Что было до того как возникла вселенная

Что было до появления Вселенной

Что было до появления Вселенной

vzryva 1 1535637620762

Этот вопрос современной космологии уходит корнями еще в четвертое столетие нашей эры. 1600 лет назад теолог Августин Блаженный пытался понять природу Бога до сотворения Вселенной. И знаете, к чему он пришел? Время было частью Божьего творения и просто не было никакого «до».

Один из лучших физиков 20 века Альберт Эйнштейн пришел практически к таким же выводам в разработке своей теории относительности. Достаточно обратить внимание на влияние массы на время. Гигантская масса планеты искажает время, заставляя его течь медленнее для человека на поверхности, нежели для космонавта на орбите. Разница слишком мала, чтобы быть очевидной, но на самом деле человек, стоящий у большого камня, стареет медленнее, чем тот, кто стоит в поле. Но чтобы стать моложе на секунду, понадобится миллиард лет. Сингулярность до большого взрыва обладала всей массой вселенной, что, фактически, ставило время в тупик.

По теории относительности Эйнштейна, время появилось на свет ровно в тот момент, когда сингулярность начала расширяться и вышла за пределы сжатой бесконечности. Спустя десятилетия после смерти Эйнштейна развитие квантовой физики и множество новых теорий возобновили споры о природе Вселенной до Большого взрыва. Давайте посмотрим.

vzryva 2 1535637620762

Браны, циклы и другие идеи
«А Бог плюнул, ушел и хлопнул дверью,
Мы были за ним — а дверей уже нет».
А. Непомнящий

Что если наша Вселенная является потомком другой, старшей Вселенной? Некоторые астрофизики полагают, что пролить свет на эту историю поможет реликтовое излучение, оставшееся от большого взрыва: космический микроволновый фон.

Впервые астрономы зафиксировали реликтовое излучение в 1965 году, и оно породило определенные проблемы в теории большого взрыва — проблемы, которые заставили ученых ненадолго (до 1981 года) заморочиться и вывести инфляционную теорию. Согласно этой теории, в первые мгновения своего существования Вселенная начала чрезвычайно быстро расширяться. Также теория объясняет температуру и плотность флуктуаций реликтового излучения и подсказывает, что эти флуктуации должны быть одинаковыми.

vzryva 3 1535637620762

Но, как выяснилось, нет. Последние исследования дали понять, что Вселенная на самом деле однобока, и в некоторых областях флуктуаций больше, чем в других. Некоторые космологи считают, что это наблюдение подтверждает, что у нашей Вселенной была «мать»(!)

В теории хаотической инфляции эта идея приобретает размах: бесконечный прогресс инфляционных пузырьков порождает обилие вселенных, и каждая из них порождает еще больше инфляционных пузырьков в огромном количестве Мультивселенных.

Тем не менее, существуют модели, которыми пытаются объяснить образование сингулярности до большого взрыва. Если вы думаете о черных дырах как о гигантских мусоросборниках, они являются главными кандидатами первоначального сжатия, поэтому наша расширяющаяся Вселенная вполне может быть белой дырой — выходным отверстием черной дыры, и каждая черная дыра в нашей Вселенной может вмещать в себя отдельную вселенную.

vzryva 4 1535637620762

Последнее объяснение, которое мы рассмотрим, использует идею циклической Вселенной, порожденной теорией струн. Она предполагает, что новая материя и потоки энергии появляются каждые триллионы лет, когда две мембраны или браны, лежащие за пределами наших измерений, сталкиваются между собой.

Что было до Большого взрыва? Вопрос остается открытым. Может быть, ничего. Может, другая Вселенная или другая версия нашей. Может, океан Вселенных, в каждой из которых — свой набор законов и констант, диктующих природу физической реальности.

Понравилась статья? Поделитесь с друзьями на Facebook:

Источник

Что было до «большого взрыва»?

Этот вопрос современной космологии уходит корнями еще в четвертое столетие нашей эры. 1600 лет назад теолог Августин Блаженный пытался понять природу Бога до сотворения Вселенной. И знаете, к чему он пришел? Время было частью Божьего творения и просто не было никакого «до».

Один из лучших физиков 20 века Альберт Эйнштейн пришел практически к таким же выводам в разработке своей теории относительности. Достаточно обратить внимание на влияние массы на время. Гигантская масса планеты искажает время, заставляя его течь медленнее для человека на поверхности, нежели для космонавта на орбите. Разница слишком мала, чтобы быть очевидной, но на самом деле человек, стоящий у большого камня, стареет медленнее, чем тот, кто стоит в поле. Но чтобы стать моложе на секунду, понадобится миллиард лет. Сингулярность до большого взрыва обладала всей массой вселенной, что, фактически, ставило время в тупик.

Исходя из такой логики, заголовок статьи можно назвать ошибочным, ну или как минимум безграмотным. По теории относительности Эйнштейна, время появилось на свет ровно в тот момент, когда сингулярность начала расширяться и вышла за пределы сжатой бесконечности.

Всё? Вопрос решен? Как бы не так. Этот вопрос остается одним из самых сложных и волнительных. Спустя десятилетия после смерти Эйнштейна развитие квантовой физики и множество новых теорией воскресили сутолоки о природе Вселенной до Большого взрыва. Давайте посмотрим.

Браны, циклы и другие идеи
«А Бог плюнул, ушел и хлопнул дверью,
Мы были за ним — а дверей уже нет».
А. Непомнящий

Вот вам пища для ума: что, если наша Вселенная является потомком другой, старшей Вселенной? Некоторые астрофизики полагают, что пролить свет на эту историю поможет реликтовое излучение, оставшееся от большого взрыва: космический микроволновый фон.

Впервые астрономы зафиксировали реликтовое излучение в 1965 году, и оно породило определенные проблемы в теории большого взрыва — проблемы, которые заставили ученых ненадолго (до 1981 года) заморочиться и вывести инфляционную теорию. Согласно этой теории, в первые мгновения своего существования Вселенная начала чрезвычайно быстро расширяться. Также теория объясняет температуру и плотность флуктуаций реликтового излучения и подсказывает, что эти флуктуации должны быть одинаковыми.

Но, как выяснилось, нет. Последние исследования дали понять, что Вселенная на самом деле однобока, и в некоторых областях флуктуаций больше, чем в других. Некоторые космологи считают, что это наблюдение подтверждает, что у нашей Вселенной была «мать».

В теории хаотической инфляции эта идея приобретает размах: бесконечный прогресс инфляционных пузырьков порождает обилие вселенных, и каждая из них порождает еще больше инфляционных пузырьков в огромном количестве мультивселенных.

Тем не менее, существуют модели, которыми пытаются объяснить образование сингулярности до большого взрыва. Если вы думаете о черных дырах как о гигантских мусоросборниках, они являются главными кандидатами первоначального сжатия, поэтому наша расширяющаяся Вселенная вполне может быть белой дырой — выходным отверстием черной дыры, и каждая черная дыра в нашей Вселенной может вмещать в себя отдельную вселенную.

Последнее объяснение, которое мы рассмотрим, использует идею циклической Вселенной, любезно порожденной теорией струн. Она предполагает, что новая материя и потоки энергии появляются каждые триллионы лет, когда две мембраны или браны, лежащие за пределами наших измерений, сталкиваются между собой.

Дубликаты не найдены

В космосе как на плоскости вся материя постепенно собирается в центре наивысшей гравитации собираясь в одну точку но при этом скажем в центре плоскости 2 собирается анти материя в одну точку. В момент их соприкосновения происходит большой мгновенный бабах, материя и анти материя разлетаются в направлении своих плоскостей закручиваясь в спирали и опять идет в туже точку и снова делают бабах. Ну а мир и мы живем между этими бабахами.

m2698150 1790352053

1613311861254992080

Мозжечок помогает переваривать спирт

Вспомогательные клетки нервной системы, сидящие в мозжечке, наравне с печенью превращают уксусный альдегид в уксусную кислоту.

161752146813132733

Фермент, который перерабатывает уксусный альдегид в уксусную кислоту (и спасает нас от похмелья), называется ацетальдегиддегидрогеназа 2. До сих пор считалось, что она работает преимущественно в печени. Однако исследователи из Национального института алкоголизма (США) обнаружили, что альдегиддегидрогеназа достаточно активно работает ещё и в мозжечке. Точнее, сначала выяснилось, что в мозжечке накапливается много уксусной кислоты, а потом оказалось, что она появляется здесь благодаря местной альдегиддегидрогеназе.

В статье в Nature Metabolism говорится, что фермент синтезируют служебные клетки мозга под названием астроциты. Впрочем, это раньше их считали сугубо вспомогательными клетками, которые только поддерживают нейроны, питают их и убирают метаболический мусор – в последнее время мы всё чаще слышим, что астроциты напрямую вмешиваются в работу нейронных сетей, влияя на сон и высшие когнитивные функции. Однако сейчас речь идёт как раз о метаболической роли астроцитов. Даже без алкоголя ген альдегиддегидрогеназы в астроцитах мозжечка заметно более активен, чем в астроцитах других зон мозга.

Если же мышам дать небольшую порцию алкоголя, то в мозжечке, во-первых, появится уксусная кислота, а во-вторых, повысится уровень гамма-аминомасляной кислоты (ГАМК), которую нейроны используют как нейромедиатор. Слишком высокий уровень нейромедиатора – это не очень хорошо: из-за повышенной ГАМК в мозжечке ухудшается контроль над движениями.

Но, может быть, повышенный уровень уксусной кислоты и ГАМК в мозжечке случился из-за активной работы печёночной альдегиддегидрогеназы? Исследователи ставили эксперименты с мышами, у которых альдегиддегидрогеназы в печени не работала, так что уксусная кислота и ГАМК в мозжечке возникали благодаря местной альдегиддегидрогеназе. И наоборот, если фермент отключали в мозжечке, но оставляли работать в печени, то ни уровень уксусной кислоты, ни уровень ГАМК в мозжечке в ответ на алкоголь не повышался.

С теми же мышами поставили эксперименты на координацию движений, и оказалось, что слегка выпившие мыши, которым оставили только мозжечковую альдегиддегидрогеназу, хуже владеют своим телом. Напротив, мыши только с печёночной альдегиддегидрогеназой хорошо справлялись с тестом на координацию, несмотря на небольшую порцию этанола.

Авторы работы делают вывод, что мозжечок перерабатывает этанол на равных с печенью. Правда, в эксперименте мышей поили спиртом не слишком сильно. Вполне возможно, что когда речь идёт о больших порциях алкоголя, то на первое место выходит печень. Тут, как говорится, нужны новые эксперименты. Кстати, строго говоря, астроциты мозжечка перерабатывают не спирт, а уксусный альдегид, который образовался из спирта. Этанол в уксусный альдегид превращает другой фермент – алкогольдегидрогеназа. Она активна преимущественно в печени, и произведённый ею уксусный альдегид распространяется из печени по телу. (Хотя, кто знает, может, и этот фермент тоже найдут в мозжечке.)

И также новые эксперименты нужны, чтобы выяснить, как обстоят дела у людей: если и у нас мозжечок активно переваривает спирт, то, возможно, стоит подумать о каких-нибудь новых методах лечения алкогольной зависимости, которые учитывали бы эти новые данные о метаболизме алкоголя.

Автор: Кирилл Стасевич

1552586951246743138

Каракатицы продемонстрировали незаурядный интеллект

Головоногие моллюски прошли когнитивный тест, разработанный для детей.

Опубликованы результаты исследования, демонстрирующего интеллектуальные способности каракатиц. Головоногие моллюски поучаствовали в аналоге Стэнфордского эксперимента с зефиром. Этот тест довольно прост: ребенка помещают в комнату с кусочком зефира и объясняют, что если он воздержится от лакомства в течение 15 минут, то получит вторую порцию и возможность съесть оба кусочка зефира.

Этот навык откладывать удовлетворение демонстрирует когнитивные способности, такие как планирование будущего. Изначально эксперимент проводился для изучения того, как развивается человеческое познание и определения, в каком возрасте человек достаточно сообразителен, чтобы откладывать получение вознаграждения для достижения лучшего результата в будущем.

Из-за простоты теста его можно адаптировать для животных. Некоторые приматы и собаки могут откладывать получение удовольствия, хотя и непоследовательно.

Теперь Стэнфордский тест прошли и лекарственные каракатицы (Sepia officinalis). Эксперименты показали, что эти головоногие моллюски способны отказываться от утренней трапезы в виде крабового мяса, если знают, что позже им предложат на обед креветки, которые нравятся каракатицам намного больше.

Лекарственная каракатица (Sepia officinalis)

1615685187138998723

Команда исследователей во главе с поведенческим экологом Александрой Шнелл из Кембриджского университета отметила в своей новой статье, что в данном случае трудно определить, было ли это изменение в поведении кормодобывания ответом на доступность добычи или же обусловлено способностью проявлять самообладание.

Читайте также:  Элитный как по английски будет

Поэтому ученые разработали еще один тест для шести лекарственных каракатиц. Их поместили в специальный резервуар с двумя закрытыми камерами с прозрачными дверцами. В одной из камер находились креветки в виде корма, а в другой живые креветки, которых каракатицы предпочитали в большей степени.

На дверях были размещены символы, которые каракатицы были обучены распознавать. Круг означал, что дверь откроется сразу. Треугольник означал, что дверь откроется через промежуток времени от 10 до 130 секунд. А квадрат, использовавшийся только в контрольных условиях, означал, что дверь останется закрытой на неопределенный срок.

В условиях испытания креветки помещались за открытую дверь, а живые креветки были доступны только после некоторой задержки. Если каракатица уходила за креветкой, ее сразу же удаляли. В контрольной группе креветка оставалась недоступной за дверью с квадратным символом, которая не открывалась.

Исследователи обнаружили, что все каракатицы в тестовых условиях решили дождаться своей любимой еды (живых креветок), но не потрудились сделать это в контрольной группе, где они не могли получить к ней доступ.

«Все каракатицы в настоящем исследовании могли ждать лучшей награды и терпели задержки до 50–130 секунд, что сопоставимо с тем, что мы видим у позвоночных с большим мозгом, таких как шимпанзе, вороны и попугаи», — сообщила Александра Шнелл.

Исследователи отмечают, что каракатицы, очевидно, способны проявлять самоконтроль, но пока не могут точно объяснить причины такого поведения. У таких видов, как попугаи, приматы и врановые, отсроченное вознаграждение было связано с такими факторами, как использование инструментов и социальная компетентность.

Насколько нам известно, каракатицы не используют инструменты, не хранят пищу и не общаются между собой. Исследователи полагают, что эта способность откладывать удовлетворение может иметь отношение к тому, как каракатицы добывают себе пищу.

«Каракатицы проводят большую часть своего времени, маскируясь в ожидании появления потенциальной пищи. Они нарушают камуфляж, когда атакуют добычу, но в этот момент сами становятся потенциальными жертвами более крупных хищников. Мы предполагаем, что отложенное удовлетворение могло развиться как побочный эффект этого, поэтому каракатицы могут оптимизировать добычу, ожидая появления еды лучшего качества», — заключает Шнелл.

m3441920 1328840378

1613311861254992080

Что почитать (НаучПоп / Научная Фантастика)

1613651614111242882

Некоторые время назад сильно увлёкся потреблением информации с научно-популярным уклоном. Но как не заблудиться в миллионах книг? Ресурс то ограничен. А значит придётся выбирать.

Как сузить поле выбора? Я решил взять рейтинги и подборки. Стал копать в этом направлении. С насмотренностью начало приходить понимание, что в рейтингах где хоть кого-то выкидывают, в основном одни и те же. И вот те, кто наблюдаются в «приличных местах», связаны несколькими маркерами.

Какие маркеры мне на данный момент кажутся ярко перспективными:

— Топы книг в Дигитеке

— Попадание на книгу вот этого деревца фонда «Династия» от Дмитрия Зимина. Ну и конечно попадание в шорт листы премии Просветитель.

— Попадание на обложку книги обезьянки и человека, причисляющее его к библиотеке фонда «Эволюция».

Раздел 1. Законы науки и мышление(Математика, Рациональность, Научный метод, Когнитивные искажения, Нейрофизиология, Ошибки мышления, Доказательная медицина)

«Защита от темных искусств» Александр Панчин

«Рациональность: От ИИ до зомби» Элиезер Юдковский

«Вы, конечно, шутите, мистер Фейнман» Ричард Фейнман

«Объясняя религию» Паскаль Буайе

«Думай медленно, решай быстро» Каннеман

«Мир, полный демонов» Карл Саган

«Гедель, Эшер, Бах: эта бесконечная гирлянда» Дуглас Хофштадтер

«Как не ошибаться. Сила математического мышления» Джордан Элленберг

«Недоверчивые умы: чем нас привлекают теории заговоров» Роб Бразертон

«Как работает разум» Стивен Пинкер

«Неприродная природа науки» Льюис Уолперт

«Предистория разума» Стивен Митен

«Фактологичность» Ханс Рослинг

«Сигнал и шум» Нейт Сильвер

«0,05 доказательная медицина» Пётр Талантов

«Пациент разумный» Алексей Водовозов

«Укрощение бесконечности. История математики от первых чисел до теории хаоса» Иэн Стюарт

«Математика для гуманитариев» Алексей Савватеев

«Математика космоса» Иэн Стюарт

Раздел 2. Законы природы(Физика, Теория относительности, Квантовая механика, Астрофизика, Астрономия, Изобретения и открытия)

«Краткая история времени» Стивен Хокинг

«Краткие ответы на Большие вопросы» Стивен Хокинг

«В поисках кота Шредингера. Квантовая физика и реальность» Джон Гриббин

«Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности и поиски окончательной теории» Брайан Грин

«Суперобъекты» Сергей Попов

«Темная сторона вселенной» Владимир Сурдин

«Теория всего» Стивен Хокинг

«Мир в ореховой скорлупке» Стивен Хокинг

«Астрономия. Популярные лекции» Владимир Сурдин

«Голубая точка. Космическое будущее человечества» Карл Саган

«Ткань космоса. Пространство, время и текстура реальности» Брайан Грин

«Всё из ничего: Как возникла Вселенная» Краусс, Лоуренс Максвелл

«Фейнмановские лекции по физике» Сэндс; Фейнман; Лейтон

Раздел 3. Законы жизни(Абиогенез, Теория эволюции, Химия жизни (Клетки, ДНК), Антропогенез)

«Эгоистичный ген» Ричард Докинз

«Происхождение жизни: От туманности до клетки» Михаил Никитин

«Эволюция человека» Александр Марков

«Достающее звено» Станислав Дробышевский

«Сумма биотехнологии» Панчин Александр

«Лестница жизни» Ник Лейн

«Вопрос жизни» Ник Лейн

«От атомов к древу» Ястребов

«Расширенный фенотип» Ричард Докинз

«Слепой часовщик» Ричард Докинз

«Самая главная молекула. От структуры ДНК до биомедицины 21 века» Максим Франк-Каменецкий

«Она смеется, как мать: могущество и причуды наследственности» Карл Циммер

«Хлопок одной ладонью» Николай Кукушкин

Раздел 4. Художественный научпоп / Научная фантастика

«Гарри Поттер и методы рационального мышления» Элиезер Юдковский

«Апофения» Александр Панчин

«Понедельник начинается в субботу» Стругацкие

«Гарвардский Некромант» Александр Панчин

«Драконы Эдема» Карл Саган

«Праща Давида» Марк Стиглер

«Звёздные дневники Ийона Тихого» Станислав Лем

«Конец Вечности» Айзек Азимов

«Анафем» Нил Стивенсон

«Политика и английский язык» Оруэлл

«Пасынки Вселенной» Роберт Хайнлайн

«Марсианин» Клиффорд Саймак

«Гиперион» Дэн Симмонс

«За миллиард лет до конца света» Стругацкие

«Квантовый Вор» Ханну Райаниеми

«Ложная слепота» Питер Уоттс

«Мошка в зенице господней» Нивен и Пурнель

Большая часть книг из списка не прочитана. Часть книг, которые были в списке, улетели из него после прочтения. В связи с чем, вопрос к Вам. Читали ли Вы что-то из списка? Можете ли сказать про какую то из книг что-то конкретно плохое? Может что-то в списке смотрится «не в тему»? И конечно главный вопрос. Какой книги там точно не хватает?

Из научной фантастики интересует больше всего Твёрдая.

Данную библиотеку планирую регулярно «допиливать» у себя в телеграмме. А Ваши рекомендации вынесу в UPD данной статьи.

UPD (предложения из комментариев):

Раздел 1. Законы науки и мышление(Математика, Рациональность, Научный метод, Когнитивные искажения, Нейрофизиология, Ошибки мышления, Доказательная медицина)

«Записки врача» Версаев
«Черный Лебедь» Талеб
«Логические ошибки: как они мешают правильно мыслить» Уёмов

Раздел 2. Законы природы(Физика, Теория относительности, Квантовая механика, Астрофизика, Астрономия, Изобретения и открытия)

«Интерстеллар: наука за кадром» Кип Торн

Раздел 3. Законы жизни(Абиогенез, Теория эволюции, Химия жизни (Клетки, ДНК), Антропогенез)

«Стой, кто ведет? Биология поведения человека и других зверей» Жуков

Раздел 4. Художественный научпоп / Научная фантастика

«Марсианин» Энди Уир
«Солярис» Станислав Лем
«Непобедимый» Станислав Лем
«Задача трёх тел» Лю Цисинь
«Темный лес» Лю Цисинь
«Вечная жизнь смерти» Лю Цисинь
«Основание» Айзек Азимов
«Дверь в лето» Хайнлайн
«Насморк» Станислав Лем
«Футурологический конгресс» Станислав Лем
«Эхопраксия» Питер Уоттс
«Лестница из терновника» Максим Далин
«Семиевие» Нил Стивенсон

m1764462 579473453

1564735954248754509

Но, это не точно)

1614697240120632100

1614067308263370702

В отличие от тигра, леопард перешел дорогу сразу

На этот раз мы пройдём по следам дальневосточного леопарда, которые выводят к трассе.

Троплением называется традиционный метод исследования хищников по их следам.

m2857763 1219273536

1613311861254992080

Первое фото марсохода Perseverance и первый беспилотный вертолет Mars Helicopter на Марсе

Ночью, с 18 по 19 февраля, марсоход NASA «Персеверанс» совершил успешную посадку в районе кратера Езеро на Марсе. Вместе с ним на планету прибыл первый беспилотный вертолет.

И сегодня мы разберем основные цели и задачи миссии этого космического аппарата на Марсе. И увидим первые снимки, которые прислал ПерсевЕранс.

30 июля 2020 года с мыса Канавералл на ракете носителе Атлас 5 – 541 был запущен космический аппарат Perseverance, что в переводе на русский язык означает — «Настойчивость».

И вот буквально вчера ночью, он совершил успешную посадку на Марс. Вся посадочная операция заняла семь минут, которые для наблюдателей и инженеров данной мисси длились свловно бесконечность.

Модуль вошел в атмосферу в 23:48 по московскому времени. Во время входа в верхней части атмосферы Красной планеты, температура достигает температуры поверхности Солнца. После этого уже через 4 минуты были выпущены парашюты и сброшен тепловой щит, после чего активировался радарный инструмент, определяющий расстояние до поверхности. Затем была сброшена задняя оболочка, после чего запустилась тормозная система «Небесный кран», которая снизила скорость до 0,75 метра в секунду, после чего ровер был спущен вниз на нейлоновых шнурах. В 23:56 по московскому времени «Персеверанс» успешно высадился на поверхность Марса в кратере Езеро, где в прошлом располагалась речная дельта. Стоит отметить, что данный аппарат отметился еще и тем, что это была первая в истории автономная управляемая посадка на Марсе

Это самый совершенный ровер среди аппаратов подобного класса, работавших на Марсе.

Последующие миссии, которые в настоящее время рассматриваются НАСА в сотрудничестве с Европейским космическим агентством (ESA), будут отправлять космические аппараты на Марс, чтобы собрать запечатанные образцы, которые получит этот аппарат с поверхности и доставить их на Землю, где они будут подвергнуты углубленному анализу учеными всего мира с использованием передовых технологий.

В основном Персеверанс это астробиологическая миссия, но этого космического аппарата, есть и другие технологии, которые более ориентированны на будущие исследования Марса.

Например: MOXIE (Mars Oxygen In-situ Resource Utilization Experiment), устройство размером с автомобильный аккумулятор встроенный в шасси марсохода, предназначено для демонстрации возможности преобразования марсианского углекислого газа в кислород. В будущем эта технология сможет производить огромное количество кислорода, который потребуется астронавтам в качестве компонента ракетного топлива, чтобы вернуться на Землю, и, конечно же, кислород можно будет использовать для дыхания.

А система навигации по местности помогает марсоходу избегать опасностей. Комплект датчиков MEDLI2 собрал данные во время посадки и входа в атмосферу марса.

Ожидается, что данные от обоих инструментов помогут будущим уже миссиям людей приземлиться в других мирах более безопасно и с большей полезной нагрузкой.

Также с этим марсоходом на планету прибыл первый беспилотный вертолет Mars Helicopter. Она в свою очередь будет задействована для проведения первых экспериментальных летных испытаний на другой планете. Однако, Инженеры-проектировщики и ученые будут проверять Perseverance на практике, тестируя каждый инструмент, подсистему и подпрограмму в течение следующих месяцев. Только после этого они отправят вертолет на поверхность для проведения летных испытаний. Если этот первый полет будет успешным, то спустя время будет еще 4 полета над марсом. Данные, полученные в ходе этих испытаний, помогут следующему поколению марсианских вертолетов для исследования воздушного пространства марса.

Самое главное, что нужно знать об этом вертолете:

Это первый испытательный полет на другой планете.

Легкий и достаточно прочный, чтобы прятаться под марсоходом на пути к Марсу и выжить в суровых марсианских условиях после выхода на поверхность. Вертолет весит менее 1,8 кг.

Достаточно мощный, чтобы взлететь в разреженной атмосфере Марса.

Вертолет может летать до 90 секунд на расстояние почти 300 метров в длину за один раз и подниматься вверх, почти на 4,5 метра. Это действительно подвиг по сравнению с первым 12-секундным полетом самолета братьев Райт.

Вертолет летит самостоятельно, без участия человека. Он должен взлетать, летать и приземляться с минимальными командами с Земли, отправленными заранее.

И самое главное, Персеверанс уже начал присылать первые фотографии. Пока это только снимки относительно низкого качества, поскольку они сделаны не основными камерами.

«На этом снимке запечатлен аппарат Perseverance, подвешенный на тросах под посадочным модулем в момент спуска на поверхность Марса»

фотография марсохода в момент его спуска на парашюте в атмосфере Марса, сделанная с орбитального зонда MRO (Mars Reconnaissance Orbiter, с англ. «Марсианский орбитальный разведчик»). Еще одна фотография была сделана при помощи камеры, установленной на самом Perseverance, который запечатлел одно из своих колес на поверхности Красной планеты.

Позже на Землю поступят изображения Марса в намного более высоком разрешении. И возможно, это произойдет уже 22 февраля

1552586951246743138

Городские мыши оказались умнее деревенских собратьев

Зато грызуны из сельской местности более упорны.

Новое исследование показывает, что мыши, живущие в городских районах, умнее грызунов, живущих в сельской местности. Эксперты считают, что у уличных мышей улучшились способности решать проблемы, потому что их сосуществование с людьми в городах заставило их стать более смекалистыми.

Читайте также:  Как по татарски будет корова

Исследователи из Постдамского университета и Института эволюционной биологии им. Макса Планка отловили 14 мышей на улицах Берлина и еще 17 в сельской местности.

Авторы работы поставили перед грызунами несколько задач. В ходе одной из них мыши должны были добыть еду в домике из конструктора Lego, но перед этим нужно было догадаться, как попасть туда. Во втором эксперименте мыши должны были открыть металлическую крышку пластиковой коробки и получить награду.

Ученые отметили, что городские мыши оказались умнее и демонстрировали лучшую способность преодолевать препятствия, а сельские грызуны были более решительными и проявляли большую настойчивость.

1613507962168843245

Исследователи предполагают, что в городских условиях у мышей больше альтернатив и нет необходимости задерживаться на слишком сложной задаче, чтобы добыть себе пищу.

Тогда как для мышей, живущих за пределами города, возможности для пропитания ограничены, поэтому важно максимально использовать каждую из них, когда она предоставляется.

«Если потратить слишком много времени на попытки получить один предмет, это приведет к более высокой стоимости упущенной возможности по сравнению с сельскими местами обитания, где источники пищи могут быть неравномерно распределены в пространстве или времени, что делает упорство более выгодным», — пишут авторы работы.

Тем не менее, именно городские мыши продемонстрировали лучший результат, решив задачи в 77% случаев против 52% у сельских грызунов.

Ученые связывают это с тем, что жизнь в городской среде ставит перед грызунами более сложные и вариативные задачи, решение которых постепенно входит в арсенал этих грызунов.

m685655 1092791192

Красивейший интеграл Эрмита, который переворачивает школьную математику. Факториал дробного числа.

Приветствую Вас, уважаемые Читатели! Сегодня достаточно сложный материал, особенно для тех, кто давненько не сталкивался с интегралами. Впрочем, я постараюсь настолько, насколько это возможно, показать Вам совершенно удивительную дорожку к натуральным числам, проявляющуюся в хитросплетениях бесконечности, интеграла и числа Эйлера. Позвольте представить, интеграл Эрмита:

1613420515282132309

1613420534276594884

Очень важным моментом будет выбор переменных. Сделаем его таким образом, чтобы при взятии производной показатель степени k уменьшился. Смотрите (забыл дописать dx в первой строчке):

1613420555259259423

Таким образом наш интеграл разбивается на два слагаемых. Давайте разберемся с первым: для этого нам понадобится просто подставить вместо x пределы интегрирования:

1613420584243944564

Мы применили k раз правило Лопиталя для раскрытия неопределенности бесконечность/бесконечность

Первое слагаемое, как стало понятно, равно 0. Что делать со вторым? Ключевая идея в том, чтобы продолжать интегрирование по частям. Функция имеет похожий вид на исходную, значит порождаемые её первые слагаемые вида u*v всегда будут равны 0.

1613420637290928433

Второе же слагаемое при интегрировании k раз вырождается в произведение факториала числа K и еще одного интеграла, теперь уже табличного:

1613420655239748803

16134206752758270

Кроме того, этот интеграл используется в крайне красивом доказательстве трансцендентности числа Эйлера, о котором я расскажу позже, если Вам нравятся такие материалы. Спасибо за внимание!

m3440871 476117551

Индрикотерий: самое большое сухопутное млекопитающее

1613224830114819759

1613224864160941606

1613225020114559537

Более подробно про зверюгу можете почитать в полной статье, а пока вот вам на пофантазировать картинка из сериала Andy’s Prehistoric Adventures. Прокатились бы на таком?

161322525813148494

m1985486 936146836

15803784441780995

Почему люди икают. Комикс о самом странном рефлексе

1613031873172956689

© Марат Кузаев, Людмила Пилипчук, Владислав Важник

Люди икают по самым разным причинам, между которыми, кажется, нет ничего общего. Есть ли от икоты какая-то польза, толком непонятно, но ученые предложили как минимум три правдоподобные гипотезы

Икота возникает непроизвольно, это рефлекс. Предназначение многих других рефлексов очевидно. Чихая, мы прочищаем нос. Одергивая руку от горячей чугунной сковороды, мы спасаем мягкие ткани. А с икотой все не так просто.

161304044016209725

1613040561120628963

1613040628131457715

1613040660161262700

1613040699180793038

m743698 1875742636

Что такое информационный парадокс черных дыр

Вселенная — удивительное и странное место, наполненное необъяснимыми явлениями. Одно из таких явлений — информационный парадокс черных дыр, — кажется, нарушает основополагающий физический закон.

1610230215111455354

Горизонт событий черной дыры считается последним рубежом: попав за его пределы, ничто не может покинуть черную дыру, даже свет. Но касается ли это информации как таковой? Будет ли она навсегда утеряна в черной дыре, как и все остальное?

Прежде всего, надо понять, что информационный парадокс черных дыр не связан с тем, как мы привыкли воспринимать информацию. Когда мы думаем о напечатанных в книге словах, количестве битов и байтов в компьютерном файле или конфигурациях и квантовых свойствах составляющих систему частиц, мы думаем об информации как о полном комплекте всего необходимого для воссоздания чего бы то ни было с нуля.

Однако такое традиционное определение информации не является непосредственным физическим свойством, которое можно измерить или вычислить, как, например, это можно сделать с температурой. К счастью для нас, существует физическое свойство, которое мы можем определить как эквивалентное информации, — энтропия. Вместо того чтобы считать энтропию мерой беспорядка, о ней следует размышлять как о «недостающей» информации, необходимой для определения конкретного микросостояния какой-либо системы.

1610230255134964738

При поглощении массы черной дырой, количество энтропии вещества определено его физическими свойствами. Однако внутри черной дыры значение имеют только такие свойства, как масса, заряд и угловой момент. Для сохранения второго закона термодинамики это представляет серьезную проблему / © NASA/CXC/M.WEISS

Во Вселенной есть определенные правила, которым должна следовать энтропия. Второй закон термодинамики можно назвать самым нерушимым из них: возьмите любую систему, не позволяйте ничему в нее попасть или выйти из нее — и ее энтропия никогда внезапно не уменьшится.

Разбитое яйцо не собирается обратно в скорлупу, теплая вода никогда не разделяется на горячую и холодную части, а пепел никогда не собирается в форму объекта, которым он был до того, как сгорел. Все это было бы примером уменьшающейся энтропии, и, очевидно, ничего такого в природе не происходит само по себе. Энтропия может оставаться одинаковой и увеличиваться при большинстве обстоятельств, но она никогда не может вернуться в более низкое состояние.

Единственный способ искусственно уменьшить энтропию — ввести в систему энергию, тем самым «обманув» второй закон термодинамики, увеличивая внешнюю по отношению к этой системе энтропию на большее значение, чем она уменьшается в этой системе. Уборка в доме — отличный пример. Другими словами, от энтропии невозможно избавиться.

Так что же происходит, когда черная дыра кормится веществом? Давайте представим, что мы бросили книгу в черную дыру. Единственные свойства, которые мы можем приписать черной дыре, довольно прозаичны: масса, заряд и угловой момент. Книга содержит информацию, но, когда вы кидаете ее в черную дыру, она только увеличивает ее массу. Изначально, когда ученые начали изучать эту проблему, считалось, что энтропия черной дыры равна нулю. Но если бы это было так, попадание чего-либо в черную дыру всегда нарушало бы второй закон термодинамики. Что, конечно, невозможно.

1610230305150648386

Масса черной дыры – единственный определяющий фактор радиуса горизонта событий для невращающейся, изолированной черной дыры. В течение долгого времени считалось, что черные дыры – это статичные объекты в пространстве-времени Вселенной / © SXS Team/Bohn et. al.

Но как вычислить энтропию черной дыры?

Эту идею можно проследить до Джона Уилера, размышлявшего о том, что происходит с объектом при падении в черную дыру с точки зрения наблюдателя вдалеке от горизонта событий. С большого расстояния нам бы казалось, что падающий в черную дыру человек асимптотически приближается к горизонту событий, все больше и больше краснея из-за гравитационного красного смещения и бесконечно долго двигаясь по направлению к горизонту из-за эффекта релятивистского замедления времени. Таким образом, информация от чего-либо, упавшего в черную дыру, осталась бы «зашифрованной» на ее поверхности.

Это элегантно решает проблему и звучит разумно. Когда что-то падает в черную дыру, ее масса увеличивается. При увеличении массы увеличивается и ее радиус, а значит, и площадь поверхности. Чем больше площадь поверхности, тем больше информации можно зашифровать.

Это означает, что энтропия черной дыры вовсе не нулевая, а как раз наоборот — огромная.

Несмотря на то что горизонт событий относительно мал по сравнению с размерами Вселенной, количество пространства, необходимое для записи одного квантового бита, мало, а значит, на поверхности черной дыры можно записать невероятные объемы информации. Энтропия увеличивается, информация сохраняется, а законы термодинамики сохраняются. Можно расходиться, так?

161023032813244818

На поверхности черной дыры могут быть закодированы биты информации, пропорциональной площади поверхности горизонта событий / © T.B. Bakker/Dr. J.P. Van Der Scharr/Universiteit Van Amsterdam

Не совсем. Дело в том, что, если черные дыры обладают энтропией, у них должна быть и температура. Как и в случае с любым другим объектом с температурой, от них должно исходить излучение.

Как продемонстрировал Стивен Хокинг, черные дыры испускают излучение в определенном спектре (спектр абсолютно черного тела) и на конкретной температуре, определенной массой черной дыры. Со временем это излучение энергии приводит к потере черной дырой ее массы, согласно известному уравнению Эйнштейна: E=mc^2. Если энергия испускается, она должна откуда-то исходить, а это «где-то» должно быть самой черной дырой. Со временем черная дыра будет терять свою массу быстрее и быстрее и в один момент — в далеком будущем — она полностью испарится в яркой вспышке света.

Но если черная дыра испаряется в излучении абсолютно черного тела, определенном только ее массой, что же происходит со всей информацией и энтропией, записанной на ее горизонте событий? Ведь нельзя просто уничтожить эту информацию?

Это корень информационного парадокса черных дыр. Черная дыра должна обладать высокой энтропией, включающей в себя всю информацию о том, что ее создало. Информация о падающих в нее объектах записывается на поверхности горизонта событий. Но при распаде черной дыры посредством излучения Хокинга горизонт событий исчезает, оставляя за собой только излучение. Это излучение, как предполагают ученые, зависит только от массы черной дыры.

Представим, что у нас есть две книги — об абсолютной бессмыслице и «Граф Монте-Кристо», — содержащие разные объемы информации, но идентичные по массе. Мы кидаем их в идентичные черные дыры, от которых ожидаем получить эквивалентное излучение Хокинга. Для стороннего наблюдателя все выглядит так, будто информация уничтожается, а учитывая то, что мы знаем об энтропии, это невозможно, так как нарушило бы второй закон термодинамики.

Если мы сожжем эти две книги одинакового размера, то вариации молекулярных структур, порядок букв на бумаге и другие мелкие различия содержали бы в себе информацию, при помощи которой мы могли восстановить информацию в книгах. Она может прийти в полный беспорядок, но сама по себе никуда не денется. Тем не менее информационный парадокс черных дыр представляет собой реальную проблему. Как только черная дыра испаряется, от этой изначальной информации не остается ни следа в наблюдаемой Вселенной.

1610230353119556841

Возможно, решения этого парадокса пока нет и он представляет серьезную проблему для физики. Тем не менее есть два варианта его возможного решения:

1. Информация полностью уничтожается при испарении черной дыры, а значит, с этим процессом связаны новые физические законы.

2. Испускаемое излучение каким-то образом содержит в себе эту информацию, следовательно, излучение Хокинга представляет собой нечто большее, чем известно науке.

Большинство людей, работающих над этой проблемой, считают, что должен существовать некий способ, при помощи которого сохраненная на поверхности черной дыры информация «отпечатывается» в исходящем излучении. Однако никто пока не знает, как именно это происходит. Возможно, информация на поверхности черной дыры вносит квантовые поправки в исключительно тепловое состояние излучения Хокинга? Может быть, но это пока не доказано. На сегодня есть множество гипотетических решений этого парадокса, но ни одно из них еще не было подтверждено.

Информационный парадокс черных дыр не зависит от того, является ли природа квантовой Вселенной детерминистической или недетерминистической, какую квантовую интерпретацию вы предпочитаете, существуют ли скрытые переменные и множества других аспектов природы реальности. И хотя многие предложенные решения включают голографический принцип, пока не известно, играет ли он какую-то роль в итоговом решении парадокса.

m743698 1875742636

Что дал науке Стивен Хокинг

Смерть знаменитого британского физика-теоретика Стивена Хокинга стала огромной утратой для мировой науки. Прежде всего речь идет о таких областях, как космология и квантовая гравитация.

1607184749153010963

Стивен Хокинг скончался у себя дома, в Кембридже, в возрасте 76 лет. В качестве причины смерти некоторые СМИ назвали осложнение бокового амиотрофического склероза — тяжелого дегенеративного заболевания центральной нервной системы. Первые признаки болезни у ученого начали проявляться еще в 60-е, и для многих он был прежде всего примером для подражания, если говорить о борьбе с тяжелым недугом.

Читайте также:  Как по английски будет девяносто пять

В последние годы ученый активно напоминал о себе как популяризатор науки. Его многочисленные прогнозы об опасности ИИ и глобальных катастрофах неизбежно привлекали к себе внимание широких масс. Однако не стоит забывать, что Хокинг был в первую очередь выдающимся физиком-теоретиком, внесшим огромный вклад в наше понимание того, как именно устроено вообще все, что нас окружает.

160718477416783745

Стивен Хокинг и актеры из “Теории большого взрыва” / ©The Big Bang Theory

Черные дыры и все, все, все

Наука запомнит Хокинга прежде всего как автора теории черных дыр. Здесь стоит освежить знания. Ученые пришли к выводу о том, что, когда гигантская звезда сжимается после выработки «ресурса» (материал для проведения реакции термоядерного синтеза в ядре рано или поздно заканчивается), гравитация светила становится настолько сильной, что даже свет не может больше покинуть ее пределы. Собственно, область, из которой ничто не может выйти, и назвали черной дырой.

1607184808149243310

Аккреционный диск горячей плазмы, вращающийся вокруг чёрной дыры / ©wikipedia

Если же говорить о Хокинге, то его главными научными достижениями считаются применение термодинамики к описанию черных дыр и разработка теории о том, что они «испаряются» за счет явления, получившего название «излучение Хокинга». Данная теория гласит, что черная дыра не только поглощает все, что находится вокруг нее, но также и сама испускает различные частицы, что в конечном итоге ведет к ее исчезновению. То есть:

а) некоторые кванты все же могут покидать пределы черной дыры;

б) черные дыры существуют невечно

В центре внимания ученого оказалось рассмотрение спонтанного возникновения т. н. виртуальных частиц на горизонте событий черной дыры. Эти частицы «встречаются», «разлучаются» и аннигилируются. Вблизи черной дыры одна часть такой пары может упасть в нее: в этом случае вторая не будет иметь пары для аннигиляции, превратившись в радиацию, которую и излучает черная дыра. Подобные эффекты исследователи смогли наблюдать во время экспериментов на ускорителе заряженных частиц. Их удалось «растащить», затратив некоторое количество энергии, что подтвердило предположения Хокинга.

1607184875170580005

Рисунок художника: оптическое искажение аккреционного диска вокруг чёрной дыры / ©wikipedia

Этим достижения ученого не ограничиваются. Превращение виртуальных частиц в частицы реальные (с массой, спином, энергией и прочими характеристиками) потребует энергии. Их возникновение «из ничего» вступает в противоречие с законом сохранения энергии. Хокинг рассчитал, что черная дыра в результате такого превращения теряет часть энергии, равной той, которой обладала частица, улетевшая «наружу». При этом черной дыре неоткуда брать энергию, кроме как из своей массы. Так что со временем она испаряется. Ряд специалистов полагают, что эксперименты на Большом адронном коллайдере (БАКе) могут привести к возникновению мини-черных дыр, которые смогут уничтожить человечество. Между тем концепция излучения Хокинга утверждает, что такие черные дыры быстро испарятся.

Труды Стивена Хокинга также дали новый толчок к изучению прошлого и будущего всей Вселенной. Достаточно вспомнить его научно-популярную книгу «Краткая история времени», вышедшую в 1988 году. «Мне казалось, что когда начнется сжатие, Вселенная вернется в упорядоченное состояние. В таком случае, с началом сжатия время должно было повернуть вспять. Люди в этой стадии проживали бы жизнь задом наперед и молодели по мере сжатия Вселенной», — заявил ученый. Между тем попытки создать стройную математическую модель, описывающую такие явления, не увенчались успехом, так что Хокингу в конечном итоге пришлось признать свою неправоту. Ошибка, по мнению исследователя, заключалась в использовании слишком примитивной модели Вселенной. Новые расчеты показали, что время не повернет свой ход вспять, когда Вселенная начнет спрогнозированное сжатие. Есть, впрочем, и другой вариант, при котором Вселенная продолжит расширение. В любом случае ни один из вышеперечисленных сценариев не сулит человечеству ничего хорошего.

1607184906185444746

Кадр из фильма «Гарри Поттер и Узник Азкабана». Волшебник, читающий «Краткую историю времени» / ©harrypotter

Кстати, историю Вселенной невозможно рассматривать в отрыве от другого вопроса — существования разумных форм жизни вне Земли. Здесь Хокинг придерживался мнения, что человечество рискует повторить судьбу коренных народов Америки, так как более высокоразвитая цивилизация непременно начнет полностью доминировать над менее развитой, что может привести к почти полному уничтожению последней.

Данные тезисы, впрочем, лежат уже в несколько иной плоскости, оторванной от «классической» науки и приближенной к миру научной фантастики. Стоит повториться: именно в этом все величие Стивена Хокинга. Он смог совместить выдающиеся научные открытия и популяризацию науки, сделавшей их понятными и интересным широким слоям населения.

ТЕОРИИ РОЖДЕНИЯ ВСЕЛЕННОЙ

ТЕОРИИ РОЖДЕНИЯ ВСЕЛЕННОЙ

1556557243173330967

Big Bang или же нет?

Точная Хронология событий

Эпоха охлаждения-Со снижением плотности и температуры внутри Вселенной начало происходить и снижение энергии в каждой частице. Это переходное состояние длилось до тех пор, пока фундаментальные силы и элементарные частицы не пришли к своей нынешней форме. Так как энергия частиц опустилась до значений, которые можно сегодня достичь в рамках экспериментов, действительное возможное наличие этого временного периода вызывает у ученых куда меньше споров. Например, ученые считают, что на 10-11 секунде после Большого взрыва энергия частиц значительно уменьшилась. Примерно на 10-6 секунде кварки и глюоны начали образовывать барионы — протоны и нейтроны. Кварки стали преобладать над антикварками, что в свою очередь привело к преобладанию барионов над антибарионами. Так как температура была уже недостаточно высокой для создания новых протонно-антипротонных пар (или нейтронно-антинейтронных пар), последовало массовое разрушение этих частиц, что привело к остатку только 1/1010 количества изначальных протонов и нейтронов и полному исчезновению их античастиц. Аналогичный процесс произошел спустя около 1 секунды после Большого взрыва. Только «жертвами» на этот раз стали электроны и позитроны. После массового уничтожения оставшиеся протоны, нейтроны и электроны прекратили свое беспорядочное движение, а энергетическая плотность Вселенной была заполнена фотонами и в меньшей степени нейтрино. В течение первых минут расширения Вселенной начался период нуклеосинтеза (синтез химических элементов). Благодаря падению температуры до 1 миллиарда кельвинов и снижения плотности энергии примерно до значений, эквивалентных плотности воздуха, нейтроны и протоны начали смешиваться и образовывать первый стабильный изотоп водорода (дейтерий), а также атомы гелия. Тем не менее большинство протонов во Вселенной остались в качестве несвязных ядер атомов водорода. Спустя около 379 000 лет электроны объединились с этими ядрами водорода и образовали атомы (опять же преимущественно водорода), в то время как радиация отделилась от материи и продолжила практически беспрепятственно расширяться через пространство. Эту радиацию принято называть реликтовым излучением, и она является самым древнейшим источником света во Вселенной. С расширением реликтовое излучение постепенно теряло свою плотность и энергию. Реликтовое излучение простирается во всех направлениях и на расстояние около 13,8 миллиарда световых лет, однако оценка его фактического распространения говорит примерно о 46 миллиардах световых годах от центра Вселенной.

Что не так с теорией Большого взрыва

ИЗ ТЕОРИИ СЛЕДУЕТ, что все планеты и звёзды образовались из пыли, размётанной по космосу в результате взрыва. Но что предшествовало ему, неясно: здесь наша математическая модель пространства-времени перестаёт работать. Вселенная возникла из начального сингулярного состояния, к которому не применить современную физику. Теория также не рассматривает причины возникновения сингулярности или материи и энергии для её возникновения. Считается, что ответ на вопрос о существовании и происхождении начальной сингулярности даст теория квантовой гравитации.

БОЛЬШИНСТВО КОСМОЛОГИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ПРЕДСКАЗЫВАЮТ, что полная Вселенная имеет размер намного больший, чем наблюдаемая часть — сферическая область с диаметром примерно 90 млрд световых лет. Мы видим только ту часть Вселенной, свет от которой успел достичь Земли за 13,8 млрд лет. Но телескопы становятся всё лучше, мы обнаруживаем всё более дальние объекты, и пока нет оснований считать, что этот процесс остановится.

С МОМЕНТА БОЛЬШОГО ВЗРЫВА ВСЕЛЕННАЯ РАСШИРЯЕТСЯ С УСКОРЕНИЕМ. Сложнейшая загадка современной физики — вопрос о том, что вызывает ускорение. Согласно рабочей гипотезе, во Вселенной содержится невидимая составляющая, называемая «тёмной энергией». Теория Большого взрыва не объясняет, будет ли Вселенная расширяться бесконечно, и если да, то к чему это приведёт — к её исчезновению или чему-то ещё.

ХОТЯ НЬЮТОНОВСКУЮ МЕХАНИКУ ПОТЕСНИЛА РЕЛЯТИВИСТСКАЯ ФИЗИКА, её нельзя назвать ошибочной. Тем не менее восприятие мира и модели для описания Вселенной полностью изменились. Теория Большого взрыва предсказала ряд вещей, которые не были известны до того. Таким образом, если на её место придёт другая теория, то она должна быть похожей и расширить понимание мира.

Каждый атом, как известно, состоит из еще меньших частиц – электронов, которые кружатся вокруг ядра, состоящего из протонов и нейтронов. Протоны и нейтроны, в свою очередь, состоят из еще меньших частиц – кварков. Но теория струн утверждает, что на кварках дело не заканчивается. Кварки состоят из крошечных извивающихся нитей энергии, которые напоминают струны. Каждая из таких струн невообразимо мала. 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. 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. д. Существование этих частиц, однако, теориями такого рода предсказывается однозначно.

Картину Вселенной, предлагаемую этими теориями, однако, достаточно легко представить себе наглядно. В масштабах порядка 10–35 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 Физики-теоретики обходят скользкую проблему «лишних» пространственных измерений, утверждая, что они «скрадываются» (или, научным языком выражаясь, «компактифицируются») и потому не наблюдаются при обычных энергиях.

Таким образом теория струн предсказывает существование дополнительных измерений пространства и, возможно, наличие других вселенных в этом суперпространстве, а то, что мы называем Большим взрывом, могло быть столкновением нашей Вселенной с другой.

Источник

Adblock
detector