Новая теория квантовой гравитации показывает, что, возможно, у нашей Вселенной не было никакого начала и она существовала всегда.

В теории причинных множеств предполагается, что пространство и время разбиты на дискретные куски пространства-времени, что говорит о существовании фундаментальной единицы пространства-времени.

Физики в своей новой работе показали, что вполне вероятно, что у Вселенной не было никакого начала — она могла всегда существовать в бесконечном прошлом и только недавно эволюционировала в то, что мы называем Большим взрывом.

Квантовая гравитация, пожалуй, самая неприятная проблема, с которой сталкивается современная физика. У нас есть две чрезвычайно эффективные теории, описывающие Вселенную: квантовая физика и общая теория относительности.

 

 

 

Квантовая физика успешно описала три из четырёх фундаментальных сил природы (электромагнетизм, слабое взаимодействие и сильное взаимодействие) вплоть до микроскопических масштабов.

Общая теория относительности же, со своей стороны, является самым мощным и полным из когда-либо разработанных описанием гравитации, но при всех своих сильных сторонах ОТО неполна.

По крайней мере в двух конкретных местах во Вселенной математика ОТО просто ломается, не давая надёжных результатов: в центрах чёрных дыр и в начале Вселенной. Эти области называются «сингулярностями», которые являются точками в пространстве-времени, где рушатся наши нынешние законы физики. В пределах обеих этих сингулярностей гравитация становится невероятно сильной в очень малых масштабах длины — это всё, что нам известно.

Мир может выглядеть совершенно не так, как мы себе его представляем. Допустим, мы привыкли видеть всё окружающее в привычном нам цветовом спектре, и нам кажется, что мир именно такой, каким мы его созерцаем. Змеи видят всё совершенно в других красках благодаря инфракрасным рецепторам, находящимся в их голове, - тепловое излучение предметов человек увидит только с помощью специальных приборов, а змеи – собственными глазами. И у кого же из нас верное восприятие мира? Разумеется, и у человека, и у змеи, только вот если человек окажется в тёмной комнате один на один с мышью, то он её не заметит. Человек будет думать, что в комнате никого нет. А окажись в этой комнате змея вместо человека, она сразу же увидит тепловое излучение мыши, и, соответственно, голодной она, скорее всего, не останется. Поэтому, если мы чего-то не видим, это не означает, что этого чего-то нет. Возможно, дополнительные измерения во Вселенной находятся совершенно рядом с нами, как и та мышь, просто мы не ощущаем их, и, соответственно, даже не знаем, с чего начать их поиски.

 

 

 

Как видят объекты люди и змеи

Нам известны четыре измерения: три пространственных (длина, ширина, высота) и одно – временное. Это очень легко представить на простом примере: если вы хотите встретиться со своим другом, вы договоритесь с ним и о месте встречи, и о времени, ведь невозможно указать место, но не сказать, во сколько вы туда придёте, и наоборот – невозможно организовать встречу, оговорив время, но не сказав, где именно вы увидитесь. Но хочется опять вспомнить пример со змеёй: помимо наших ощущаемых четырёх измерений есть что-то ещё. Физики-теоретики полагают, что Вселенная может иметь, как минимум, около 10 измерений, и мы со своими четырьмя измерениями буквально «встроены» в неё, поэтому пока другие измерения нам не доступны!

За пределами всех физических явлений материальной природы — изначальный звук творения. Вибрация, которая дала начало Вселенной. Христиане называют ее Словом. Современные ученые — космическим излучением. Индийские йоги называют ее Ананхад, Сикхи — Наад. Как бы люди ее ни назвали, она постоянно вибрирует. Она формирует и расширяет Вселенную. Все представляет собой вибрацию, или, как говорили древние индусы, Нада Брахма: «Весь мир — это звук». Все мироздание, и даже пустота, является вибрирующим звуком. В большинстве космологий мира говорится о том, что Вселенная родилась из звука.

Все вещи, будучи получены и сформированы из вибраций, имеют скрытый внутри них звук, подобно огню, скрытому в кремне; и каждый атом во Вселенной словно говорит нам своим тоном: «Мой изначальный источник есть звук».

Научная фантастика – яркое подтверждение тому, что физика может быть интересна не только учёным, но и людям далёким от исследовательских лабораторий.

Конечно, в книгах и фильма не рассказывают о научных теориях, а точнее подают физические факты занимательно и интересно.

В этом обзоре десятка загадок из области физики, которые учёным ещё предстоит объяснить.

1. Лучи сверхвысоких энергий

Нерешенная задача: откуда происходят космические лучи сверхвысоких энергий?

Атмосфера Земли постоянно бомбардируется высокоэнергетическими частицами из космоса, которые называются « космическими лучами». Хотя они не наносят большого вреда людям, физики просто очарованы ими. Наблюдение за космическими лучами многому научило ученых об астрофизике и физике частиц. Но есть лучи, которые остаются загадкой по сей день. В 1962 году, во время эксперимента Volcano Ranch, Джон Д. Линсли и Ливио Скарси увидели нечто невероятное: космический луч сверхвысокой энергии с энергией более 16 джоулей.

Чтобы наглядно объяснить сколько это, можно привести следующий пример: один джоуль — это количество энергии, необходимое для поднятия яблока с пола на стол. Вся эта энергия была сосредоточена, однако, в частице в сто миллионов миллиардов раз меньше, чем яблоко. Физики без малейшего понятия, как эти частицы получают подобное невероятное количество энергии.

Является ли наша часть Вселенной крошечным и необычным фрагментом огромного архипелага вселенных? "К концу этого столетия мы должны получить информацию о том, живем ли мы в мультивселенной и насколько разнообразны составляющие ее "вселенные".

Ответ на этот вопрос определит, как мы должны интерпретировать "биологически дружественную" вселенную, в которой мы живем (разделяя ее с любыми инопланетянами, с которыми мы можем однажды вступить в контакт)", - считает лорд Мартин Рис, главный британский космолог и астрофизик.

То, что мы традиционно называем "Вселенной" - последствия "нашего" большого взрыва - может быть лишь одним островом, лишь одним участком пространства и времени в возможно бесконечном архипелаге, - продолжает Риз, главный астрофизик Великобритании. Возможно, было много больших взрывов, а не один.

Однако, если Вселенная простирается достаточно далеко, все может произойти - где-то далеко за нашим горизонтом может даже существовать копия Земли".

Согласно Стандартной модели, Вселенная появилась после большого взрыва. Технически это означает, что мы можем проследить космическую историю вплоть до Большого взрыва. Но если у следствий есть причины, то что вызвало большой взрыв? Что существовало до Вселенной?

Вопрос о том, что существовало до Вселенной, в некотором смысле бессмысленен. Хотя следствия во Вселенной имеют причины, Вселенная в целом может не иметь их и не нуждаться в них. Но это звучит довольно странно.

Однако существует альтернативная гипотеза, называемая моделью "циклической Вселенной". Она гласит, что наша Вселенная является частью серии вселенных. В настоящее время наша Вселенная расширяется, и если так будет продолжаться, то она будет расширяться вечно.

Но что если в какой-то момент Вселенная начнет сжиматься? Она будет сжиматься до тех пор, пока не достигнет нового горячего плотного состояния, после чего произойдет новый большой взрыв.

Циклическая Вселенная не нуждается в начале. Она всегда была, всегда есть и всегда будет. Однако эта модель не лишена проблем. Одна из главных - проблема энтропии.

SpaceX – самая успешная частная космическая компания. Она уже отправила в космос двух астронавтов на корабле Crew Dragon, а ее ракеты Falcon стали рутинным грузовым транспортом NASA. В недалеком будущем ракета-носитель Starship должна начать регулярно и ежегодно доставлять сотни человек к Марсу. Первый орбитальный полет корабля намечен на 2022 год. Рассказываем, как SpaceX собирается сохранить жизни колонизаторов в полете и в пункте назначения, а еще зачем на корабль Земля-Марс надо взять побольше влажных салфеток.

От космических грузовиков к колонизации Марса

На протяжении десятилетий за освоение космоса отвечали государства. В наше время значительную часть прорывов в отрасли совершают частные компании. Их становится все больше: каждый год открываются 2–3 десятка новых. И переломный момент для коммерческой космонавтики – пристыковка грузового корабля Dragon 1 к МКС – случился в 2012 году. Еще до начала работы над Dragon 1 Илон Маск заявил, что миссия SpaceX – это заселение других планет. В 2020 году он напомнил об этом, сказав, что все успехи компании – это лишь промежуточные шаги на пути к колонизации Марса.

NASA в рамках миссии Artemis, между тем, планирует вновь отправить людей на Луну, а после 2028 года создать там постоянную базу. И в разработке систем для этой программы будут участвовать несколько частных компаний: Blue Origin, Dynetics и SpaceX. Изначально рассчитанный на полет до Марса космический корабль Илона Маска Starship может доставить людей и до нашего спутника, для чего ему понадобится небольшая модификация. При этом NASA проспонсирует разработку лишь частично – невероятная экономия, о которой агентство раньше не могло и мечтать.

БОКС

SpaceX начала разработку Dragon 1 в 2004 году. Спустя два года компания выиграла конкурс NASA и получила почти 400 млн долларов на дальнейшую работу по проекту. Эти инвестиции окупились стократ, и корабли Dragon заменили программу шаттлов, которую в итоге закрыли в 2011 году. Так началось долгое сотрудничество NASA и SpaceX. Теперь федеральное космическое агентство экономит сотни миллионов долларов на запусках ракет-носителей благодаря частично многоразовой Falcon 9, доставляющей грузы на МКС, и нередко привлекает частную компанию к работе над крупными проектами.

Главная фишка Starship – его многоразовость. Ступени обычных ракет сгорают в атмосфере или затапливаются в море, но ракета-корабль от SpaceX будет возвращаться на стартовую площадку в полном составе. После ремонта ее можно будет использовать повторно, что заметно удешевит запуски. Четыре разные модификации Starship будут доставлять грузы или топливо в космос, а еще людей – до Марса и Луны. Правда, путь до Красной планеты полон опасностей и займет до 9 месяцев. Но Илон Маск – человек, у которого есть план. Или нет?

На Земле проживает более 7 миллиардов людей. А если час пик застал вас в общественном транспорте, то порой кажется, что эта цифра сильно занижена. Поэтому трудно себе представить, что за пределами нашей планеты во Вселенной нет ни души. Тем не менее, “зеленых человечков” либо не существует, либо они тянут такую мхатовскую паузу, что купился бы и Станиславский со своим знаменитым “Не верю!” Особенно досадно, что инопланетяне и их летающие тарелки, по какой-то причине перестали появляться пред светлые очи контактеров именно в тот момент, когда у каждого в кармане появился смартфон с мегапиксельной камерой. Издеваются? Хотя с чисто эстетической точки зрения представителей высокоразвитой цивилизации можно понять: объявиться землянам, чтобы видео с тобой выложили в Тик-Ток?...

И все же, затянувшееся отсутствие пришельцев нуждается в объяснении. Ведь согласно Уравнению Дрейка (это формула для определения количества внеземных цивилизаций в галактике) только в Млечном пути должны существовать сотни, если не тысячи наших братьев по разуму. Во всяком случае, хотя бы еще на одной планете земного типа из 11 миллиардов, которые в нашей галактике вращаются вокруг звезд подобных Солнцу, могла зародиться сложная жизнь. Но мы никого не слышим…

В самом начале этого века палеонтолог Питер Уорд и астроном Дональд Браунли выдвинули теорию, которая довольно логично обосновывает Великое безмолвие, окружающее нас в космосе. Они заявили, что разумная жизнь это настолько редкая аномалия, что человеческой цивилизации просто невероятно повезло - она сформировалась в уникальных условиях! И в других уголках Вселенной такого сочетания благоприятных факторов просто нет.

Если Фрэнк Дрейк - автор уже упомянутого знаменитого уравнения - разбил проблему существования внеземных цивилизаций на 7 небольших пунктов (он учитывала количество звезд и планет в обитаемой зоне, расчетный срок жизни цивилизации и т.д.), то Уорд и Браунли добавили еще целый ряд неучтенных ранее критериев.

Параллельные миры давно интересуют ученых, и в мире существует множество различных теорий, в которые можно верить, а можно и сомневаться. О возможности существования параллельных миров люди задумывались давно. Итальянский философ Джордано Бруно упоминал об иных обитаемых мирах. Наука не принимала такой фразы как, «параллельные миры».

Параллельный мир — это вид реальности, пребывавший одновременно с нашим временем, и независимо от него. Действия в параллельном мире могут абсолютно отличаться от явлений нашего мира, хотя могут быть и вполне схожими. Если параллельные миры существуют, то какими они могут быть и чего человечеству от них ждать?

Существует точка зрения, что помимо трех пространственных измерений и четвертого – временного, есть еще одно. Открыв его, люди якобы смогут путешествовать между параллельными мирами. Однако заведующий сектором междисциплинарных проблем научно-технического развития Института философии РАН доктор философских наук Владимир Аршинов уверен, что сегодня можно говорить о гораздо большем количестве измерений: "Уже примерно известны модели нашего мира, в которых содержится 11, 26 и даже 267 измерений. Они не наблюдаемы, а свернуты особым образом. Тем не менее они присутствуют вокруг нас".

Проехав несколько сотен километров по Земле, вы скорее заметите изменения в архитектуре и инфраструктуре, чем в климате. С движением вверх все иначе. С первыми же километрами ситуация кардинально меняется, да и вообще — дорога из города на дачу, как правило, длиннее пути в космос. Рассказываем, что ждет человека на разной высоте и где сегодня проходит предел нашим путешествиям наверх.

115,8 метра: выше деревьев

Это максимальная высота деревьев на Земле. Рекорд принадлежит вечнозеленой секвойе (Sequoia sempervirens) из Калифорнии, которую за уникальность нарекли Гиперионом. Может показаться удивительным, но дерево, которое уже 600-800 лет как растет в не самом укромном месте на планете, заметили и решили измерить только в 2006 году.

2,5 километра: подступает горняшка

На этой высоте примерно у половины людей начинается высотная болезнь — если, конечно, речь не идет о жителях этих высот, которые давно акклиматизировались. Из-за пониженного давления воздуха в легкие попадает меньше кислорода, его концентрация в крови снижается, а значит и ткани снабжаются им хуже.

4,3 километра: осторожнее с колой и ментосом

Вероятно, это самая высокая точка земной поверхности, в которой проводился эксперимент с колой и ментосом. Звучит как школьная забава, но обставлено все было строго: американские химики действительно проверяли гипотезу о том, что с увеличением высоты над уровнем моря будет увеличиваться и объем пены, образующейся из-за реакции. Они подошли к делу серьезно и учли многие детали — например, брали бутылки из одной партии и обеспечивали одинаковую температуру на разной высоте. Гипотеза подтвердилась, и на вершине горы Пайкс-Пик объем пены оказался максимальным — 1,8 литра.

5,5 километра: половина атмосферы

Атмосфера Земли в основном сосредоточена на ее поверхности. Уже на этой высоте позади осталась половина ее частиц.