Научный эксперимент немецких ученых под названием GEO600 по поиску гравитационных волн, который длится вот уже семь лет, привел к неожиданным результатам, сообщает журнал New Scientist.

С помощью специального прибора — интерферометра — физики собирались научно подтвердить один из выводов теории относительности Эйнштейна. Согласно этой теории, во Вселенной существуют так называемые гравитационные волны — возмущения гравитационного поля, «рябь» ткани пространства-времени.

Распространяясь со скоростью света, гравитационные волны предположительно порождают неравномерные движения масс крупных астрономических объектов: образование или столкновения черных дыр взрыв сверхновых и т.п.

Ненаблюдаемость гравитационных волн наука объясняет тем, что гравитационные воздействия слабее электромагнитных. Ученые, затеявшие свой эксперимент в далеком 2002 году, предполагали обнаружить эти гравитационные волны, которые впоследствии могли бы стать источником ценной информации о так называемой темной материи, из которой в основном и состоит наш Вселенная.

До сих пор GEO600 не удавалось обнаружить гравитационные волны, однако, судя по всему, ученым с помощью прибора удалось сделать крупнейшее за последние полвека открытие в области физики.

В течение многих месяцев специалисты никак не могли объяснить природу странных шумов, мешающих работе интерферометра, пока внезапно объяснение не предложил ученый-физик из научной лаборатории Fermilab .

Согласно предположению Крейга Хогана, аппарат GEO600 столкнулся с фундаментальной границей пространственно-временного континуума — точкой, в котором пространство-время перестает быть сплошным континуумом, описанным Эйнштейном, и распадается на «зерна», словно фотография, увеличенная в несколько, превращается в скопление отдельных точек.

«Похоже, что GEO600 наткнулся на микроскопические квантовые колебания пространства-времени», — предположил Хоган.

Если эта информация кажется вам недостаточно сенсационной, послушаем дальше: «Если GEO600 наткнулся на то, что я предполагаю, это означает, что мы живем в гигантской космической голограмме».

Сама идея того, что мы живем в голограмме, может показаться нелепой и абсурдной, однако она — лишь логическое продолжение нашего понимания природы черных дыр, основанного на вполне доказуемой теоретической базе.

Как ни странно, «теория голограммы» существенно помогла бы физикам наконец объяснить, как устроена Вселенная на фундаментальном уровне.

Привычные нам голограммы (как, к примеру, на кредитках) наносятся на двухмерную поверхность, которая начинает казаться трехмерной при попадании на нее луча света под определенным углом.

В 1990-х годах лауреат Нобелевской премии по физике Герардт Хуфт из Утрехтского университета (Нидерланды) и Леонард Зусскинд из Стэнфордского университета (США) предположили, что схожий принцип может быть применен ко Вселенной в целом. Наше ежедневное существование само по себе может являться голографической проекцией физических процессов, которые происходят в двухмерном пространстве.

В «голографический принцип» структуры Вселенной очень трудно поверить: сложно вообразить, что вы просыпаетесь, чистите зубы, читаете газеты или смотрите телевизор только потому, что где-то на границах Вселенной столкнулись между собой несколько гигантских космических объектов.

Никто пока не знает, что для нас будет означать «жизнь в голограмме», однако физики-теоретики имеют множество причин считать, что отдельные аспекты голографических принципов функционирования Вселенной — реальность.

Выводы ученых основываются на фундаментальном изучении свойств черных дыр, которые проводились знаменитым физиком-теоретиком Стивеном Хокингом совместно с Роджером Пенроузом.

В середине 1970-х годов ученый изучал фундаментальные законы, которые управляют Вселенной и показал, что из теории относительности Эйнштейна следует такое пространство-время, которое начинается в Большом Взрыве и заканчивается в черных дырах.

Эти результаты указывают на необходимость объединения изучения теории относительности с квантовой теорией. Одним из следствий такого объединения является утверждение, что черные дыры на самом деле не совсем «черные»: на самом деле они испускают излучение, которое приводит к их постепенному испарению и полному исчезновению.

Таким образом, возникает парадокс, названный «информационным парадоксом черных дыр»: сформировавшаяся черная дыра теряет массу, излучая энергию. Когда черная дыра исчезает, вся поглощенная ей информация утрачивается. Однако, согласно законам квантовой физики, информация не может быть утрачена полностью.

Контраргумент Хокинга: интенсивность гравитационных полей черных дыр непонятным пока образом соответствует законам квантовой физики. Коллега Хокинга, физик Бекенштейн, выдвинул важную гипотезу, которая способствует разрешению этого парадокса.

Он высказал гипотезу, что черная дыра обладает энтропией, пропорциональной площади поверхности ее условного радиуса. Это некая теоретическая площадь, которая маскирует черную дыру и отмечает точку невозвращения материи или света. Физики-теоретики доказали, что микроскопические квантовые колебания условного радиуса черной дыры могут кодировать информацию, находящуюся внутри черной дыры таким образом потери информации, находящейся в черной дыре в момент ее испарения и исчезновения, не происходит.

Таким образом, можно предположить, что трехмерная информация об исходном веществе может быть полностью закодирована в двухмерный радиус образовавшейся после ее гибели черной дыры, примерно как трехмерное изображение объекта кодируется с помощью двухмерной голограммы.

Зускинд и Хуфт пошли еще дальше, применив эту теорию к структуре Вселенной, основываясь на том, что космос также обладает условным радиусом — граничной плоскостью, за пределы которой свет еще не успел проникнуть за 13, 7 млрд. лет существования Вселенной.

Более того, Хуан Малдасена, физик-теоретик из Принстонского университета, сумел доказать, что в гипотетической пятимерной Вселенной будут действовать те же физические законы, что и в четырехмерном пространстве.

Согласно теории Хогана, голографический принцип существования Вселенной радикально меняет привычную нам картину пространства-времени. Физики-теоретики долгое время считали, что квантовые эффекты способны заставить пространство-время хаотично пульсировать в ничтожных масштабах.

При таком уровне пульсации ткань пространственно-временного континуума становится «зернистой» и словно сделанной из мельчайших частиц, похожих на пиксели, только в сотни миллиардов миллиардов раз меньше протона. Это мера длины известна как «планковская длина» и являет собой цифру 10-35 м.

В настоящее время фундаментальные физические законы проверены опытным путём до расстояний 10-17 , и Планковская длина считалась недостижимой, до тех пор пока Хоган не осознал, что голографический принцип меняет все.

Если пространственно-временной континуум представляет собой зернистую голограмму, тогда Вселенную можно представить как сферу, внешняя поверхность которой покрыта мельчайшими поверхностями длиной 10-35 м, каждая из которой несет в себе частичку информации.

Голографический принцип гласит, что количество информации, покрывающей внешнюю часть сферы-Вселенной должно совпадать с количеством битов информации, содержащейся внутри объемной Вселенной.

Поскольку объем сферической Вселенной гораздо больше, чем вся ее внешняя поверхность, возникает вопрос, как возможно соблюсти этот принцип? Хоган предположил, что биты информации, из которых состоит «внутренность» Вселенной, должны иметь размеры большие, чем Планковская длина. «Иными словами, голографическая Вселенная похожа на нечеткую картинку», — говорит Хоган.

Для тех, кто занимается поиском мельчайших частиц пространства-времени это хорошая новость. «В противоположность всеобщим ожиданиям, микроскопическая квантовая структура вполне доступна для изучения», — отметил Хоган.

В то время как частицы, размеры которых равны Планковской длине, невозможно обнаружить, голографическая проекция этих «зерен» равна приблизительно 10-16 м. Когда ученый сделал все эти выводы, он задумался над тем, возможно ли экспериментальным путем определить эту голографическую размытость пространства-времени. И тут на помощь пришел GEO600.

Приборы вроде GEO600, способные к обнаружению гравитационных волн, работают по следующему принципу: если сквозь него проходит гравитационная волна, он растянет пространство в одном направлении и сожмет его в другом.

Для измерения волны ученые направляют лазерный луч через специальное зеркало, называемое «разделителем лучей». Оно делить лазерный луч на два луча, которые проходят сквозь 600-метровые перпендикулярные стержни и возвращаются обратно.

Вернувшиеся назад лучи вновь соединяются в один и создают интерференционную картину светлых и темных участков, где световые волны либо пропадают, либо усиливают друг друга. Любое изменение в позиции этих участков указывает на то, что относительная длина стержней изменилась. Экспериментальным образом можно обнаружить изменения длины меньше диаметра протона.

Если прибор GEO600 действительно обнаружил голографический шум от квантовых колебаний пространства-времени, он станет для исследователей палкой о двух концах: с одной стороны, шум станет помехой для их попыток «поймать» гравитационные волны.

С другой стороны, это может означать, что исследователям удалось сделать гораздо более фундаментальное открытие, чем предполагалось вначале. Впрочем, наблюдается некая ирония судьбы: прибор, сконструированный для того, чтобы улавливать волны, являющиеся следствием взаимодействия крупнейших астрономических объектов, обнаружил нечто столь микроскопическое, как «зерна» пространства-времени.

Чем дольше ученые не могут разгадать тайну голографического шума, тем острее встает вопрос о проведении дальнейших исследованиях в этом направлении. Одной из возможностей для исследований может стать конструирование так называемого атомного интерферометра, принцип работы которого схож с GEO600, однако вместо лазерного луча будет использоваться низкотемпературный поток атомов.

Что будет означать для человечества обнаружение голографического шума? Хоган уверен, что человечество находится в шаге от обнаружения кванта времени. «Это — мельчайший из возможных интервалов времени: Планковская длина, деленная на скорость света», — говорит ученый.

Впрочем, больше всего возможное открытие поможет исследователям, пытающимся объединить квантовую механику и гравитационную теорию Эйнштейна. Наибольшей популярностью в научном мире пользуется теория струн, которая, как полагают ученые, поможет описать все происходящее во Вселенной на фундаментальном уровне.

Хоган согласен с тем, что если голографические принципы будут доказаны, то ни один подход к изучению квантовой гравитации отныне не будет рассматриваться вне контекста голографических принципов. Напротив, это станет толчком к доказательствам теории струн и теории матрицы.

«Возможно, в наших руках первые свидетельства того, как пространство-время следует из квантовой теории», — отметил ученый.

7 невероятно больших звезд

Так как звезды расположены от нас далеко, не всегда по их внешнему виду можно определить размер невооруженным глазом. А ведь среди них есть такие гиганты, которые поразят ваше воображение. Что ж, посмотрим?

Хочется отметить, что каждый год список дополняется новыми рекордсменами. Поэтому он не окончателен.

Для простоты понимания размеров введем аналоги. Так, от Земли до Солнца – 150 млн. км (1 астрономическая единица или около 216 радиусов Солнца). От Солнца до Сатурна – около 2000 радиусов нашей звезды.

1. VY Canis Majoris (1420 радиусов Солнца)

Или, если по-русски, VY Большого Пса. Долгое время считалась самой громадной в Млечном Пути. Удалена от нас на 3900 св. лет.

Является красным гигантом, т.е. фактически прообразом нашего Солнца в далеком будущем. Длина окружности поверхности светила настолько велика, что даже на самом быстром самолете пришлось бы лететь более 150 лет, чтобы обогнуть его.

2. RSGC1-F01 (1435 радиусов нашей звезды)

В молодом скоплении звезд-сверхгигантов при помощи телескопа Спитцер удалось запечатлеть этот колосс. По оценкам, этому светилу всего 10-14 млн. лет.

Звезду не видно в оптическом диапазоне, так как она загорожена пылевыми облаками. Предполагается, что она — явный кандидат в сверхновые в недалеком будущем.

До этого гиганта около 22 тыс. св. лет.

3. HD 143183 (1470 радиусов Солнца)

Красный сверхгигант класса М. Температура поверхности в 2 раза ниже солнечной, так как звезда уже достаточно сильно «раздулась» на последних стадиях своей эволюции.

Удалена от нас на 7000 св. лет.

Окружена дюжиной молодых звезд и туманностью в относительно небольшом радиусе (около 0,4 св. года).

4. RSGC1-F02 (1498 размеров Солнца)

Рекордная по размеру звезда в скоплении RSGC1. Где-то в 363 тыс. раз ярче Солнца. Из 15 самых заметных светил скопления максимально огромна.

Это может говорить лишь о том, что жить она будет меньше всех. Несмотря на то, что ей уже несколько млн. лет, даже до 100 млн. лет она не доживет. В далеком будущем наши потомки увидят яркие вспышки в этом участке Млечного Пути.

5. Westerlund 1-26 (1530 радиусов Солнца)

Красный холодный гипергигант из звездного кластера Westerlund 1 удален от нас на 11,5 тыс. св. лет. По некоторым данным его размер может превышать 2500 радиусов Солнца.

Да что тут говорить: на его фоне наша звезда будет лишь точкой, так как почти в 4 млрд. раз меньше по объему.

6. WOH G64 (1540 диаметров Солнца)

В созвездии Золотой Рыбы на удаленности в 160 тыс. св. лет располагается самая большая по размеру звезда карликовой галактики Большое Магелланово Облако.

Обнаружена в 1970 году Бенгтом Вестерлундом. Масштаб светила настолько велик, что внутри солнечной системы поглотил бы Юпитер, а то и Сатурн.

7. UY Scuti (1940 радиусов Солнца)

Пульсирующее переменное светило в созвездии Щит. На данный момент считается самой большой звездой, обнаруженной в Млечном Пути. Удалена от нас на 5 тыс. св. лет.

Расположена ближе к центру нашей галактики, чем Солнце. Она уже начала термоядерный синтез гелия и достаточно богата тяжелыми элементами, что дает повод говорить о ней, как потенциальной сверхновой.

—

Космос поражает своими явлениями. Сегодня мы изучили 7 наиболее больших звезд, известных нам. Возможно существование и несколько более объемных светил, так что будем ждать новых открытий.

https://zen.yandex.ru/media/vkosmo/7-neveroiatno-bolshih-zvezd-5c504543d30e6800ac0455b4

Мультивселенная: мозг не способен в это поверить

Масштабы Вселенной поразят неподготовленного человека. Не хватит времени существования нашего мира чтобы облететь ее в видимом диапазоне. А тут, как назло, ученые подкинули еще одно помутнение в нашу голову: Мультивселенную.

Немного успокоившись, у адекватного человека возникают вопросы: зачем придумали эту диковинную штуку, что она нам дает, есть ли шансы ее познать? Ответы, видимо, придут не скоро. Все же, хочется немного поглубже понять эту идею. Попробуем.

Для начала, чтобы не посчитать написанное ниже чистым вымыслом, упомянем ученых, которые внесли вклад в эту теорию: А. Линде, А. Виленкин, С. Хокинг, Б. Грин, А. Гут, Л. Сасскинд, Ш. Кэррол. Даже за пределами физических и космических научных кулуаров эти персоны известны всему миру. Приходится согласиться, что раз они додумались до такого, на то были свои причины.

1. Бесконечность

До сих пор не доказана конечность Вселенной. Это порождает одно из объяснений множественной Вселенной. Представьте, что мир не имеет границ. Результат такого мысленного эксперимента вас удивит: мы не уникальные, все уже есть, вплоть до точных копий.

Т.е. если нет конца мирам, то где-то, в невероятной отдаленности от нас, существует точный аналог Земли. На этой копии живет такой же человек как вы. Сейчас, возможно, он читает эту же статью, написанную тем же автором. В каком-то клоне нашего мира могут быть отличия: вы читаете там это изложение не на экране телефона, а на мониторе компьютера.

В каком-то другом пространстве Вселенной вы стали писателем, а где-то – наемным убийцей, где-то вы разбогатели, где-то – скитаетесь по улице в поисках пищи.

Несмотря на то, что мозгу сложно принять такое развитие событий, если Космос бесконечен, такое вполне реально, даже с точки зрения вероятности. Это немного печалит, так как полностью стирает нашу уникальность.

2. Инфляция

Второй вариант возможного существования Мультиверса – теория инфляции. Она сейчас доминирует в космологии, следовательно, выводы из нее опираются на современные научные идеи.

Напомню, инфляция подразумевает начальный этап жизни нашей Вселенной. После Большого Взрыва с невероятной скоростью она увеличилась до колоссальных размеров. Это «вздутие» назвали инфляцией. Если вы глянете на тепловую карту Вселенной, то увидите, насколько малы отличия в температуре и структуре нашего мира.

Если бы мир расширялся со скоростью света, противоположные его концы не сумели бы обменяться информацией. Они бы отличались. Но такого отличия нет. Значит, некий «пузырь» нашего пространства надулся и породил мир с невообразимой скоростью, из-за которой мы в нем существенных отличий не наблюдаем.

Так как такие процессы возможны в вакууме постоянно, высока возможность образования множества других Вселенных. Где-то будет сходство с нашей, где-то будет полная непохожесть.

Углубляться в данную теорию сейчас не будем, она заслуживает отдельной статьи. Главное – она дает предпосылку для возникновения других миров.

3. Параллельные вселенные

Мы привыкли к трехмерному пространству и времени, которые формируют континуум. Представить более высокие мерности – сложно. Зато, популярные в физике теория струн и М-теория работают с большим числом измерений. Без их введения – сам наш мир не смог бы существовать.

Попробуем пояснить просто: наш мир покоится на «бране», которую можно представить в виде бесконечного трехмерного листа (плюс время, естественно). Эти браны существуют параллельно друг другу в некоем метапространстве. Следовательно, буквально рядом с нами, в том же самом месте (меньше толщины кварка) могут существовать другие миры, но в своем «измерении».

Некоторые полагают, что «червоточины», формируемые черными дырами, могут вести в эти другие миры.

4. Веточные Вселенные

Любая возможность – это альтернатива. Мы выбираем одну из них, другие варианты не исчезают, а образуют другой мир.

Предположим, вы сегодня встали с правой ноги, следовательно, в этот же момент возникла Вселенная, где вы стали с левой ноги. С учетом многообразия возможностей этих ответвлений будет бесчисленное множество миров.

И как сказал Брайан Грин: «с учетом такого ваша реальность становится не единственной, а только одной из возможных». Любая мысль, событие, поступок – произошли в своих вселенных.

Отметим, что это одна из самых необычных теорий Мультиверса.

5. Математическая Вселенная

Математика работает с числами. Когда эти числа совпадают странным образом, либо когда вероятность их осуществления достаточно мала, возникает подозрение, что всё дело в количестве.

Если вы узнаете, что сегодня где-то в Канаде какой-то студент выиграл 100 млн. долларов в лотерею, то не удивляетесь. С учетом количества игроков, попыток маловероятное происшествие становится реальным.

Разбиться на самолете – практически невозможно. Это самый безопасный вид транспорта. Если же вы будете летать на нем 300 лет ежедневно, то почти со 100 % попадете в катастрофу.

Так же и с нашим миром. Он настолько уникален, в нем сошлись настолько маловероятные величины, что приходится предполагать множество других пространств, где это всё не совпало или выстроилось по-другому.

Так что, даже математика приходит к реальности Мультивселенной.

—

Понимаю, это всё выглядит очень спорно и недоказуемо. Суть в другом: это и опровергнуть пока что никак нельзя. Многие бредовые идеи в будущем становились пророческими. Пугает другое: если теория будет доказана, как мы доберемся до других миров, если даже наша Вселенная нам не по силам?

https://zen.yandex.ru/media/vkosmo/multivselennaia-mozg-ne-sposoben-v-eto-poverit-5c0ef68b46ef5c00aaa812f4