Вопрос. Максим Борисов, обозреватель «Грани.Ру». Андрей Дмитриевич, у меня такой вот вопрос. Вы упомянули о том, что мы сидим в данной аудитории, и в принципе должен существовать еще целый набор вселенных ну, вернее, вариации пузырей вселенных, в которых в такой же точно аудитории сидит точно такой же народ и так далее. У меня вопрос такой: а возможны ли здесь какие-то вариации? Грубо говоря, какие-то события, которые отличаются? Вот до определенного момента идет в точности так же, как у нас, а с какого-то момента какое-то мельчайшее отличие: грубо говоря, там, человек сошел в другую сторону, еще что-нибудь такое случилось... То есть, могут ли они, во-первых, отличаться немножко между собой? Вариации какие-то? Могут, да?
И второй вопрос тогда такой. Получается, что если, допустим, идет вот та стенка, которая готовится погубить наш мир, грубо говоря, а в другом мире эта стенка может оказаться, ну, спустя какое-то время то есть, грубо говоря, один мир может погибнуть, а другой может продолжать существовать. В принципе, если всё с точностью одинаково, то есть сознание людей, можно ли это рассматривать это, правда уже мистический какой-то вопрос можно ли рассматривать, что наше сознание в этот момент, когда оно не будет существовать в одном мире, таким образом мистически переместится в другой, и мы можем рассматривать... То есть можно ли считать, что все мы, таким образом, можем автоматически считаться бессмертными? Спасибо.
А. Д. Линде. Ну, этот вопрос, в принципе, экспериментально решаемый... (Аплодисменты.) Нет, ну я имею в виду, что у меня нет пистолета и я не могу предложить людям застрелиться и потом нам рассказать... Вот. Но, шутки в сторону, ситуация здесь на самом деле гораздо более деликатная, потому что во всех моих утверждениях я говорил обо всём, о чём угодно, кроме сознания. Как человек честный, или почти честный, я должен сказать, что всё время, когда мы занимаемся совсем экспериментальными вопросами, мы подходим к такому моменту, где вопрос о сознании вылезает на первый план, и он потом обычно практикующими физиками отодвигается в сторону, и большая часть нормальных физиков не считает, что этот вопрос главный. С другой стороны, когда вы занимаетесь квантовой космологией, очень трудно от этого вопроса отделаться. И тогда возникает вопрос: что, сознание является просто функцией материи или отражением материи, или оно является условием существования всего мира или что-нибудь еще? И вопросы эти даже на простом уровне достаточно нетривиальны.
Приведу пример. Может быть, мой ответ будет слишком длинный, но он, может быть, того стоит. Был такой недавно умер Брайс Девитт, создатель квантовой космологии. Он придумал уравнение УилераДевитта, которое ему самому очень сильно не нравилось, поэтому он его называл уравнением Уилера, хотя Уилер его не выдумал. Смысл этого уравнения состоял в том, что есть уравнение квантовой механики: волновая функция Вселенной, ее производная пропорциональна гамильтониану Вселенной умножить на эту волновую функцию. Но, как я вам уже сегодня сказал, гамильтониан полной энергии всей Вселенной, при некотором определении я скажу, что это такое, в точности равен нулю. И тогда получается, что уравнение вот это то, что он выдумал, уравнение выглядит примерно так: производная волновой функции всей Вселенной... вскоре будет ясно, зачем я это говорю... производная волновой функции всей Вселенной равняется гамильтониану умножить на пси... Гамильтониан равняется нулю значит, равняется нулю... То есть производная по времени от волновой функции всего равна нулю. Тем самым волновая функция всего не зависит от времени. А волновая функция это то, что определяет вероятности всех событий. Я сейчас вам делаю доклад зачем я это делаю-то? Ведь вероятность того, что произойдет, совершенно не зависит от того, что я скажу. Потому что волновая функция не зависит от времени. А как же это так? Вот мы записываем вот вы записываете что-то там... А на самом деле нет никакой записи, потому что волновая функции Вселенной не зависит от времени...
И тогда Брайс Девитт, чтобы как-то ответить на этот вопрос, сказал: на самом деле мы никогда не задаем вопрос о Вселенной в целом. Мы задаем вопрос об остальной части Вселенной. Мы выделяем себя, разделяем Вселенную на две части нас и всё остальное. Полная энергия всей Вселенной, включая нас, в точности равна нулю. А энергия-то mc2, наша энергия. Плюс, там, энергия всей остальной части Вселенной. Значит, если мы отделим себя от остальной части Вселенной, то гамильтониан всей остальной части Вселенной будет равняться минус mc2. То есть минус нашей массе. Волновая функция всей остальной части Вселенной будет зависеть от времени, потому что гамильтониан всей остальной части Вселенной не будет равен нулю. Эволюция возникает только по отношению к наблюдателю. Нету эволюции всей Вселенной. Есть эволюция наблюдаемой части Вселенной. После этого возникает вопрос: ну да, значит, что? Наблюдатель тогда ответственен за всю остальную Вселенную? Или существует просто пара «наблюдатель и вся Вселенная»?
Брайс Девитт боялся довести это дело до логического конца. И, как человек нормальный, он отвечал на этот вопрос так: «Но это не важно, что должен быть наблюдатель. Мы можем это дело ведь получить и автоматом. Автомат будет производить наблюдения, и тогда всё в порядке». Да, но кто будет наблюдать автомат? Поэтому где-то всё время в конечном счете сознание оказывается очень важным. Так было устроено всё развитие нашей науки что считалось, что это неважно. Но в какой-то момент, когда вы осмысливаете всю Вселенную в целом, выясняется, что вы не можете сказать ничего осмысленного, не добавляя туда сознание. Если вы добавляете туда сознание, то возникает вопрос свободы воли... Без сознания свободы воли нет. Ни с учетом квантовой механики, ни без нее. Кажется, что мы имеем дело с чем-то очень-очень важным, о чём мы, в общем-то, не начали даже думать.
Я в свое время написал что-то на этот счет в последней главе моей книжки, которая была издана здесь, и когда я это дело написал, редактор на меня посмотрела и сказала: «Знаете что, я вам рекомендую: выбросьте вы это отсюда, потому что ваши коллеги перестанут вас уважать». Я сказал: «Но если я это выброшу, то я себя перестану уважать, а это для меня важнее». И я там оставил. Но, по счастью, никто не доходит до десятой главы, поэтому с уважением всё нормально. (Смех.) Но фактически это очень важная вещь насчет сознания, насчет жизни. Мы изучаем Вселенную как модель для чего-то гораздо более важного. Мы хотим изучить себя, а мы изучаем наш дом. Достаточно интересно.
Добавлено в [mergetime]1185032366[/mergetime] и еще
Однако даже эта модель надувания зависела от особенностей унифицированных теорий, которые, как чувствовал Линде, являются сомнительными. В конце концов, скатившись в такую депрессию, что он с трудом поднимался с постели, Линде определил, что надувание может быть результатом более общего квантового процесса, впервые предложенного Джоном Уилером. По Уилеру, если у тебя есть микроскоп в триллионы триллионов раз мощнее, чем любой из существующих, то ты увидишь пространство и время дико колеблющимися по причине квантовой погрешности. Линде утверждал, что то, что Уилер назвал «пеной пространства и времени», неизбежно породит условия, необходимые для надувания.
Надувание это самоистощающий процесс; расширение пространства быстро заставляет энергию, вызывающую надувание, рассеиваться. Но Линде утверждал, что раз надувание началось, то оно всегда будет где-то продолжаться снова по причине квантовой погрешности. (Удобная штука эта квантовая погрешность!) В текущую минуту возникают новые вселенные. Некоторые тут же исчезают. Другие надуваются так быстро, что у материи нет шанса коалесцировать. А некоторые, как наша, начинают расширяться довольно неспешно, так что сила тяжести способна вылепить из материи галактики, звезды и планеты.
Иногда Линде сравнивал этот суперкосмос с бесконечным морем. При близком рассмотрении это море создает впечатление динамизма и изменения, волны набегают и уходят. Мы, люди, поскольку мы живем внутри одной из таких вздымающихся волн, думаем, что вся Вселенная расширяется. Но если бы мы могли подняться над поверхностью моря, то поняли бы, что наш расширяющийся космос это просто крошечная, незначительная, локальная часть бесконечного, вечного океана. В некотором смысле, утверждал Линде, старая теория стабильного состояния Фреда Хойла {Fred Hoyle), о которой речь пойдет ниже, была правильной: если смотреть с божественной перспективы, суперкосмос представляет собой тип равновесия.
Линде был не первым физиком, утверждавшим существование других вселенных. Но если большинство теоретиков относятся к другим вселенным как к математическим абстракциям, то Линде с радостью рассуждает об их свойствах. Например, разрабатывая свою теорию самовоспроизводящейсявселенной, Линде сделал заимствования из языка генетики. Каждая вселенная, созданная надуванием, порождает другие вселенные «вселенные-детки». Некоторые из этих деток сохраняют «гены» предшественников и развиваются в похожие вселенные, с похожими законами природы и, возможно, похожими обитателями. Взяв за основу антропологический принцип, Линде предположил, что некая космическая версия естественного отбора может отдать предпочтение сохранению вселенных, имеющих вероятность произвести разумную жизнь.
Добавлено в [mergetime]1185032668[/mergetime] Как Алан Гут и несколько других астрофизиков, Линде любил рассуждать об осуществимости создания надуваемой вселенной в лаборатории. Но только Линде спросил: а зачем кому-то создавать еще одну вселенную? Какой цели это будет служить? После того как какой-то космический инженер создаст новую вселенную, она, в соответствии с расчетами Линде, мгновенно отделится от родителя на скоростях, превышающих скорость света. И дальнейшая связь будет невозможна.
С другой стороны, предполагал Линде, возможно, инженер сможет манипулировать семенем до надувания таким образом, что оно разовьется во вселенную с определенными размерами и физическими законами. Таким образом инженер может заложить послание в саму структуру новой вселенной. Фактически, предположил Линде, наша собственная Вселенная могла быть создана существами из другой вселенной, а физики, подобные Линде, в своих неловких попытках открыть законы природы на самом деле расшифровывают послание наших космических родителей.
Группа: Старожил
Сообщений: 10132
Регистрация: 31.01.05
Вне форума
Предупреждения: (0%)
Работа в США повлияла на автора - текст, особенно в конце, читается трудно. Будто он иностранец. Яркий фрагмент.
Цитата
Ну, тогда я взял университетский такой «трак», залез на него я никогда его не водил, ну, он, значит, делал «бип-бип», когда я на нём ехал назад... Я поехал в неизвестное мне место на этом большом самосвале, приехал в «Silicon Graphics», они меня подвели, там стоял такой здоровый сундук на полу, и объяснили мне, как его включить и как его выключить. А я сказал: «Вы знаете что, мне этого, вообще, недостаточно, не могли бы вы показать это моему сыну? Потому что он на нём будет работать, а он еще сейчас пока что не пришел из школы...» Они на меня поглядели и сказали: «Молодой человек, вы знаете, что этот компьютер стоит 120 тысяч долларов? Может быть, мы с вами это отложим?» Я сказал: «Ну ладно, я его возьму».
Вот. Значит, я его взял как они мне его дали, не знаю, я его грязными веревками примотал к бортам... Привезли мы его домой, сын пришел, включил компьютер, начал работать. Через неделю... я не понимаю, как это бывает! через неделю у нас были все вот эти картинки: Вселенная сверкающая, вращающаяся... с помощью «Silicon Graphics» можно было посмотреть на нее, повернуть ее, как хочешь... Мы летали между этими пиками это было наслаждение!
Группа: Старожил
Сообщений: 10132
Регистрация: 31.01.05
Вне форума
Предупреждения: (0%)
Цитата(Shade @ 26 Июля, 2007, 16:33)
ли ты это к чему запостил?????
Просто резко бросилось в глаза - не по русски он уже пишет и думает. Это самый яркий участок. В начале кстати это не заметно. А к концу статьи все хуже и хуже, что читать почти не возможно.
Физикам из Стэнфордского университета удалось подсчитать число параллельных вселенных. Статья ученых пока еще не принята к публикации в рецензируемый журнал, однако ее препринт доступен на сайте arXiv.org.
Согласно теории мультивселенной, после Большого Взрыва образовалось большое количество различных вселенных, существующих параллельно. В рамках новой работы ученые пытались подсчитать количество этих объектов. Для этого они провели анализ инфляции - резкого расширения космического пространства после Взрыва.
В результате им удалось установить, что всего может существовать 10 в степени 10^10000000 вселенных. Используя эту оценку, как предварительную, ученые после этого обратились к теории информации. В частности, они оценили количество информации, которое несет в себе существование такого количества параллельных миров.
Известно, что всего состояний у человеческого мозга, как информационной системы, примерно 10 в степени 10^16. Таким образом, человек не в состоянии различить больше этого количества вселенных. Именно это число авторы работы и выбрали в качестве окончательной оценки для числа параллельных миров.
PS - речь идет об Андрее Линде и его коллегах (Andrei Linde и Vitaly Vanchurin). Вроде считали они не совсем параллельные вселенные как таковые, а уникальные точки входа части других вселенных в нашу - фридмоны (т.е. полуоткрытые Вселенные, которые в нашей Вселенной могут проявлятся (образовывать связь с нею) в виде специфических элементарных частиц - фридмонов), в рамках представлений о "Великой Фрактальной МультиВселенной", если можно так сказать.
Жизнь не здесь: Чуждые Вселенные Рубрика: Наука | Просмотров: 2554 | Комментариев: 2 | Версия для печати
Вопрос о том, существует ли где-нибудь еще во Вселенной жизнь, волнует уже не первое поколение людей. Но имеется и другой интересный вопрос: если есть другие миры, с отличными от нашего законами, существует ли жизнь в них?
Конечно, абсолютно определенный и строго обоснованный ответ на этот вопрос дать невозможно хотя бы потому, что мы не можем ни с уверенностью объявить существование других Вселенных, ни имеем каких-либо средств прямого изучения этих «параллельных миров». С другой стороны, некоторые из современных космологических теорий действительно выводят понятие «Мультивселенной», включающей, помимо нашего, и другие возможные миры, законы, действующие в которых, могут быть существенно отличными от наших.
В зависимости от подхода и интерпретаций, количество «параллельных», не пересекающихся миров может достигать совершенно астрономических цифр. Сама структура Мультивселенной сильно различается в разных описаниях: это может быть и многомерный «бутерброд» параллельно существующих миров, и циклически появляющиеся и гибнущие Вселенные, и что угодно. Квантовая механика предлагает свой взгляд на эту гипотезу, Теория Струн свой, и так далее. Несколько подробнее Мультивселенную мы рассматривали в заметке «Счет миров».
По мнению сторонников этой гипотезы, мироздание обладает не одной, а множеством возможностей экспериментировать, «подгоняя» различные параметры фундаментальных основ Вселенной. Не все из этих попыток оказываются удачными. Из-за «сбивки» одних характеристик Вселенная может существовать лишь крайне короткий срок. Из-за других неспособна развернуть свои пространственные измерения, из третьих не образует стабильных элементов, и так далее. Однако в некоторых случаях все нужное оказывается на месте, и Вселенная (как наша) разворачивается во всю ширь, в ней появляются элементарные частицы, атомы и молекулы, галактики и планеты, и, наконец, разумные существа.
Неудивительно, что если позволить себе немного поспекулировать на тему разумной жизни в «параллельных» мирах, то логично предположить, что она может развиться лишь в тех Вселенных, которые очень близки к нашей. Небольшое отклонение сделает этот процесс невозможным. По сути, наша Вселенная очень гуманна, законы ее идеально «настроены», в конце концов, на появление людей. Этот подход называется антропным принципом, и мы описывали его подробно в статье «Человеколюбивое мироздание». Если же говорить коротко, принцип этот, отвечая на вопрос «Отчего мир именно такой?», говорит, что если б он был другим, жизнь попросту не смогла бы развиться, и вопрос этот было бы некому задать.
В рамках гипотезы Мультивселенной рассуждают и профессор Роберт Яффе (Robert Jaffe) с коллегами, выступившие недавно с интересными рассуждениями на эту тему. По их мнению, даже в мирах, совершенно непохожих на наш, должны быть некие аналоги химических элементов, формирующих основы нашей жизни, углерода, кислорода и водорода. Ученые считают, что даже если массы и параметры элементарных частиц в этих мирах существенно отличаются от привычных нам, «жизнь найдет себе дорогу». «Вы можете менять эти характеристики довольно существенно, это не приведет к полному исключению своего рода органической химии в новой Вселенной», - поясняет один из авторов работы.
По сути, ученые распространили антропный принцип на более широкий контекст Мультивселенной. Базовыми для появления жизни они сочли наличие углерода, водорода и кислорода (или неких их аналогов), способных образовывать стабильные связи. И, отталкиваясь от этого, решили оценить, как будет выглядеть эта химическая основа жизни, если в некоторой «параллельной» Вселенной изменены такие фундаментальные характеристики, как масса субатомных частиц кварков, составляющих протоны и нейтроны атомных ядер.
Хотя сегодня (в нашей Вселенной) известно 6 видов кварков, авторы этого интересного теоретического исследования оценивали лишь 3 из них так называемые верхние, нижние и странные кварки, самые распространенные и рождающие протоны, нейтроны и некоторые другие важные для нас частицы.
В нашей Вселенной нижние кварки примерно вдвое тяжелее верхних. Из-за этого нейтроны (состоящие из 2 нижних и 1 верхнего кварков) оказываются на 0,1% тяжелее протонов (состоящих из 2 верхних и 1 нижнего). Ученые представили и смоделировали умозрительную Вселенную, в которой нижние кварки, наоборот, легче верхних и, соответственно, протоны тяжелее нейтронов. В такой ситуации ядро водорода теряет свою стабильность но зато становятся стабильными ядра более тяжелых его изотопов, нестабильных в нашей Вселенной дейтерия и трития. При этих же свойствах кварков стабильным будет и обычно радиоактивный углерод-14, и один из изотопов кислорода. Таким образом, - заключают ученые, - органическая химия, а вместе с ней и жизнь были бы возможны в такой Вселенной, хотя и на базе иных изотопов водорода, кислорода и углерода.
Таким путем авторы «промерили» и другие возможные Вселенные, включая те, в которых верхние и странные кварки весят примерно одинаково (в нашем мире странные кварки намного тяжелее и появляются лишь в результате высокоэнергетических событий), а нижние кварки намного легче их. Они показали, что и это - не проблема: атомные ядра в таком мире могли бы формироваться без протонов, из нейтронов и редких (в нашей Вселенной) частиц-гиперонов, которые играли бы роль протонов.
Основной акцент в работе сделан именно на массы кварков лишь в силу того, что этот вопрос можно назвать более-менее изученным, и современные теории позволяют предсказать, как они будут взаимодействовать, если массы этих частиц будут другими. К сожалению, рассмотреть этот вопрос в более широком контексте пока представляется практически невозможным. Крайне трудно предсказать последствия изменения других фундаментальных характеристик и констант нашего мира.
Однако интересно, что похожее теоретическое исследование провела и другая группа ученых, которые проверили, как будет выглядеть Вселенная, в которой отсутствует одно из 4-х фундаментальных взаимодействий, а именно слабое ядерное. Ими показано, что потерю этого вида сил можно полностью скомпенсировать небольшим изменением параметров действия трех оставшихся взаимодействий (сильного, электромагнитного и гравитационного).
Известно, что всего состояний у человеческого мозга, как информационной системы, примерно 10 в степени 1016. Таким образом, человек не в состоянии различить больше этого количества вселенных. Именно это число авторы работы и выбрали в качестве окончательной оценки для числа параллельных миров.
Астрономы, исследующие микроволновое фоновое, или реликтовое, излучение Вселенной, нашли загадочный "темныйпоток". По мнению специалистов, он может указывать на существование других Вселенных. Статья ученых опубликована в журнале Astrophysical Journal Letters. Коротко о работе пишет портал Physics World.
Авторы работы анализировали данные, переданные зондом WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe - зонд для исследования анизотропии микроволн имени Уилкинсона). Этот зонд исследует заполняющее Вселенную реликтовое излучение с 2001 года. Считается, что это излучение осталось со времен Большого Взрыва.
В ходе анализа реликтового излучения ранее было выяснено, что температура космического пространства везде одинакова и составляет около 2,7 кельвина. Новые данные зонда WMAP показали, что в некоторых местах температура отклоняется от средней на одну десятитысячную градуса. Авторы новой работы выяснили, что эти отклонения "ведут" к нескольким галактическим скоплениям. Исследователи заключили, что эти скопления двигаются в определенном направлении, и это движение никак не связано с общим расширением Вселенной.
Такое поведение скоплений не может быть объяснено в рамках существующих физических теорий. Ученые полагают, что за него "ответственна" некая сила, источник которой находится за пределамивидимой Вселенной. Специалисты уже окрестили обнаруженное ими явление "темным потоком" по аналогии с темной материей и темной энергией, которые пока не обнаружены экспериментально, но используются физиками для объяснения наблюдаемых в космосе взаимодействий.
Исследователи предложили возможное объяснение наблюдаемому явлению. Согласно одной из гипотез, в момент Большого Взрыва было рождено множество Вселенных, которые можно представить как пузыри. Когда с момента Взрыва прошло 10-36 секунд, один из пузырей начал расширяться и в конце концов образовал нашу Вселенную. "Темный поток" - это след одного из соседних "пузырей".
Результаты нового исследования, длившегося пять лет, подтверждают предыдущие данные, полученные в ходе трехлетнего изучения реликтового излучения. Впервые ученые заговорили о движении галактических скоплений в 2008 году.
Ссылки по теме - Mysterious 'dark flow' at the edge of the universe - Physics World, 15.03.2010
В теории квантовой гравитации привычное нам гладкое и непрерывное пространство на сверхмалых масштабах оказывается структурой с очень сложной геометрией (изображение с сайта www.aei.mpg.de)
Что было до Большого взрыва и откуда взялось время?
Вопросы, вынесенные в заголовок, обычно физиками не обсуждаются, поскольку общепринятой теории, способной на них ответить, пока нет. Однако недавно в рамках петлевой квантовой гравитации всё же удалось проследить эволюцию упрощенной модели Вселенной назад во времени, вплоть до момента Большого взрыва, и даже заглянуть за него. Попутно выяснилось, как именно в этой модели возникает время.
Наблюдения за Вселенной показывают, что и на самых больших масштабах она вовсе не неподвижна, а эволюционирует с течением времени. Если на основе современных теорий проследить эту эволюцию назад во времени, то окажется, что наблюдаемая ныне часть Вселенной была раньше горячее и компактнее, чем сейчас, а начало ей дал Большой взрыв некий процесс возникновения Вселенной из сингулярности: особой ситуации, для которой современные законы физики неприменимы.
Физиков такое положение вещей не устраивает: им хочется понять и сам процесс Большого взрыва. Именно поэтому сейчас предпринимаются многочисленные попытки построить теорию, которая была бы применима и к этой ситуации. Поскольку в первые мгновения после Большого взрыва самой главной силой была гравитация, считается, что достичь этой цели возможно только в рамках непостроенной пока квантовой теории гравитации.
Одно время физики надеялись, что квантовая гравитация будет описана с помощью теории суперструн, но недавний кризис суперструнных теорий поколебал эту уверенность. В такой ситуации больше внимания стали привлекать иные подходы к описанию квантовогравитационных явлений, и в частности, петлевая квантовая гравитации.
Именно в рамках петлевой квантовой гравитации недавно был получен очень впечатляющий результат. Оказывается, из-за квантовых эффектов начальная сингулярность исчезает. Большой взрыв перестает быть особой точкой, и удается не только проследить его протекание, но и заглянуть в то, что было до Большого взрыва. Краткое описание этих результатов было недавно опубликовано в статье A. Ashtekar, T. Pawlowski, P. Singh, Physical Review Letters, 96, 141301 (12 April 2006), доступной также как gr-qc/0602086, а их подробный вывод изложен в вышедшем на днях препринте этих же авторов gr-qc/0604013.
Петлевая квантовая гравитация принципиально отличается от обычных физических теорий и даже от теории суперструн. Объектами теории суперструн, к примеру, являются разнообразные струны и многомерные мембраны, которые, однако, летают в заранее приготовленном для них пространстве и времени. Вопрос о том, как именно возникло это многомерное пространство-время, в такой теории не решишь.
В петлевой теории гравитации главные объекты маленькие квантовые ячейки пространства, определенным способом соединенные друг с другом. Законом их соединения и их состоянием управляет некоторое поле, которое в них существует. Величина этого поля является для этих ячеек неким «внутренним временем»: переход от слабого поля к более сильному полю выглядит совершенно так, как если бы было некое «прошлое», которое бы влияло на некое «будущее». Закон этот устроен так, что для достаточно большой вселенной с малой концентрацией энергии (то есть далеко от сингулярности) ячейки как бы «сплавляются» друг с другом, образуя привычное нам «сплошное» пространство-время.
Авторы статьи утверждают, что всего этого уже достаточно, чтобы решить задачу о том, что происходит со вселенной при приближении к сингулярности. Решения полученных ими уравнений показали, что при экстремальном «сжатии» вселенной пространство «рассыпается», квантовая геометрия не позволяет уменьшить его объем до нуля, неизбежно происходит остановка и вновь начинается расширение. Эту последовательность состояний можно отследить как вперед, так и назад во «времени», а значит, в этой теории до Большого взрыва с неизбежностью присутствует «Большой хлопок» коллапс «предыдущей» вселенной. При этом свойства этой предыдущей вселенной не теряются в процессе коллапса, а однозначно передаются в нашу Вселенную.
Описанные вычисления опираются, правда, на некоторые упрощающие предположения о свойствах универсального поля. По-видимому, общие выводы сохранятся и без таких предположений, но это еще нуждается в проверке. Будет крайне интересно проследить за дальнейшим развитием этих идей.
Вселенная была до Большого Взрыва: новые свидетельства
Теория Большого Взрыва, лежащая в основе современной космологии и использующая следствия общей теории относительности, может не выдержать натиска альтернативных теорий.
Мартин Боджовальд (Martin Bojowald), физик-теоретик из Института гравитационной физики и геометрии в университете штата Пенсильвания (США), последовательно развивает идеи петлевой квантовой гравитации, которая дает космологическую альтернативу принятой большинством физиков теории Большого Взрыва. В основе этой теории лежат разработанные Ли Смолином (Lee Smolin) и Абэем Аштекаром (Abhay Ashtekar) в 80-е годы прошлого века представления о дискретном характере пространства и времени.
Квантовые ячейки пространства определённым способом связаны друг с другом, и на малых масштабах времени и расстояния проявляется дискретная структура пространства. В больших масштабах пространство-время становится непрерывным и гладким. Напомним, что в рамках ОТО квантовые представления не используются.
Проф. Боджовальд опубликовал в Nature Physics работу, в которой он приводит новую математическую модель и решения в рамках теории петлевой квантовой гравитации, благодаря которым можно понять трансформацию квантового состояния Вселенной. Самой интересной особенностью этого решения является то, что оно показывает возможность предыстории Вселенной, т.е. ее существования до Большого Взрыва.
Проф. Боджовальд не использует само это понятие, подразумевающее космологическую сингулярность, при которой масса Вселенной в первый момент сосредоточена в точке, и отсчет времени начинается с момента Большого Взрыва. Вместо этого он говорит о Большом Хлопке (Big Bounce), сопровождающем быстрое расширение нынешней Вселенной после сжатия предыдущей (у слова bounce есть и другое значение - обратный ход пружины). У Вселенной в момент максимального сжатия объем не был бесконечно малым, а плотность и энергия - бесконечно большими, как в теории Большого Взрыва.
Боджовальду удалось упростить некоторые уравнения теории петлевой квантовой гравитации, благодаря чему появилась возможность их решения в аналитическом виде. Именно это и позволило "заглянуть" в то, что было до Большого Хлопка, т.е. получить сведения о квантовом состоянии предыдущей Вселенной. Для решения уравнений нужны параметры, описывающие точное состояние нынешней Вселенной.
В модели Боджовальда присутствуют также два "свободных" параметра, один из которых относится к предыдущей Вселенной, а другой - к нынешней. Однако у этих параметров есть интересная особенность - каждый из них не влияет на решения, относящихся к другому периоду. Эти параметры являются комплементарными, отражающими квантовую неопределенность в объеме Вселенной до и после Большого Хлопка.
Проф. Боджовальд получил и другой важный вывод - по крайней мере один из параметров, описывающих Вселенную, не сохраняется при Большом Хлопке, а это значит, что нам никогда не удастся получить точное описание предыдущей Вселенной, как и нельзя в точности ее воспроизвести в следующей "реинкарнации". Это свойство Вселенной проф. Боджовальд назвал "космической забывчивостью", сообщает Space Daily. rnd.cnews.ru
БРЮССЕЛЬ, 16 декабря. /ИТАР-ТАСС/. Первые физические свидетельства возможного существования параллельных миров получены современной наукой. Как сообщила сегодня британская газета "Дейли мейл", ученые из лондонского Университетского колледжа обнаружили точки соприкосновения нашей Вселенной с иными не видимыми глазу вселенными.
Тем самым получены, видимо, первые нетеоретические подтверждения так называемой теории струн, которая до сегодняшнего дня лишь умозрительно доказывала существование параллельных миров, отмечает издание.
Нынешнее открытие было сделано в ходе изучения распределения в космосе реликтового микроволнового излучения, сохранившегося после Большого взрыва, который, как считается, дал начало нашей Вселенной. Это излучение не является однородным и содержит особые зоны, характеризующиеся повышенной температурой. "Мы, видимо, имеем здесь дело с космическими пробоинами, образовавшимися в результате соприкосновения нашего и параллельных миров", - заявил один из руководителей исследования профессор Стивен Фини. По его мнению, наша Вселенная является лишь небольшим пузырьком в гигантском океане параллельно существующих миров, имеющих иные физические характеристики.
ТЕКСТ КОММЕНТАРИИ: 0 Шире мир Владимир Тихомиров о том, почему астрофизикам мало одного Большого взрыва
Модель расширения Вселенной после Большого взрыва. Снимок получен при помощи спутника "Планк", задачей которого было изучение космического микроволнового фона - реликтового излучения, сохранившегося после Большого взрыва Фото: NASA
Вся галерея 3 Астрофизики заявили о потрясающем открытии: оказывается, мы живем в бесконечности не только в пространстве, но и во времени. По сути, наша Вселенная это лишь один из эонов, этапов в череде вселенных, регулярно рождаемых Большими взрывами
Владимир Тихомиров
Таинственные круги на карте реликтового излучения. Физики Роджер Пенроуз и Ваге Гурзадян уверены, что так проявились следы от уничтоженной предыдущей Вселенной Фото: NASA
Зря говорят, что эпоха великих открытий в фундаментальной науке закончилась. Что она уступила место нудной и узкоспециализированной прозе жизни, при которой главной задачей ученого становится не познание мира, а методичная подготовка почвы для технологических инноваций допустим, поиск улучшенной формулы крема от морщин с нанографеновыми нанокристаллами. Даже если в подобных утверждениях и есть доля горькой истины, именно 2012 год вдруг ознаменовался чередой самых что ни на есть фундаментальных прорывов, которые потрясли устои и от которых повеяло подзабытой в науке романтикой.
Итак, не успели отпраздновать поимку бозона Хиггса, как грянула новая сенсация: британские физики Роджер Пенроуз и Ваге Гурзадян обнаружили на карте реликтового излучения доказательство, что наша Вселенная лишь один из этапов в череде вселенных, регулярно порождаемых Большими взрывами. Доклад об этом прозвучал и на Гинзбурговской конференции по физике, прошедшей недавно в стенах Физического института им. П.Н. Лебедева РАН, что заставляет отнестись всерьез к предлагаемым изменениям космологической доктрины.
Круги в небесах
Итак, реликтовое излучение это световые волны, оставшиеся от Большого взрыва. Только за прошедшие миллиарды лет фотоны света остыли и превратились в радиоволны с температурой плюс 2,7 по шкале Кельвина, то есть всего на 2,7 градуса выше температуры абсолютного вакуума. Это излучение было открыто еще полвека назад и поначалу принято за обычные радиошумы, но потом американский физик российского происхождения Георгий Гамов доказал: это не просто шум, а докатившееся до наших дней "эхо" Большого взрыва своего рода портрет ранней стадии развития нашей Вселенной. Прорыв в исследовании этого излучения произошел в 2001 году, когда на околоземную орбиту был выведен космический радиотелескоп WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe), который впервые произвел подробный снимок реликтового излучения.
И вот, похоже, новый прорыв физик-теоретик из Оксфордского университета сэр Роджер Пенроуз обнаружил на карте реликтового излучения Вселенной загадочные концентрические круги, сам факт наличия которых не вписывается в существующие теории. Сделал он это открытие при содействии физика Ваге Гурзадяна, работавшего по программе эксперимента BOOMERanG, эксперимент включал в себя наблюдение за реликтовым излучением при помощи аппаратуры, расположенной на воздушном шаре, который летал над Антарктикой.
Анализ реликтового излучения показывает облик Вселенной в тот момент, когда ее возраст насчитывал всего 100 тысяч лет, заявил в своем докладе академик Пенроуз. Конечно, ее устройство существенно отличалось от современного не было еще ни звезд, ни галактик, а вещество во всех точках пространства было практически однородно. Тем не менее на картах реликтового излучения вместо ожидаемого случайного распределения чуть более и чуть менее "горячих" областей, разбросанных в произвольном порядке, мы обнаружили концентрические паттерны кольца, в которых разброс температуры микроволнового фона аномально низок. Но, согласно существующей теории, все температурные перепады на картах не могут превышать и одной тысячной доли процента.
Ученые даже высчитали, что вероятность спонтанного возникновения кольца из областей со сверхнизкими температурами составляет 10 в минус 7-й степени. Вероятность возникновения двух колец в принципе невозможна. Но на картах реликтового излучения ученые нашли десятки таких колец. И тогда Пенроуз и Гурзадян выдвинули оригинальную гипотезу: именно такие следы и должны остаться на реликтовом фоне, если Вселенная не возникла когда-то в один момент Большого взрыва, но была всегда, просто периодически расширялась и сжималась.
Таким образом, уверен Пенроуз, мы живем в циклической Вселенной, в которой конец одной эпохи, которую мы называем эоном, совпадает с началом другой. Каждый цикл расширения заканчивался сжатием, после которого происходили новый Большой взрыв и расширение. Такая циклическая Вселенная должна быть похожа на матрешку: каждое ее предыдущее состояние содержится в последующем. И нынешняя Вселенная должна "помнить" о предыдущей, во всяком случае, о ее последних днях, когда сжимавшаяся Вселенная коллапсировала в катастрофических столкновениях немногих оставшихся гигантских черных дыр.
Если это действительно верно, то все наши базовые представления о Вселенной, ее возникновении и об истории нуждаются в самой радикальной ревизии.
Такая лямбда
На протяжении веков люди вообще старались не задумываться о том, как устроен наш мир. К тому же на все вопросы авторитеты церкви давали лаконичный ответ: Вселенная создана непостижимым Богом во имя непостижимых для смертных целей, и точка. Конечно, ученые мужи хотели бы возразить, но фактов для серьезных космологических споров в распоряжении науки не хватало. Даже в начале прошлого века Альберту Эйнштейну, вносившему последние штрихи в свое математическое описание Вселенной, не хватало самого главного эмпирического факта, который бы связал всю его теорию в единое целое. В поисках ответа на этот вопрос он обращался ко всем астрономам мира: скажите, господа, а вот Космос, он как, вообще, расширяется, сжимается или пребывает в равновесии?
Действительно, уравнения Эйнштейна, описавшие все взаимодействия трехмерного пространства Вселенной с энергией и массой, самым непосредственным образом говорили о том, что Вселенная не может быть неподвижной она может либо расширяться, либо сужаться. Но, если бы Космос в действительности оказался статичен, то тогда в стройную систему уравнений пришлось бы вносить дополнительные элементы, которые бы уравновешивали силы гравитации. Разумеется, Эйнштейна такая перспектива ничуть не радовала: согласитесь, если законы тяготения применительно к массе-энергии были вполне обоснованны, то для существования каких-то противоборствующих сил не было никаких резонов.
Но большинство астрономов того времени были убеждены в неподвижности Вселенной. И Эйнштейну пришлось скрепя сердце вписать в систему уравнений некий "антигравитационный" коэффициент, обозначив его греческой буквой "лямбда". Это добавление, нужное лишь для того, чтобы в системе уравнений свести концы с концами, получило название "космологическая константа", впоследствии Эйнштейн признался, что эти его расчеты были "самой большой научной ошибкой".
Ошибка эта становилась еще обиднее и из-за того, что в то время уже были известны результаты наблюдений американского астронома Весто Мелвина Слайфера, работавшего в частной обсерватории миллионера Персиваля Лоуэлла, одержимого идеей найти цивилизацию на Марсе. Для этого Лоуэлл построил самую большую в США обсерваторию с самым большим в мире телескопом, который обошелся ему в 20 тысяч долларов огромные деньги в начале прошлого века.
Слайфер с иронией относился к поискам жизни на Марсе, но постарался использовать телескоп для сугубо научных задач, в частности постарался понять, как перемещаются соседние галактики относительно Земли. С этой целью он первым использовал спектрограф прибор, разлагающий свет, попадающий в телескоп, на части спектра. Идея была проста: если первым в части спектра стоит красный цвет вспомните: "Каждый охотник желает знать...", то, в случае если звезда удаляется от нас, количество волн будет сокращаться и видимым будет преимущественно красный спектр. Если же звезда приближается, то преобладать будет последний цвет спектра фиолетовый, этот эффект получил в астрономии название "фиолетового смещения". Уже к концу 1914 года Слайфер, пользуясь спектрографом, провел измерение движения всех окрестных галактик. И пришел к любопытным выводам: из 25 соседних туманностей и галактик большая часть 21 мчится от Земли и только четыре приближаются к нам, причем, с огромной скоростью свыше 2 млн километров в час. Доклад Слайфера на собрании Американского астрономического общества был встречен овацией, а среди тех, кто ему аплодировал, был известный астроном Эдвин Пауэлл Хаббл.
Стоит сказать, что слава не очень интересовала мизантропа Слайфера, он почти не посещал научных тусовок, предпочитая проводить время в обсерватории. Но именно Хаббл, слывший в академическом сообществе чуть ли не поп-звездой, понял, что за открытием Слайфера не просто любопытные факты, но целая научная система, способная перевернуть мир. Именно Хаббл, объединив результаты наблюдений Слайфера со своими расчетами, сделал сенсационный вывод: галактики не просто разбегаются, но делают это с разными скоростями. То есть чем дальше от нас галактика, тем больше ее скорость, к примеру, если одна убегающая галактика находится от нас вдвое дальше другой, то она и движется в два раза быстрее, потому что пространство между нами также увеличивается. И объяснение этому феномену было только одно: все эти звездные скопления разбегаются не друг от друга, но от некоего гипотетического центра мироздания, из которого и зародилось все пространство.
"Галактики можно уподобить конфетти, облепившим воздушный шар, писал Хаббл. Если тот начнет раздуваться, а затем лопнет, то бумажные кружочки не продолжат плавно раздвигаться, а разлетятся в разные стороны". Так и появилась теория Большого взрыва, ставшая воплощением того взрывного для развития науки времени, когда одно открытие рождало другое.
Позже были просчитаны и детали господствующей ныне космологической доктрины, согласно которой более 13,75 млрд лет назад абсолютное ничто внезапно каким-то непонятным образом сгустилось до состояния сингулярности, то есть до точки, характеризующейся бесконечно большой плотностью и температурой. Разумеется, спустя мгновение эта точка стала стремительно расширяться это расширение получило название Большого взрыва, благодаря ему появилась наша Вселенная, которая и сегодня непрерывно расширяется и охлаждается. И будет расширяться еще миллиарды лет, пока не потухнут все звезды и в пространстве снова ничего не останется.
Парадоксы вдруг
Увы, стройная теория Большого взрыва дала трещину уже в 1924 году. Советский математик Александр Фридман заметил в поведении разбегающейся Вселенной странность, которая противоречила всем расчетам: Вселенная не просто расширяется, но расширяется со все возрастающей скоростью, а это полностью опровергает всю теорию мироздания. Согласитесь, за 13 млрд лет инерция разлета звездных скоплений должна была неизбежно ослабнуть, а действие гравитационных сил привести к схлопыванию пространства. Но этого почему-то не произошло, как писал сам Эдвин Хаббл, галактики будто бы растаскивала по пространству какая-то непонятная сила. Объяснения этому феномену не существовало.
Фото: AFP Тогда в поддержку теории Большого взрыва была сформулирована другая теориятеория "темной энергии", с которой впервые столкнулся в 1937 году американский астроном Фриц Цвики, наблюдавший в телескоп за вращением галактик в скоплении Волосы Вероники. Итак, если звезды испускают определенное количество света на килограмм массы, то, проанализировав свечение звезды, можно понять, сколько в ней содержится вещества. Странность же вращения той туманности, которую изучал Цвики, была в том, что звезды на периферии галактики двигались слишком быстро, чтобы их могло удержать притяжение той массы, которая получалась в расчетах. Другими словами, математическая модель показывала, что Волосы Вероники примерно в 400 раз массивнее, чем представляется визуально. Вся наука рушилась буквально на глазах, и тогда Цвики предложил свое объяснение: помимо видимой материи звезд массу галактики "утяжеляет" еще какая-то невидимая материя. Это похоже на айсберг: наблюдатель видит только его надводную верхушку, хотя основную часть составляет невидимая подводная часть. И именно на эту невидимую материю, существование которой было невозможно ни доказать, ни опровергнуть, и была возложена ответственность за растаскивание звездных галактик по Вселенной. Эта растаскивающая сила получила название "темная энергия".
Но тут и возникает вопрос: что же это за невидимая материя?
Ответа нет. "Более того, ученые до сих пор не могут точно высчитать ее параметры, пишет британский физик Майкл Брукс в книге The Big Question. Если высчитывать темную энергию на основе наблюдений за процессом рождения сверхновых звезд, то получаются ничтожно малые величины. Зато когда величину темной энергии вычисляют физики-теоретики согласно квантовой теории поля, у них, наоборот, получается фантастически огромный излишек. Если верить их расчетам, темная энергия до того велика, что Вселенная давно должна была разлететься на субатомные частицы в порыве сверхмощного ускорения. И знаете, ножницы между постулатам теории и экспериментальными данными... выражаются числом со 120 нулями".
Толчок сознания
В конце прошлого века обозначился очередной неразрешимый парадокс в теории Большого взрыва, речь идет о начальном импульсе рождения Вселенной. Вообще, объяснить словами, что такое сингулярность, просто невозможно. Еще труднее понять, как из ничего получилось то, что мы видим сейчас. "Чтобы Вселенная начала разлет из некой сверхплотной раскаленной точки, ей нужен был импульс энергии определенной величины, пишет Майкл Брукс. Но окажись он чрезмерно мощным, тогда любая образующая материя размазалась бы тонким слоем, настолько тонким, что силы гравитации не смогли бы слепить из этого "блина" ни единой звезды... Если бы энергия расширения была бы, наоборот, слишком мала, то гравитация сжимала бы вещество в ходе обратного цикла и центростремительный импульс нарастал бы вместе с уплотнением, и в конце концов ткань Вселенной "схлопнулась" бы, как выражаются астрономы, в Большом коллапсе".
Тем не менее Вселенная существует, хотя до конца и непонятно, каким образом. До последнего времени этими неудобными вопросами о происхождении и жизни Вселенной не принято было даже интересоваться, чтоб не подрывать догматы науки. Что ж, работа Пенроуза и Гурзадяна на этом фоне прозвучала как вызов таким догматам. И даже если выводы этих ученых в итоге окажутся неправильными, их работа уже сама по себе тот прорыв, который напоминает всем молодым ученым: эпоха фундаментальных открытий, что бы там кто ни говорил, все еще не закончилась.
Рекламный блок.
Загрузка. Пожалуйста, подождите...
Ваша реклама, здесь
