактически это как провести расследование места преступления по старым и почти стёршимся следам. Но это работает. Открытие в Большом Магеллановом Облаке звезды LMC 119, относящейся ко второму поколению звёзд, позволяет узнать о химическом составе пространства в ранней Вселенной вне нашей галактики. Анализ химического состава LMC 119 не разочаровал.
Эта звезда содержит иной количественный состав веществ, чем звёзды второго поколения в Млечном Пути. Так, звезда LMC 119 содержит заметно меньше углерода и железа, чем аналогичные звёзды нашей галактики. Нам придётся провести дальнейшие исследования, но это говорит о том, что существуют различия от области к области», — говорят учёные. В подобном учёные подозревают одну из каждой дюжины изученных двойных систем. Всего исследователи изучили 91 систему из звёзд-близнецов и пришли к выводу, что нестабильность орбит планетарных систем распространена во Вселенной сильнее, чем считалось.
Это означает, что химический состав звёзд должен быть одинаковым, что покажет спектральный анализ каждой из них. Если в составе спектра той или иной звезды будут присутствовать нехарактерные элементы, в частности, настоящие металлы, а не просто всё, что тяжелее гелия, то следует сделать вывод, что звезда закусила планетой из собственной системы. По мнению исследователей, это надёжный признак случая, когда планета поглощена родной звездой. Отметим, учёные не стали делать выборку из звёздных систем с большим количеством звёзд, в системах которых нестабильность планетарных орбит будет ещё сильнее, в чём можно убедиться при ознакомлении с произведением «Задача трёх тел» китайского писателя Лю Цысиня. Замеченная нестабильность в двойных системах, которая привела к срыву с орбит местных планетарных тел и так, как выяснилось, встречается достаточно часто, чтобы это вызвало беспокойство о жизни во Вселенной.
До этого учёные считали, что орбиты планет могут оставаться нестабильными в первые 100 млн лет образования звёздных систем. Пока всё утрясётся, многое может пойти не так. Однако все наблюдаемые пары звёзд в работе австралийцев были возрастом в несколько миллиардов лет, что исключает влияние на их химический состав событий первых сотен миллионов лет развития планетарных систем. Иными словами, местный апокалипсис произошёл в зрелых системах с полностью сформированными и геологически развитыми планетами. В те времена и галактику обнаружить — это редкая удача, а увидеть пару сливающихся галактик — это вообще за пределами понимания.
Открытие сразу задало загадку. Судя по изображению, это должны были быть молодые звёзды возрастом около 20 млн лет. Спектральный анализ с помощью прибора «Уэбба» NIRSpec показал, что возраст звёзд составляет 120 млн лет плюс-минус 20 млн. Дальнейшее изучение объекта позволило сделать вывод, что ничего удивительного в таком сочетании нет. На изображении предстали две сливающиеся галактики: одна молодая и одна массивная старая.
О событии слияния также говорит тот факт, что на изображении виден приливной хвост.
Строение и развитие Вселенной для «чайника»
Но опять же, возможно, слияние квантовой теории с теорией относительности даст нам лазейку и позволит Вселенной уцелеть. Суть теории заключается в том, что вселенная возникла из одной точки, называемой точкой сингулярности, по причине того самого большого взрыва. Но опять же, возможно, слияние квантовой теории с теорией относительности даст нам лазейку и позволит Вселенной уцелеть. Международная команда физиков по итогам нового исследования предложила расширенную теорию о рождении Вселенной. дуальности и отождествления в рамках теории, которые позволяют свести ее к частным случаям известных теорий струн и, в конечном итоге, к физике, которую мы наблюдаем в нашей Вселенной. Так что данная теория "Вселенной Феникса" прогрессивна, и именно поэтому не будет принята научным сообществом.
Описание документа
- Границы Вселенной
- MARC-запись (RUSMARC)
- Просто невероятно: как устроена Вселенная, почему желания сбываются и зачем смотреть «Матрицу»
- Параллельная Вселенная: существует ли она, теории | РБК Тренды
История и свойства М-теории
Теория Большого взрыва по-прежнему является доминирующей космологической моделью, объясняющей происхождения Вселенной. Научные теории о том, что может находиться за пределами Вселенной основаны, как правило, на предположениях, выводах из известных физических законов и математических моделях. Все Теории Происхождения Вселенной Или Инфляционная Вселенная. Ахмедов Э. Современное Представление О Вселенной: Теория Струн И М-Теория. Но опять же, возможно, слияние квантовой теории с теорией относительности даст нам лазейку и позволит Вселенной уцелеть. Научные теории о том, что может находиться за пределами Вселенной основаны, как правило, на предположениях, выводах из известных физических законов и математических моделях. Согласно теории, до этого Вселенная была очень крошечной, очень горячей, плотной точкой, похожей на сингулярность, из которой возникло все, что мы видим вокруг себя.
Законы энергии Вселенной: как работает энергия в нашем мире — 11 главных законов
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. Самые удивительные теории о Вселенной, которые поддерживаются многими представителями научного сообщества. Вселенная обладает определенным количеством энергии, но, когда эта энергия будет израсходована, согласно теории, Вселенная станет постепенно замедляться. 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.
М-теория – модель Вселенной
Мы сделали три шага в сторону минимальных величин, а сейчас посмотрим в противоположную сторону. Как видится наш мир наблюдателю, находящемуся на Солнце или какой-нибудь планете — Марсе, Юпитере или другой планете? Построив на Солнце систему координат из трех взаимно перпендикулярных осей, мы всегда можем определить мгновенное положение Земли. Наблюдатель в данном случае не видит никаких деталей на Земле, по крайней мере, без определенных приборов и методов.
Мы ведь чтобы что-то увидеть на Марсе посылаем туда приборы. Так и наблюдатель из Солнца, должен приблизиться к Земле, чтобы разглядеть мелкую структуру. И так, определив по трем измерениям положение Земли, наблюдатель приблизился к Земле.
Что он видит? Почти то же что и мы на Марсе. Он увидит все детали ландшафта земли, а затем увидит и все живое, в том числе и людей.
Он увидит, что один человек стоит, другой идет, несколько человек собрались в прямоугольник и движутся одновременно, там кучка людей смотрит в одну сторону, где один человек, что-то кричит, какой-то человек сидит и жует колбасу, еще несколько лежат, те на чем-то летят вверх, а те ныряют в воду и т. В общем, наблюдатель увидит какое-то сумбурное движение людей. Для него это будет хаос.
Но ведь здесь на самом деле саморегулируемый порядок. Подойдите к человеку, поглощающему колбасу, и попробуйте забрать у него эту колбасу. Это окажется не простым делом.
Процесс поглощения окажется довольно устойчивым, его не так-то просто нарушить. Все оказывается детерминированным. Для наблюдателя из космоса надо три координаты для определения положения Земли, еще надо три координаты, чтобы определить положение человека на Земле.
А если он захочет добраться до атомов, частиц, струн фотонов , полей и так далее, то ему понадобится все больше и больше измерений. Таким образом, такой наблюдатель может требовать наличие большего количества бран, чем 9 видов. Но для теории струн эти измышления оказываются неприемлемы, хотя бы потому, что все браны кроме одномерных струны и двухмерных мембраны обладают слишком большой энергией массой , поэтому они находятся в центре нашей картинки и то их мало.
А на периферию полуострова выходят преимущественно струны и мембраны. Так по существу теории струн и не удалось добраться до полноценных трехмерных объектов природы. А без этого, сами понимаете, какая может быть теория всего.
Да и у Брайана Грина не слишком большой оптимизм по поводу М-теории. Он задается вопросом: помогает ли это в неразрешённых вопросах теории струн? Чтобы ответить на этот вопрос положительно надо решить много других вопросов.
А таких вопросов достаточно много. В этом разделе часть из них и перечисляет Брайан. Ну что же… Чтение данной книги и в самом деле доставило определенное удовольствие.
Зато на такой линии уже можно определить нахождение объекта по одной координате. Итак, представьте, что на отрезке все-таки возникло препятствие, как его обойти? Логично, что нужно добавить еще одно измерение, ибо в одном никак. Поэтому дорисовываем где-нибудь рядом с этой линией еще одну точку. Совместим ее с любой из двух других точек и получим двумерную систему координат. Теперь у нас есть два измерения — длина и ширина. Но для настоящего 3D-пространства нам все еще не хватает высоты.
Поэтому сейчас мы будем творить настоящую магию. Добавим еще одну точку и соединим ее с той, с которой соединяли предыдущую. Теперь мы можем двигаться как вперед и в сторону, так и вверх-вниз. Мы получили трехмерное пространство, в котором мы же с вами и живем. Ну и не забываем про время, конечно же. Думаю, вы все уже задались вопросом: как это все вяжется с теорией струн? Скоро все поймете, мы же тут для чайников разжевываем, поэтому все по порядку.
Вам же понравилось рисовать? Поэтому давайте продолжим. Нарисуем двух человечков в двумерном пространстве. Назовем их Федор и Вадим. Мы с вами видим их такими: Однако Федор и Вадим существуют в 2D-пространстве, поэтому они видят друг друга так: А теперь нарисуем Федора сверху: Как теперь Вадим будет видеть своего товарища? Вот так: Из этого следует, что, как ни крути, эти ребята будут видеть друг друга как одномерные отрезки, но мы то с вами знаем, что оба они двумерны. Вы и так уже наверняка догадались, почему.
Все из-за точки обзора. Мы с вами видим Федора как объект, имеющий длину и ширину, а Вадим недоумевает и говорит, что мы свихнулись, и перед нами простой отрезок с одним единственным измерением. Тот факт, что Вадим живет на плоскости, попросту не позволяет ему даже представить, как по-настоящему выглядят объекты в его мире. И я уже не говорю о том, как сильно будет болеть его плоский мозг, пытаясь представить трехмерное изображение. А сейчас попытайтесь представить, что в спокойную двуразмерную жизнь Федора и Вадима резко врывается некий 3D-объект, пересекающий их плоскость. Каким образом вы увидите это со стороны? Двумерные проекции сразу же изменятся и это будет похоже на брокколи в МРТ: Что в этот момент будет с нашими героями?
Сказать, что они очень удивятся такому развитию событий, ничего не сказать. Такого они даже представить себе не смогут. Для них везде начнут появляться отрезки, которые будут резко менять свою длину и положение. Вычислить длину или координаты этих объектов в двумерном мире будет просто невозможно. Надеюсь, теперь вы немного въехали в то, что я пытаюсь вам здесь втереть. Мы живем в трехмерном мире и видим все объекты двумерными. Лишь тот факт, что они или мы перемещаемся в пространстве, позволяет нам говорить о том, что у всего есть объем.
А теперь представьте, что в наш мир вторглось какое-то пятимерное существо. Не ломайте голову, все равно у вас ничего не получится. Вы будете видеть его таким же двумерным, но с очень и очень странными свойствами. Потому что вместе с его перемещением в пространстве и времени вы не только обнаружите его объем, но и другие свойства, которые, плюс ко всему, будут постоянно меняться. Сейчас вернемся к теории струн и попробуем вообразить себе объект, имеющий 10 измерений. Шучу, не будем мы это делать. Потому что, думаю, уже и так всем понятно, что это бессмысленно и бесполезно.
Этот объект по сути должен существовать везде и нигде, всегда и никогда. Наш мозг попросту не способен этого представить. Нечто подобное было описано в одном псевдонаучном фантастическом фильме под названием «Господин Никто». Там также затрагивается теория струн, и в очень киношной форме представляется то, каково это, жить сразу во всех десяти измерениях.
Для этого стоит вернуться во времени примерно на 13,8 миллиардов лет назад. В те времена наша Вселенная находилась в состоянии очень плотного и горячего объекта, который зовут «сингулярностью». Затем произошел «взрыв», и Вселенная начала расширяться и охлаждаться. Наблюдения показывают, что Вселенная действительно расширяется. Все галактики расположены далеко друг от друга, и дистанция между ними продолжает меняться с увеличивающейся скоростью.
Но со временем в дело вступила гравитация, и расширение замедлилось. Однако недавние исследования показывают, что теперь расширение снова ускоряется из-за таинственной тёмной энергии, которая составляет большую часть энергетического содержания Вселенной, но о её природе сейчас мало что известно. Итак, у нас есть: сингулярность — Большой взрыв — расширение Вселенной. Существует также гипотеза космической инфляции: она говорит, что никакой сингулярности не было, а Большому взрыву предшествовало другое, особое состояние Вселенной — инфляционное. Но об этом как-нибудь в другой раз. Границы Вселенной Сегодня мы видим Вселенную в том виде, в котором она существует спустя 13,8 миллиарда лет после Большого взрыва. И вот теперь как раз стоит поговорить о границах. Однако стоит отметить, что понятие «границ Вселенной» может быть не совсем корректным, поскольку само пространство и время на самом деле могут быть не такими, как мы привыкли их понимать. И размер вселенной из-за непостоянства её пространства-времени зависит от того, какое определение расстояния принять.
Такое же чудо произошло и с теорией IIA, только в ней струна при увеличении связи превращалась не в ленту, а в «велосипедную камеру». В результате оказалось, что «струны» типа IIA и E-гетеротические «струны» имеют фундаментальную структуру двумерных мембран, живущих в 11-мерной вселенной. Их поведение описываются 11-и мерной теорией, которая аппроксимируется при малых энергиях 11-мерной квантово-полевой теорией супергравитации. А что творится при больших энергиях, пока никто ничего не знает.
Правда есть некоторые фрагменты поведения 11-и мерной теории при больших энергиях. Возможно, они указывают на протяжённые объекты других размерностей. Над поведением теории при больших значениях константы связи сейчас и работают теоретики. M-теория и паутина взаимосвязей.
Выше мы рассмотрели, какие из теорий являются дуальными друг другу прямо или через посредника, или дуальны сами себе. Получается такой ряд групп пока не связанных друг с другом. Вот этот ряд. Поэтому в ряд можно внести дополнительные связи.
И так, мы обнаружили наличие связи между всеми теориями струн. Кроме этого узнали, что существует и шестая теория 11-мерная супергравитация , которая связана с М-теорией. Все это можно изобразить таким рисунком 12. Данная картинка является рамочным пространством для всей теории струн.
Здесь находятся все шесть теорий в виде полуостровов, которые при малой константе связи указывают на наличие в природе, точнее в математике, одномерных объектов в виде струн. Это, наверное, все-таки понимают математики и поэтому не ставят перед экспериментаторами поиск этих протяженных объектов, также, как и точечных, в ускорителях, интерферометрах и другой аппаратуры. Более того через изменение констант связи и изменение вида свернутых измерений можно переходить от одной точки пространства теории к другой точке. И что интересно, при этих переходах мы тащим за собой двухмерность струны.
А это значит, что ни одна из пяти теорий не смогли обнаружить в себе двухмерность струн самостоятельно. Для этого потребовалась М-теория. Конечно, и двухмерная струна чисто математический объект. В природе таких объектов не существует.
Даже слой одиночных атомов или электронов имеет определенную толщину. Одно утешение — теория идет дальше и предполагает, что существуют и трехмерные объекты в ее математических образах. Все что только мы наблюдаем и даже представляем, все, все является в виде трехмерных объектов. Кажется, описывай их, представляй взаимодействия между ними, предлагай методы измерений и изменений, в общем изучай.
Так нет же — мы будем изучать все в комплексе. К этим точечным, одномерным, двухмерным и трехмерным объектам добавим четырехмерные, пятимерные и так до девятимерных объектов. Как будь то, они у нас под ногами валяются.
Революция струн
- Теория струн для чайников
- Теория безначальной Вселенной
- Насущные проблемы теории струн
- Почему М-теория — главный кандидат на Теорию всего / Хабр
- ДОСЬЕ «КП»
- Слишком много накопленного хаоса