Главная / Вокруг нас / интересный космос

интересный космос

интересный космос 1. почему так важно выяснить, существуют ли параллельные вселенные существование параллельных вселенных может казаться каким-то фантастическим вопросом, которым впору

1. Почему так важно выяснить, существуют ли параллельные вселенные

Существование параллельных вселенных может казаться каким-то фантастическим вопросом, которым впору задаваться лишь писателям-фантастам и который не имеет отношения к современной теоретической физике. Но идея того, что мы живем во множественной вселенной, состоящей из параллельных вселенных, долгое время считалась научно обоснованной — хотя и очень спорной. И все же поиск способов проверки этой теории, включая просмотр неба в поисках мест столкновений с другими вселенными, идет полным ходом.

Важно иметь в виду, что теория множественных вселенных не совсем теория, а скорее следствие нашего текущего понимания теоретической физики. Это важная разница. Мы не можем махнуть рукой и сказать: «Ладно, пусть будет мультивселенная». То, что наша Вселенная может быть одной из множества других, вытекает из текущих теорий вроде квантовой механики и теории струн.

Многомировая интерпретация

Вы, возможно, слышали о мысленном эксперименте с котом Шрёдингера, жутким животным, которое живет в закрытой коробке. Акт открытия коробки позволяет нам узнать одну из возможных историй будущего нашего кота, включая и то, в котором он одновременно и жив, и мертв. Причина того, что это кажется невозможным, заключается в том, что наша человеческая интуиция попросту не знакома с таким исходом.

Однако согласно странным правилам квантовой механики, такое будущее вполне возможно. Причина того, что это может случиться, заключается в огромном пространстве возможностей в квантовой механике. Математически квантово-механическое состояние является суммой (суперпозицией) всех возможных состояний. В случае с котом Шрёдингера, кот находится в суперпозиции состояний «жив» и «мертв».

Но как нам привести все это в соответствие с нашим здравым смыслом Можно предполагать, что из всех этих состояний «объективно истинно» лишь одно: которое мы наблюдаем. Но можно предположить, что истинны все возможности и что они существуют в разных вселенных множественной вселенной.

Струнный пейзаж

Теория струн — одно из наших самых (если не самая) многообещающих направлений, которые могут объединить квантовую механику и гравитацию. Это чрезвычайно трудно, поскольку гравитационную силу сложно описать на малых дистанциях, где функционируют атомы и субатомные частицы — в царстве квантовой механики.

Но теория струн, которая утверждает, что все фундаментальные частицы состоят из одномерных струн, может описать все известные силы природы одновременно: гравитацию, электромагнетизм и ядерные взаимодействия.

Тем не менее, чтобы теория струн работала математически, она требует минимум десять физических измерений. Поскольку мы можем наблюдать только четыре измерения: высоту, ширину, глубину (пространственные) и время (временное), дополнительные измерения теории струн должны быть каким-то образом скрытыми.

Чтобы использовать эту теорию для объяснения физических явлений, которые мы знаем, эти дополнительные измерения должны быть «компактифицированы», свернувшись так, чтобы их и разглядеть нельзя было. Возможно, в каждой точке наших четырех крупных измерений существует шесть дополнительных неразличимых измерений.

Проблема, или, как сказали бы некоторые, особенность, теории струн в том, что есть много способов сделать такую компактификацию — 10^500 возможностей. Каждая из таких компактификаций приводит к вселенной с другими физическими законами — с другими массами электронов и гравитационными постоянными. Однако есть и энергичные возражения к методологии компактификации, поэтому вопрос считать решенным нельзя.

Из всего этого вытекает вопрос: в каком из возможных струнных пейзажей мы живем Сама теория струн не предоставляет механизм для такого прогноза, что делает ее бесполезной по причине непроверяемости. К счастью, идея нашего исследования космологии ранней Вселенной превратила этот баг в фичу.

Ранняя Вселенная

Во времена самой ранней Вселенной, еще до Большого Взрыва, Вселенная претерпела период ускоренного расширения — инфляцию. Инфляция изначально должна была объяснить, почему температура нынешней наблюдаемой Вселенной почти равномерна.

Тем не менее эта теория также предсказала спектр колебания температур вокруг этого равновесия, что позднее подтвердили космические аппараты Cosmic Backgroung Explorer, Wilkinson Microwave Anisotropy Probe и PLANCK.

Хотя точные детали этой теории до сих пор горячо обсуждаются, инфляция хорошо принята физиками. Тем не менее следствием этой теории является то, что должны быть и другие части Вселенной, которые до сих пор ускоряются.

Тем не менее из-за квантовых флуктуаций пространства-времени некоторые части Вселенной никогда не достигнут конечного состояния инфляции. Это означает, что Вселенная, по крайней мере в соответствии с нашим текущим пониманием, будет в состоянии вечной инфляции. Некоторые ее части в конечном счете могут стать другими вселенными, те, в свою очередь, другими. Такой механизм производит бесконечное число вселенных.

Если совместить такой сценарий с теорией струн, есть возможность, что каждая из этих вселенных обладает разной компактификацией дополнительных измерений, а значит и разными физическими законами.

Проверка теории

Такие вселенные, предсказанные теорией струн и инфляции, которые живут в одном физическом пространстве (в отличие от многих квантово-механических вселенных, которые живут в математическом пространстве), могут накладываться или сталкиваться. Они неизбежно будут сталкиваться, оставляя возможные сигнатуры в космическом небе, которые мы можем попытаться поискать.

Точные детали этих сигнатур зависят уже от конкретных моделей — от холодных до горячих пятен в космическом микроволновом фоне до аномальных пустот в распределении галактик. Тем не менее, поскольку столкновения с другими вселенными должны происходить в определенном направлении, ожидается, что любые сигнатуры будут разрывать однородность нашей наблюдаемой вселенной.

Эти сигнатуры активно ищут ученые. Некоторые вглядываются в отпечатки космического микроволнового фона, послесвечения Большого Взрыва. Тем не менее подобных сигнатур пока не нашли. Другие ищут косвенное подтверждение в виде гравитационных волн, ряби в ткани пространства-времени, которая появляется при прохождении сквозь нее массивных объектов. Такие волны могут напрямую подтвердить существование инфляции, что еще больше укрепит теорию множественных вселенных.

Сможем мы доказать их существование или нет, пока неизвестно. Но учитывая грандиозные последствия такого доказательства, поиск, безусловно, стоит продолжать.

2. Астрономы обнаружили еще 20 загадочных радиосигналов из космоса

Большое число быстрых радиовспелсков (FRB), обнаруженных австралийской командой ученых, может помочь астрономам наконец-то разобраться в загадочной природе и выяснить источник этих мощнейших радиоимпульсов из глубокого космоса. В статье журнала Nature, опубликованной 10 октября, сообщается об открытии 19 новых FRB-сигналов.

Один из их источников, как выяснили ученые, оказался ближе всего к Земле среди всех ранее зафиксированных FRB. Другой сигнал оказался самым ярким из когда-либо фиксировавшихся. С момента первого открытия в 2007 году было обнаружено всего лишь 34 подобных сигнала, поэтому новое открытие существенно увеличивает их общее число.

Быстрые радиовсплески (fast radio bursts, FRB) представляют собой очень быстрые (длятся всего несколько миллисекунд), но при это колоссально мощные радиовыбросы, содержащие в себе объемы энергии, эквивалентные объемам энергии вырабатываемым нашим Солнцем почти за целое столетие. Ранее ученые предлагали множество гипотез, объяснявших их происхождение (сверхновые, уникальные виды нейтронных звезд, даже пришельцы), но астрономы по-прежнему точно не знают, что же именно является источником такой невероятной мощи.

Новое исследование проводилось под руководством Райана Шеннона из австралийского Технологического университета Суинберна. С начала 2017 года он и его команда занимались поиском быстрых радиовсплесков, используя мощный радиоинтерферометр АСКАП (Australian Square Kilometre Array Pathfinder, ASKAP, Австралийский следопыт квадратно-километровой решетки), состоящий из 36 антенн диаметром 12 метров. Систематический поиск длившийся более года принес свои плоды – 20 новых обнаруженных FRB. (Об одном из сигналов ученые сообщали чуть раньше в другой статье, поэтому технически число новых сигналов равно 19-ти).

Успех команды можно объяснить двумя аспектами, говорит соавтор исследования Кит Баннистер из Государственного объединения научных и прикладных исследований (CSIRO), австралийского научного агентства, разработавшего и создавшего радиоинтерферометр АСКАП.

«Угол обзора телескопа составляет 30 квадратных градусов, что 100 раз больше, чем размер полной Луны на небе», — комментирует Баннистер.

«Благодаря использованию антенн телескопа весьма необычным образом – когда каждая была направлена в различные точки неба, — мы смогли получить угол обзора в 240 квадратных градусов, что уже примерно в 1000 раз больше размера полной Луны. АСКАП идеально подходит для такой работы», — добавляет ученый.

Художественное представление одной из тарелок телескопа АСКАП, определяющей быстрый радиовсплеск. Ученые по-прежнему не знают, что именно является источником этих невероятно мощных сигналов – их энергия равна энергии Солнца, производимой за 80 лет

По словам Райана Шеннона, проведенный анализ сигналов показывает, что быстрые радиовсплески идут к нам с другого конца Вселенной, а не со стороны наших галактических соседей. Ученые также выяснили, что среди 20 пойманных сигналов один источник, получивший название FRB 171020, должен быть расположен ближе всего к Земле среди все остальных – примерно в 425 миллионах световых лет. Это почти в два раза ближе, чем предполагаемая родина предыдущего самого ближайшего сигнала, добавляет Шеннон.

Кроме того, с помощью АСКАП удалось поймать самый мощный FRB-сигнал. Опять же, говорит Шеннон, он оказался в два раза мощнее самого мощного среди предыдущих.

Ни один из сигналов за наблюдаемый период не фиксировался учеными повторно, хотя команда неоднократно вела мониторинг за примерными координатами каждого из сигналов, что в общей сложности заняло более 12 000 часов работы.

К слову, к настоящему моменту среди всех пойманных FRB-сигналов только один оказался «повторным». От источника FRB 121102 ученые несколько раз с момента его обнаружения в 2012 году фиксировали всплески. Более того, в один августовский день 2017 года этот источник устроил настоящий обстрел – 93 (!) зафиксированных всплеска.

Уникальный пример FRB 121102, а также новые результаты австралийской команды подводят ученых к очень важному вопросу, говорит Шеннон: «Сколько видов FRB-сигналов существует Поскольку различия между повторяющимся источником и другими становится все сложнее игнорировать».

Еще одной особенностью новых обнаруженных сигналов, отмечает ученый, является их низкая дисперсия — расхождение волн разной длины, составляющих всплеск. Как правило этот показатель говорит о том, как часто сигналам приходилось преодолевать различные среды, которые их замедляли.

«Факт наличия связи между яркостью и дисперсией говорит нам о том, что материя, находившаяся на пути этих сигналов, располагается за пределами галактик, в разряженных скоплениях газа внутри межгалактической среды. Другими словами, благодаря FRB-сигналам, мы можем узнать, что это за материя. При использовании других методов наблюдений (оптических, рентгеновских и так далее) это сделать практически невозможно», — объясняет Шеннон.

В дальнейшем Шеннон и его коллеги очень хотят сузить круг поиска источника FRB-сигналов. Ученые считают, что смогут как минимум выяснить из каких галактик пришли эти сигналы.

3. 3 предположения о том, что могло бы случиться с вами, попади вы в чёрную дыру

Американский астрофизик Чарльз Лю рассказывает о том, что (гипотетически) будет происходить с вами, упади вы внезапно в чёрную дыру.

1. Почувствуете себя тюбиком

Если вы шагнёте в чёрную дыру, вы почувствуете себя тюбиком зубной пасты, из которого кто-то выдавливает содержимое. Когда какой-то объект пересекает горизонт событий — точку невозврата из чёрной дыры, начинают действовать те же законы физики, которые вызывают на Земле приливы океанов. Сила гравитации убывает по мере увеличения расстояния, поэтому, чем ближе Луна к Земле, тем сильнее действует её притяжение на нашу планету. Земля немного вытягивается в сторону Луны, это совсем незначительные изменения, чтобы мы их почувствовали, но вода на поверхности нашей планеты начинает течь вдоль удлинённой оси.

2. Растянетесь

Вблизи чёрной дыры размером с Землю гравитация гораздо сильнее, и дыра начнёт растягивать вас в направлении себя, то есть произойдёт то, что мы условно называем «засасыванием». В конечном итоге вы растянетесь настолько, что превратитесь в поток субатомных частиц, движущихся в направлении дыры. Но, поскольку ваш мозг распадётся на атомы почти мгновенно, этот факт не успеет сильно вас опечалить.

3. Увидите прошлое и будущее — причём, одновременно

Другое дело, если вас занесёт в дыру побольше. Например, на горизонте событий чёрной дыры размером с Солнечную систему приливные силы не такие мощные. Это, возможно, позволит вашему телу сохранить структуру, однако в этом случае вас будут ожидать приключения в искривлённом пространстве и времени. Прежде, чем вы попадёте в чёрную дыру, вы будете двигаться в её направлении с постоянно возрастающей скоростью, пока эта скорость не приблизится к скорости света. Чем быстрее вы будете нестись в пространстве, тем медленнее будет ваше движение во времени, пока время фактически не остановится для вас. Тогда вы сможете увидеть все объекты, попавшие в чёрную дыру раньше вас, причём одновременно, а обернувшись — всё, что никогда в неё не попадёт.

Вся эта история предстанет перед вашими глазами в одно мгновение, от Большого взрыва до угасания Вселенной. Это было бы самым захватывающим путешествием, какое только можно себе вообразить. Если бы было возможно.

интересный космос

интересный космос

интересный космос

Читать еще:

Пирамида Кукулькана.

Пирамиду в Чичен-Ице называют большим солнечным календарем. В ее основании лежит квадрат со стороной 55,5 …

Добавить комментарий