Что находится за пределами космоса: Что лежит за пределами наблюдаемой Вселенной

Место что находится за пределами Вселенной, границы Вселенной

Вопрос о том, что находится за пределами Вселенной, волнует умы не только ученых, но и людей, не связанных с наукой. Все те звезды, которые мы можем рассмотреть на ночном небе, — незначительная часть космического пространства. Астрономы до сих пор спорят по поводу границы Вселенной, ведь такие расстояния и масштабы непостижимы для понимания.

Выдвинуто много гипотез по поводу рубежей космоса. Но полностью опровергнуть или доказать ни одну из них невозможно – ведь человеческие технологии да и сами границы разума не в состоянии исследовать такие гигантские просторы. И пока научный мир бьется над этой неразрешимой задачей, мы разберем самые интересные и удивительные теории о том, где находится край Вселенной.

Метагалактика и объем Хаббла

Для начала выясним границы наблюдаемой Вселенной. Эта та часть космического пространства, откуда мы можем регистрировать излучение. При этом сами объекты, сигналы от которых мы получаем, могут уже находиться за границей этой области космоса. Просто излучению от этих небесных тел необходимо преодолеть огромные расстояния до нашей планеты.

Именно эта часть Универсума называется Метагалактикой. За самую удаленную точку этой области приняли поверхность последнего рассеяния реликтового излучения. Это тепловая энергия, которая высвободилась во время Большого взрыва и продолжает распространяться по всему космосу до наших дней. Таким образом, радиус Метагалактики составляет 46 млрд. световых  лет. Что расположено за этим пределом Вселенной, выяснить пока невозможно. При этом в астрономии есть две противоположные точки зрения на счет Метагалактики. Часть исследователей считает, что Метагалактика – малая область космического пространства и за ее границами есть другие звездные скопления и системы. Другие же ученые утверждают, что это и есть вся Вселенная.

Другим понятием, описывающим границы наблюдаемого Универсума, является область Хаббла. Это часть Метагалактики, в которой расширение пространства происходит со скоростью меньшей, чем скорость света. Размеры области Хаббла составляют 13,8 млрд. световых лет.  Это по возрасту сопоставимо с событиями Большого взрыва. Рано или поздно все наблюдаемые нами галактики выйдут за пределы объема Хаббла. Поэтому эту границу Вселенной нельзя считать конечной.

Читайте также  Размер Вселенной

Мультивселенная

Итак, мы установили, что видимое космическое пространство имеет вполне определенные границы. Но что за пределами Вселенной? И вообще, может быть наше мироздание не единственное?

Согласно такому предположению, Универсум – всего лишь один из миров в их бесконечном множестве. Как пузыри, они формируются из плотного вещества первичной материи во время Большого взрыва. Каждый из них проходит свои стадии эволюции, а после умирает, сменяясь новыми мирами.

Сторонником теории
Мультивселенной являлся известный британский физик-теоретик Стивен Хокинг.
Кроме него идею о параллельных мирах поддерживают другие исследователи космоса,
такие как Брайан Грин, Нил Тайсон, Дэвид Дойч, Алан Гут.

Согласно много мировой
интерпретации Эверрета в каждом таком «вселенском пузыре» действуют одни и те
же законы природы и константные значения, но они пребывают в различных
состояниях. При этом все параллельные миры живут и развиваются независимо друг
от друга, лишь изредка соприкасаясь.

Теорию Мультивселенной
нельзя назвать абсолютно научной. Скорее она философская, ведь ее нельзя
доказать или опровергнуть путем научного эксперимента. Но, основываясь на этом
предположении, можно сказать, что наша вселенная имеет границы и срок жизни.

Абсолютная пустота

Официально признано, что
Универсум расширяется. Но установить, есть ли предел этому расширению
пространства, не представляется возможным.

По предположениям
некоторых физиков-теоретиков, у мироздания все-таки есть границы. За ними
расположена абсолютная пустота или НИЧЕГО. В ней не действуют законы физики,
она не проницаема для света и не осязаема. Пустота не имеет пространственных и
временных рамок. Таким образом, мироздание представляет собой подобие шара,
парящего в бесконечном пространстве, лишенном любых физических параметров.

Такая теория очень сложна для восприятия. Человеческий разум не может до конца осознать возможность абсолютной пустоты, что находится за Вселенной.

Читайте также  Телескоп Хаббл обнаружил ярчайший объект во Вселенной

Большая проекция

В последней работе
Стивена Хокинга, опубликованной уже после его смерти, описана крайне интересная
гипотеза. Основное ее утверждение заключается в том, что наша мироздание – это
голограмма некой первичной плоскости. Она, в свою очередь, образовалась в
результате Большого взрыва. И на самом деле, наш мир двумерный, а его
объемность – лишь иллюзия. Пространственно-временные характеристики Универсума
– это проекционное искажение плоскости первоздания.

К сожалению, доказать правдивость этой гипотезы невозможно. Просто потому что, если наша действительность двумерна, то все законы, рассчитанные на объемное пространство, в ней не работают. Недоказанными остаются и другие предположения о месте за пределами Вселенной. Поэтому из научных гипотез они переходят в разряд философских рассуждений. И вряд ли когда-нибудь человечество сможет докопаться до истины в этом вопросе.

За пределами наблюдаемой Вселенной — Живой Космос

Когда мы говорим о Вселенной, на самом деле мы имеем в виду ее конкретную область – наблюдаемую Вселенную. То есть только ту ее часть, которую можно увидеть с нашей планеты. И возникает вопрос – а есть ли что-нибудь еще за пределами этой области?

Наблюдаемая Вселенная

Мы можем видеть галактики и другие космические структуры потому, что их свет успел добраться до нашей планеты с того момента, как Вселенная начала расширяться. Форма наблюдаемой Вселенной, что очевидно, – это сфера. В центре которой находится Солнечная система.

С течением времени размер этой сферы будет увеличиваться. Поскольку нас будет достигать все больше света от все более отдаленных объектов.

Так каков размер наблюдаемой Вселенной? Тут все не так просто. От Земли до края сферы около 46 млрд световых лет. А диаметр, таким образом, составляет около 93 миллиардов световых лет. Но как так, спросите Вы? Вселенной же всего 13 700 миллионов лет! Как ее размер может таким? Ведь ничто не может путешествовать быстрее света? Ответ таков – так произошло потому, что пространство расширяется. И еще 5 миллиардов лет назад это расширение, как выяснилось, замедлялось. Но потом, по необъяснимым пока причинам, Вселенная начала расширяться с ускорением. Современная наука возлагает ответственность за это явление на так называемую темную энергию.

Неизведанная бесконечная Вселенная

Согласно специальной теории относительности объекты, которые находятся рядом друг с другом, не могут двигаться быстрее скорости света относительно друг друга. Однако этот закон не применяется к объектам, которые чрезвычайно сильно разнесены в пространстве. Потому что пространство расширяется само по себе. Другими словами, эти объекты не путешествуют быстрее света. А просто само пространство между объектами расширяется, заставляя их удаляться друг от друга с умопомрачительными скоростями. Настолько высокими, что свет от одного объекта никогда не достигнет другого.

На самом деле мы видим лишь небольшую часть Вселенной. А что же находится за Вселенной? За той областью, которую мы можем наблюдать? У нас нет возможности это увидеть или измерить. Поэтому мы не знаем что там. Мы можем только выдвигать гипотезы. Первая из них, безусловно, наиболее очевидна. За пределами наблюдаемой части Вселенной есть…. то же, что и в наблюдаемой ее части. Галактики, черные дыры, квазары, пульсары… и так до бесконечности. Это кажется более логичным, чем предполагать, что на краю Вселенной вдруг окажется стена.

За Вселенной любые варианты возможны

И такая бесконечная структура рождает парадоксы. Если Вселенная бесконечна, то имея достаточное количество времени, мы рано или поздно можем найти место, идентично нашей Солнечной системе. Причем оно будет соответствовать ей во всех деталях. Там может быть такая же планета, как наша. С теми же людьми, что и у нас. С теми же технологиями, машинами, самолетами… И единственное различие заключается в том, что сегодня утром Вы одели синюю футболку, а человек, идентичный Вам – красную. Представьте себе, что в космосе есть место, где вы стали чемпионом мира по футболу! И есть место, где вы правите всем миром! И любая, абсолютно любая ваша нереализованная возможность там реализована. Расстались с девушкой? В другом месте Вселенной Вы прожили с ней 80 лет…

Однако некоторые астрономы не согласны с тем, что в бесконечной Вселенной мы в конечном итоге найдем идентичную копию себя. Они считают, что существует конечное количество способов заполнить пространство фундаментальными частицами.

Конечная, но неограниченная

Также возможно, что Вселенная конечна и безгранична одновременно. Похоже на противоречие, не так ли? Да, это так. Но только отчасти. Возьмем Землю в качестве примера. Мы все знаем, что Земля имеет форму шара (примерно). И что она конечна. Но если мы начнем двигаться по ее поверхности в любом направлении, мы будем делать это вечно. Никогда не дойдя до конца. Да, рано или поздно мы пройдем через одно и то же место. Но не более того. Идея конечной и безграничной Вселенной имеет тот же смысл. Только применяется к трем измерениям, которые мы знаем. И они будут обертывать что-то с конечным размером в четвертом измерении.

Поэтому, если Вы будете бесконечно путешествовать по космосу, рано или поздно Вы достигнете своей начальной точки… Но тут вмешивается расширение пространства…

Мультивселенная

Есть еще одна интересная теория. Она заключается в том, что наша Вселенная – это не что иное, как гигантская сфера пространства-времени. И что она – всего лишь одна из множества параллельных вселенных. Теория струн предполагает, что эти Вселенные могут даже вступать в контакт друг с другом. Гравитация может распространяться между такими параллельными вселенными, и при их контакте происходит Большой Взрыв, подобный тому, который создал наше Мироздание…

Что это такое я сейчас прочитал(а)?

Хочу войти и оставить комментарий!

Внимание! Внимание! У нас эпидемия! Помогите, кто может! Кто может – помогите!

Роботам нужно новое масло!

Конечно помогу! (Нажмите здесь!)

Спасибо, дорогой пришелец! Вы спасли меня!

https://alivespace. ru/wp-content/uploads/videoplayback.mp4

описание, содержание, интересные факты и многое другое о фильме

На небе появляются какие-то странные объекты, начинается паника, военные выводят на улицы бронетехнику.

За 12 месяцев до этого.

Дом руководительницы Космического агентства Джиллиан Лару. Она и ее дочь Мэри делают запись для корпоративного ролика, рассказывают о покойном отце Мэри, который был миротворцем. Запись прерывает телефонный звонок. На Международной космической станции (МКС) возникла чрезвычайная ситуация. В результате воздействия аномальных явлений на станции произошло отключение электроэнергии. Для устранения неисправности в безвоздушное пространство вышел астронавт Джим Марселл. Возникают сильные помехи, создается мощное свечение, корпус станции испытывает сильную вибрацию. Связь с ним прерывается, астронавт исчезает. Предполагается, что по каким-то причинам оборвался трос, которым он был соединен со станцией, и Марселл улетел в космос, где и погиб.

По телевидению сообщают населению о том, что гибель астронавта – трагическая случайность.

Руководитель исследовательских программ агентства Алекс Грант заявляет, что это не первый случай столкновения людей с подобной аномалией, которая вызывала помехи связи, испускала гравитационные волны. Ранее она проявила себя в 1990 году, ее можно было наблюдать в течение двух месяцев, после чего она исчезла.

Космическое агентство посылает для исследования аномалии (ей дали название – Пустота) исследовательские зонды. Они проникают в туннель, внутри которого наблюдается световое излучение. Связь с зондами теряется, но информация, которую успевают передать исследовательские аппараты, позволяет предположить, что рядом с Землей возникла так называемая кротовая нора, на другой стороне которой имеется, возможно, планета. То есть люди имеют шанс установить контакт с внеземной цивилизацией. Так думает космолог агентства Джессика Джонсон. Но существует вероятность того, что выхода из кротовой норы не существует, а потому попавшие туда объекты останутся там навечно.

Джиллиан предлагает направить в кротовую нору астронавтов. Она говорит коллегам, что уровень финансирования агентства позволяет реализовать самые дорогостоящие проекты. При этом общественность нужно держать в неведении, населению Земли еще рано знать о существовании Пустоты.

Однако профессор Якоб Брукий из Университета космических исследований утверждает, что сделать это невозможно, человеческий организм не выдержит воздействия мощных гравитационных волн, которые действуют на входе в кротовую нору. Это будет просто убийство, человека разорвут гравитационные волны. Поэтому исследовать подобные объекты под силу только зондам или роботам.

В земной атмосфере появляются странные объекты. Это гигантские пульсирующие шары, вращающиеся и испускающие лучевую энергию в частотном диапазоне линии нейтрального водорода. На Землю из космоса идет настоящая волна загадочного излучения. Шаров становится все больше, их уже несколько сотен. Военные по всему миру готовы атаковать странные объекты. Они совершают разведывательные полеты к шарам, но те на контакт не идут.

Руководители космического агентства уговаривают силовиков не делать резких движений до того, как будет исследована Пустота.

Военное ведомство США предоставляет агентству доступ к своим секретным технологиям. Это проект под названием Human 2.0, который позволяет пересадить головной мозг человека в корпус изготовленного из самых продвинутых материалов робота. Инженер Элис Ламонт утверждает, что мозг может жить без тела, но тело без мозга – никогда. Процесс этот необратим, человеческое тело без мозга погибает, но личность человека получает возможность прожить очень долгую жизнь в теле робота. Это позволит послать исследователей в Пустоту. Корпус робота сделан из сверхпрочного и одновременно гибкого материала. Робот имитирует дыхание, мозг питается специальными растворами.

Инженер-робототехник Элис Ламонт показывает опытный образец робота, в который можно вживить человеческий мозг. Черепная коробка заполняется специальным гелем, который содержит миллионы нитей, связывающих мозг с мышцами, другими частями тела. Кроме того, гель служит амортизатором, что повышает живучесть синтетического организма. Но робот без человеческого мозга – это как компьютер без жесткого диска.

Робот 2.0 возьмет с собой в Пустоту специально созданный золотой архив человечества, представляющий собой аудио- и видеозаписи, иллюстрирующий историю и современное состояние цивилизации Земли.

Агентство начинает подбор кандидатов для реализации проекта. Имеется возможность трансплантации мозга в корпуса двух роботов. И сделать это необходимо в течение двух недель. Кандидатов тщательно тестируют. В их числе астронавт Кассандра Ноулс, вирусолог Владимир Коминский, военный летчик Робинсон, космолог Джейн Лоу.

Кандидаты проходят собеседование с психологом и обстоятельный медицинский осмотр. Выбор останавливается на Карле Робертсе. Это пилот дронов, инвалид-колясочник, он не чувствует своего тела ниже пояса и рад зажить полной жизнью в корпусе робота. Начинается операция по трансплантации мозга в корпус робота. Робертса постепенно вводят в состояние искусственной смерти: сердцебиение и дыхание замедляются, человек словно засыпает.

Однако через 72 часа после начала операции по пересадке человеческого мозга в корпус робота становится ясно, что она закончилась неудачей, Робертс погибает. Необходима вторая попытка.

Оказывается, специальный гель, которым заполняется череп робота, способен к отторжению головного мозга. Поэтому перед дальнейшими операциями требуется проведение теста на совместимость кандидата с веществом геля: клетки головного мозга кандидата должны быть вживлены в гель для предотвращения отторжения. Выясняется, что из всех сотрудников агентства такой тест успешно прошли только три человека. По дополнительным показателям больше всего для реализации проекта подходит Джессика Джонсон.

Джонсон не горит желанием участвовать в проекте, но из чувства долга соглашается. Она просит Джиллиан, чтобы ее семья была обеспечена всем необходимым, та дает такое обещание. Она говорит, что поступок Джонсон будет описан во всех учебниках истории.

Грант пытается отговорить Джонсон: вы нужны нам здесь, на Земле. Джонсон говорит, что она лучше всех представляет, что может ждать контактера в кротовой норе. Но у нас есть еще два кандидата. Джессика: один из них только что вернулся с МКС, он не в форме, и у него семья. А второй слишком осторожен, он не годится для первого контакта с инопланетянами.

Джиллиан утверждает, что Джонсон – идеальный кандидат. Она обладает чутьем настоящего исследователя.

Джонсон встречается с Ламонт и выясняет у нее, какие изменения происходят с человеком после процедуры слияния, сохраняются ли эмоциональные особенности его личности. Ламонт говорит, что такие особенности сохраняются. Именно эмоциональная составляющая личности делает человека человеком. А мы заинтересованы в том, чтобы в контакт с инопланетянами вошел именно человек.

Джонсон делает прощальные звонки своим близким и друзьям.

На этот раз операция проходит успешно. Сопровождать Джонсон должен солдат Human 2.0, которого удалось создать военным. В руку солдата встроено малокалиберное оружие на случай непредвиденных обстоятельств, которые могут сложиться в Пустоте.

Стартует космический корабль. Ввиду того, что он несет не людей, а роботов, удается сэкономить на запасах пищи, топлива и воздуха, что облегчает нагрузку.

Корабль начинает входить в Пустоту. Джонсон сообщает о возникновении яркого свечения. После этого связь с кораблем прерывается.

Джиллиан говорит, что теперь непонятно, как долго придется ждать возвращения астронавтов из пустоты. Может быть месяцы, годы. А, может быть, они не вернутся вообще никогда.

Проходит пять дней. На орбите Земли обнаруживают спускаемый аппарат. Он приводняется в Атлантическом океане. Это корабль, который был направлен в Пустоту. На его борту находится только Джонсон. Она пребывает в бессознательном состоянии.

Джонсон помещают в карантин, чтобы исключить возможность заражения людей неизвестными микроорганизмами. Исследователи изучают состояние мозга Джонсон. Выясняется, что он загружен воспоминаниями, которые могли сформироваться за несколько лет, п не за те несколько дней, что Джонсон провела в полете.

Военные принимают решение атаковать вращающиеся черные сферы, висящие над поверхностью Земли.

В этот момент Джонсон приходит в сознание. Она рассказывает о том, что произошло после проникновения в Пустоту. Возникло такое яркое свечение, что она была вынуждена закрыть глаза. Когда она их открыла, то обнаружила, что солдат 2.0 переместился из корабля, он парил за его пределами. Внезапно его рука, в которую было вмонтировано оружие, взорвалась. Солдат 2.0 испарился в этой вспышке.

После этого Джонсон была перенесена на поверхность планеты, находящейся по другую сторону Пустоты. Там она увидела инопланетян, которые представляли собой клубящиеся сгустки какого-то вещества. Потом перед ней возник Джим Марселл. В сознании Джонсон отпечатались его мысли: все будет хорошо. После этого Джонсон потеряла сознание и пришла в себя уже на Земле.

Космические аппараты агентства передают на Землю странную информацию: все планеты Солнечной системы разрушаются, возникшие обломки несутся к Земле. Гибель планеты неминуема. Однако висящие над поверхностью Земли черные сферы меняют свою конфигурацию и создают защитный экран, спасающий человечество от гибели.

После этого формируется новая Солнечная система, возникают новые планеты. В том числе планета двойник Земли: она расположена на той же орбите, имеет те же размеры, такую же атмосферу и магнитное поле. Земля-2 представляет собой отличный плацдарм для колонизации.

В пустыне в Аризоне обнаружен Джим Марселл. Он не помнит, что с ним произошло с тех пор, как он вышел за пределы МКС.

Пустота исчезает.

Через несколько лет человечество приступает к освоению Земли-2.

За пределами пространства-времени: Добро пожаловать в фазовое пространство

Аманда Гефтер

Скрывается ли какой-то более глубокий уровень реальности?

(Изображение: Люк Брукс)

Теория реальности за пределами вселенной Эйнштейна обретает форму – и таинственный космический сигнал может вскоре заполнить пробелы

ЭТОГО НЕ БЫЛО, так давно мы думали, что пространство и время существуют абсолютная и неизменная основа вселенной. Затем появился Альберт Эйнштейн, который показал, что разные наблюдатели могут расходиться во мнениях относительно длины объектов и времени событий. Его теория относительности объединила пространство и время в единое целое – пространство-время. Это означало, что наше представление о ткани реальности уже никогда не будет прежним. «Отныне пространство само по себе и время само по себе обречены превращаться в простые тени», — заявил математик Герман Минковский. «Только своего рода союз обоих сохранит независимую реальность».

Но достаточно ли далеко зашла революция Эйнштейна? Физик Ли Смолин из Института теоретической физики «Периметр» в Ватерлоо, Онтарио, Канада, так не думает. Он и трое его коллег стремятся вывести теорию относительности на совершенно новый уровень, и в их поле зрения находится пространство-время. Они говорят, что нам нужно забыть о доме, который Эйнштейн придумал для нас: вместо этого мы живем в месте, называемом фазовым пространством.

Реклама

Если это радикальное утверждение верно, оно может решить тревожный парадокс о черных дырах, который десятилетиями ставил в тупик физиков. Более того, это может направить их на путь к исполнению заветного желания: «теория всего», которая, наконец, объединит общую теорию относительности и квантовую механику.

Так что же такое фазовое пространство? Это любопытный восьмимерный мир, который объединяет наши знакомые четыре измерения пространства и времени и четырехмерный мир, называемый импульсным пространством.

Пространство Импульс не такое уж инопланетное, как может показаться на первый взгляд. Когда вы смотрите на мир вокруг себя, говорит Смолин, вы никогда не наблюдаете пространство или время — вместо этого вы видите энергию и импульс. Например, когда вы смотрите на часы, фотоны отражаются от поверхности и попадают на сетчатку. Определяя энергию и импульс фотонов, ваш мозг реконструирует события в пространстве и времени.

То же самое относится и к физическим экспериментам. Внутри ускорителей частиц физики измеряют энергию и импульс частиц, когда они движутся навстречу друг другу и сталкиваются, а также энергию и импульс вылетающих обломков. Точно так же телескопы измеряют энергию и импульс фотонов, поступающих из дальних уголков Вселенной. «Если исходить из того, что мы наблюдаем, мы живем не в пространстве-времени», — говорит Смолин. «Мы живем в импульсном пространстве».

И точно так же, как пространство-время можно изобразить как систему координат со временем на одной оси и пространством — его три измерения, сжатые в одно — на другой оси, то же самое верно и для импульсного пространства. В этом случае энергия находится на одной оси, а импульс, который, как и пространство, имеет три компонента, — на другой (см. схему).

Существуют простые математические преобразования для перевода измерений в этом импульсном пространстве в измерения в пространстве-времени, и общепринятое мнение состоит в том, что импульсное пространство — это просто математический инструмент. В конце концов, Эйнштейн показал, что пространство-время — это истинная арена реальности, на которой разыгрываются драмы космоса.

Смолин и его коллеги не первые, кто задается вопросом, так ли это. Еще в 1938 году немецкий физик Макс Борн заметил, что некоторые основные уравнения квантовой механики остаются неизменными независимо от того, выражены они в координатах пространства-времени или в координатах импульса. Он задавался вопросом, можно ли использовать эту связь для объединения, казалось бы, несовместимых теорий общей теории относительности, которая имеет дело с пространством-временем, и квантовой механики, частицы которой обладают импульсом и энергией. Возможно, это могло бы дать ключ к долгожданной теории квантовой гравитации.

Идея Борна о том, что пространство-время и импульсное пространство должны быть взаимозаменяемыми, — теория, теперь известная как «Взаимность Борна», — имела замечательное последствие: если пространство-время может быть искривлено массами звезд и галактик, как показала теория Эйнштейна, то должно быть возможно искривить и импульсное пространство.

В то время было неясно, какая физическая сущность может искривлять импульсное пространство, а математика, необходимая для реализации такой идеи, еще даже не была изобретена. Итак, Борн так и не осуществил свою мечту о том, чтобы уравнять пространство-время и пространство-импульс.

Здесь Смолин и его коллеги вступают в историю. Вместе с Лораном Фрейделем из Института периметра, Ежи Ковальски-Гликман из Вроцлавского университета в Польше и Джованни Амелино-Камелия из Римского университета Ла Сапиенца в Италии Смолин исследовал эффекты искривления импульсного пространства.

Квартет взял стандартные математические правила перевода импульсного пространства в пространство-время и применил их к искривленному импульсному пространству. То, что они обнаружили, шокирует: наблюдатели, живущие в искривленном импульсном пространстве, больше не будут соглашаться с измерениями, сделанными в едином пространстве-времени. Это полностью противоречит теории относительности Эйнштейна. Он показал, что, хотя пространство и время относительны, пространство-время одинаково для всех. Однако для наблюдателей в искривленном импульсном пространстве даже пространство-время относительно (см. Диаграмму).

Это несоответствие между измерениями пространства-времени одного наблюдателя и измерениями другого увеличивается с расстоянием или со временем, а это означает, что, хотя пространство-время в непосредственной близости от вас всегда будет четко определено, объекты и события на дальнем расстоянии становятся более нечеткими. «Чем дальше вы находитесь и чем больше энергии задействовано, тем больше кажется, что событие распространяется в пространстве-времени», — говорит Смолин.

Например, если вы находитесь в 10 миллиардах световых лет от сверхновой и энергия ее света составляет около 10 гигаэлектронвольт, то ваше измерение ее местоположения в пространстве-времени будет отличаться от измерения местного наблюдателя на световую секунду. Это может показаться не таким уж большим, но это составляет 300 000 километров. Ни один из вас не ошибется — просто местоположения в пространстве-времени относительны, явление, которое исследователи назвали «относительной локальностью».

Относительная местность сильно ударит по нашему представлению о реальности. Если пространство-время больше не является неизменным фоном вселенной, с которым могут согласиться все наблюдатели, в каком смысле его можно считать истинной тканью реальности?

Относительная локализация наносит огромный удар по нашему пониманию природы реальности

Это вопрос, над которым еще предстоит разобраться, но у относительной локализации есть и свои преимущества. Во-первых, это может пролить свет на упорную загадку, известную как парадокс потери информации черной дырой. В 19В 70-х годах Стивен Хокинг обнаружил, что черные дыры излучают свою массу, в конечном итоге испаряются и полностью исчезают. Это поставило интригующий вопрос: Что происходит со всем, что попало в черную дыру?

Теория относительности не позволяет всему, что падает в черную дыру, вырваться наружу, потому что для этого оно должно двигаться со скоростью, превышающей скорость света — космический предел скорости, который строго соблюдается. Но квантовая механика навязывает свой собственный строгий закон: вещи, а точнее информация, которую они содержат, не могут просто исчезнуть из реальности. Испарение черной дыры поставило физиков между молотом и наковальней.

По словам Смолина, положение спасает относительная локализация. Допустим, вы были достаточно терпеливы, чтобы ждать, пока черная дыра испарится, а этот процесс может занять миллиарды лет. Как только он исчезнет, ​​вы можете спросить, что случилось, скажем, со слоном, который когда-то поддался его гравитационной хватке. Но если вы оглянетесь назад на то время, когда, как вы думали, слон упал в черную дыру, вы обнаружите, что места в пространстве-времени стали настолько нечеткими и неопределенными, что уже невозможно сказать, действительно ли слон упал в черную дыру. или чуть не пропустил. Парадокс потери информации растворяется.

Невозможно сказать, действительно ли слон упал в черную дыру или едва не попал в нее

Остаются большие вопросы. Например, как мы можем узнать, действительно ли импульсное пространство искривлено? Чтобы найти ответ, команда предложила несколько экспериментов.

Одна из идей состоит в том, чтобы посмотреть на свет, приходящий на Землю от далеких гамма-всплесков. Если импульсное пространство искривлено особым образом, который математики называют «неметрическим», то высокоэнергетический фотон в гамма-всплеске должен попасть в наш телескоп немного позже, чем фотон с более низкой энергией из того же всплеска. , несмотря на то, что они испускаются одновременно.

Именно это явление уже наблюдалось, начиная с некоторых необычных наблюдений, сделанных телескопом на Канарских островах в 2005 г. ( New Scientist , 15 августа 2009 г., стр. 29). С тех пор этот эффект был подтвержден космическим гамма-телескопом НАСА «Ферми», который собирал свет от космических взрывов с момента его запуска в 2008 году. энергия — фотоны с высокой энергией прибывают позже, чем фотоны с низкой энергией», — говорит Амелино-Камелия.

Тем не менее, он еще не глотнул шампанского. Неясно, являются ли наблюдаемые задержки истинными сигнатурами искривленного импульсного пространства или же они сводятся к «неизвестным свойствам самих взрывов», как выразился Амелино-Камелия. Расчеты гамма-всплесков идеализируют взрывы как мгновенные, но на самом деле они длятся несколько секунд. Хотя нет очевидных причин так думать, возможно, что всплески происходят таким образом, что они испускают фотоны с более низкой энергией на секунду или две раньше, чем фотоны с более высокой энергией, что объясняет наблюдаемые задержки.

Чтобы отделить свойства взрывов от свойств относительной местности, нам нужна большая выборка гамма-всплесков, происходящих на различных известных расстояниях (arxiv.org/abs/1103.5626). Если задержка является свойством взрыва, то ее длина не будет зависеть от того, насколько далеко от нашего телескопа находится взрыв; если это признак относительной местности, то так и будет. Амелино-Камелия и остальные члены команды Смолина теперь с нетерпением ждут новых данных от Ферми.

Однако на этом вопросы не заканчиваются. Даже если наблюдения Ферми подтвердят, что импульсное пространство искривлено, они все равно не скажут нам, что вызывает искривление. В общей теории относительности именно импульс и энергия в форме массы искажают пространство-время. В мире, в котором импульсное пространство является фундаментальным, могут ли пространство и время как-то отвечать за искривление импульсного пространства?

Работа Шана Маджида, физика-математика из Лондонского университета королевы Марии, может содержать некоторые подсказки. В 1990-х он показал, что искривленное импульсное пространство эквивалентно тому, что известно как некоммутативное пространство-время. В знакомом пространстве-времени координаты коммутируют — то есть, если мы хотим достичь точки с координатами ( x , y ), не имеет значения, делаем ли мы x шагов вправо, а затем y шагов вперёд, или если пройдём у шагов вперед, затем x шагов вправо. Но математики могут построить пространство-время, в котором этот порядок больше не соблюдается, оставив пространство-время с присущей ему нечеткостью.

В каком-то смысле такая нечеткость — это именно то, чего можно ожидать, когда квантовые эффекты возьмут верх. Что отличает квантовую механику от обычной механики, так это принцип неопределенности Гейзенберга: когда вы фиксируете импульс частицы — измеряя его, например, — тогда ее положение становится совершенно неопределенным, и наоборот. Порядок, в котором вы измеряете положение и импульс, определяет их значения; другими словами, эти свойства не коммутируют. Это, говорит Маджид, подразумевает, что искривленное импульсное пространство — это просто квантовое пространство-время в другом обличье.

Более того, Маджид подозревает, что эта взаимосвязь между кривизной и квантовой неопределенностью работает двумя способами: искривление пространства-времени — проявление гравитации в теории относительности Эйнштейна — подразумевает, что импульсное пространство также является квантовым. Модель Смолина и его коллег еще не включает гравитацию, но как только она это сделает, говорит Маджид, наблюдатели также не согласятся с измерениями в импульсном пространстве. Итак, если и пространство-время, и импульсное пространство относительны, то где же находится объективная реальность? Какова истинная ткань реальности?

Если пространство-время Эйнштейна больше не является чем-то, с чем согласны все наблюдатели, является ли оно истинной тканью реальности?

Предчувствие Смолина состоит в том, что мы окажемся в месте, где встречаются пространство-время и импульсное пространство: восьмимерное фазовое пространство, которое представляет все возможные значения положения, времени, энергии и импульса. В теории относительности то, что один наблюдатель рассматривает как пространство, другой рассматривает как время и наоборот, потому что в конечном счете они являются двумя сторонами одной медали — единого пространства-времени. Точно так же в представлении Смолина о квантовой гравитации то, что один наблюдатель видит как пространство-время, другой видит как импульсное пространство, и они объединены в многомерном фазовом пространстве, абсолютном и инвариантном для всех наблюдателей. Когда теория относительности поднимется еще на один уровень, она попрощается и с пространством-временем, и с импульсным пространством, и поприветствует фазовое пространство.

«Давно было очевидно, что разделение между пространством-временем и энергией-импульсом вводит в заблуждение при работе с квантовой гравитацией», — говорит физик Жоао Магейхо из Имперского колледжа Лондона. В обычной физике достаточно легко рассматривать пространство-время и импульсное пространство как отдельные вещи, объясняет он, «но для квантовой гравитации может потребоваться их полное запутывание». Как только мы выясним, как кусочки головоломки пространства-времени и импульсного пространства сочетаются друг с другом, мечта Борна, наконец, осуществится, и истинные леса реальности будут раскрыты.

  • Принцип относительной локализации Джованни Амелино-Камелия и др. (arxiv.org/abs/1101.0931)

Еще по этим темам:

  • космология

Что находится за пределами Вселенной? — Universe Today

Несколько сотен эпизодов назад я ответил на вопрос: «Во что расширяется Вселенная?» Суть ответа в том, что Вселенная, как мы ее понимаем, на самом деле ни во что не расширяется.

Если вы идете в любом направлении достаточно долго, вы просто возвращаетесь в исходную точку. По мере того, как Вселенная расширяется, это путешествие занимает больше времени, но все равно ничего не происходит.

Итак, мне нужно пометить этот ответ звездочкой, и тогда, когда вы прочитаете мелкий шрифт, там будет написано что-то вроде «если только мы не живем в мультивселенной».

Одна из очень интересных и определенно выходных идей заключается в том, что наш космос на самом деле всего лишь одна вселенная в огромной мультивселенной. Каждая вселенная подобна мыльному пузырю, погруженному в космическую пустоту мультивселенной, которая расширяется после своего Большого Взрыва.

Наша вселенная на самом деле может быть частью более крупной мультивселенной. Фото: Джим Мисти (обсерватория Мисти-Маунтин)

И в каждой из этих вселенных законы физики совершенно разные. На самом деле во Вселенной существует множество физических констант, таких как сила гравитации или сила связи атомов. Для каждой из этих базовых констант законы физики как бы случайным образом бросили кости и придумали нашу Вселенную — место, которое почти, но не полностью враждебно жизни.

Итак, представьте, что все эти разные пузырьковые вселенные появляются в этой огромной космической пене мультивселенной, и законы физики другие. Может быть, в другой вселенной сила гравитации отталкивающая, или зеленая, или порождает единорогов.

В подавляющем большинстве этих вселенных не могла возникнуть жизнь, но бросайте кости бесконечное количество раз, и в конце концов вы получите условия для жизни.

Любая форма жизни, способная воспринимать Вселенную, должна была эволюционировать во вселенную, пригодную для жизни.

Конечно, это звучит как псевдонаучная чепуха, и вы ожидаете, что дальше я буду говорить о чакрах, астрологии и направлении духа Большой Ноги.

Однако, подождите секунду, это может оказаться наукой. Если бы эти пузыри-вселенные оказались достаточно близко друг к другу, они могли бы тереться друг о друга, взаимодействовать таким образом, который можно было бы обнаружить изнутри Вселенной.

Другими словами, мы могли бы посмотреть в космос и увидеть космический синяк, и знать, что именно там наша вселенная сталкивается с другой.

Астрономы заглядывали в космос в поисках признаков того, что наша Вселенная взаимодействует с другими вселенными? Действительно, они нашли, и они нашли что-то действительно странное.

Космическое микроволновое фоновое излучение, усиленное для выявления аномалий. Предоставлено: ESA и Planck Collaboration

При изучении космического микроволнового фонового излучения, оставшегося после Большого взрыва, астрономы обнаружили колебания температуры. Эти разные температуры, или анизотропии, являются областями, где различные плотности материи в ранней Вселенной были увеличены до огромных масштабов в результате продолжающегося расширения.

Хотя большинство этих различий в температуре объясняются текущими космологическими теориями Вселенной, есть один регион, который бросает вызов этим теориям. Это настолько странно, что исследователи, обнаружившие его, весело назвали его «осью зла» в честь того, что сказал какой-то президент.

В любом случае, есть много идей о том, чем может быть Ось Зла. Серьезно, каждое из них более разумно и более вероятно, чем то, что я собираюсь сказать.

Но одна действительно захватывающая идея заключается в том, что мы видим область, в которой наша Вселенная сталкивается с другой вселенной, нарушая законы физики друг друга.

Итак, если это так, и астрономы наблюдают универсальное взаимодействие, что это значит для бедных инопланетян, которые могут быть перекрыты следующей вселенной?

Мы понятия не имеем, но представьте, что может случиться, когда законы физики из двух совершенно разных вселенных наложатся друг на друга. Каково среднее из 7 и зеленого? Или 26 и мечты о единороге? Что бы это ни было, это не может быть хорошо для инопланетян и их дальнейшего здорового существования.

Но не волнуйтесь, эта область находится в миллиардах световых лет от нас, и, вероятно, это не другая вселенная, нам просто нужны более качественные наблюдения.

Мы очень подробно рассмотрели эту тему в эпизоде ​​408 Astronomy Cast, поэтому, если вы хотите услышать больше от доктора Памелы Гей, нажмите здесь и посмотрите шоу. Вам особенно понравится наблюдать за тем, как я собираю осколки своего мозга, когда я пытаюсь обдумать эту умопомрачительную концепцию.

Подкаст (аудио): Скачать (Продолжительность: 5:33 — 2,4 МБ)

Подписаться: Apple Podcasts |

Подкаст (видео): Скачать (Продолжительность: 5:48 — 75,8 МБ)

Подписаться: Apple Podcasts |

Нравится:

Нравится Загрузка…

Как далеко до края Вселенной?

Пабло Карлос Будасси (Unmismoobjetivo Wikimedia Commons)

Если бы вы отправились так далеко в космос, как только можете себе представить, с чем бы вы столкнулись? Будет ли предел тому, как далеко вы можете зайти, или вы сможете путешествовать на безграничное расстояние? Вернетесь ли вы в конечном итоге к исходной точке или продолжите путешествовать по пространству, с которым никогда раньше не сталкивались? Другими словами, есть ли у Вселенной край, и если да, то где он?

Хотите верьте, хотите нет, но на этот вопрос можно ответить тремя разными способами, и каждый из них дает свой ответ. Если подумать, как далеко вы могли бы зайти, если бы вы:

  • улетели сегодня на сколь угодно мощной ракете,
  • учитывал все, что могло когда-либо связаться с нами или с кем мы могли связаться с начала горячего Большого Взрыва,
  • или использовали только свое воображение, чтобы получить доступ ко всей Вселенной, в том числе за пределами того, что когда-либо будет доступно для наблюдения,

можно понять, как далеко до края. В каждом случае ответ интересен.

ReunMedia / Storyblocks

Важно помнить, что пространство — это не то, что мы обычно представляем себе. Обычно мы думаем о пространстве как о системе координат — трехмерной сетке, — где кратчайшее расстояние между двумя точками — прямая линия, а расстояния не меняются со временем.

Но оба этих допущения, которые так хороши в нашей повседневной жизни, терпят крах, когда мы начинаем рассматривать Вселенную большего масштаба за пределами нашей собственной планеты. Во-первых, представление о том, что кратчайшее расстояние между двумя точками — это прямая линия, разваливается, как только вы начинаете вводить в свою Вселенную массы и энергетические кванты. Поскольку пространство-время подвержено искривлению, причиной которого является присутствие материи и энергии, кратчайшее расстояние между двумя точками неотъемлемо зависит от формы Вселенной между этими точками.

Кристофер Витале из Networkologies and the Pratt Institute

Кроме того, сама ткань пространства-времени не остается неизменной во времени. Во Вселенной, наполненной материей и энергией, статическая, неизменная Вселенная (где расстояния между точками остаются неизменными с течением времени) по своей природе нестабильна; Вселенная должна развиваться либо расширяясь, либо сжимаясь. Если общая теория относительности Эйнштейна верна, это обязательно.

С точки зрения наблюдений доказательства того, что наша Вселенная расширяется, неопровержимы: впечатляющее подтверждение предсказаний Эйнштейна. Но это влечет за собой ряд последствий для объектов, разделенных космическими расстояниями, в том числе то, что расстояние между ними со временем увеличивается. Сегодня самые далекие объекты, которые мы можем видеть, находятся на расстоянии более 30 миллиардов световых лет, несмотря на то, что с момента Большого взрыва прошло всего 13,8 миллиарда лет.

Ларри Макниш из RASC Calgary Center

Когда мы измерим, насколько различные объекты далеки от их физических и световых свойств — наряду с величиной смещения их света в результате расширения Вселенной — мы сможем понять, что Вселенная состоит из. Наш космический коктейль на данный момент состоит из:

  • 0,01% излучения в виде фотонов,
  • 0,1% нейтрино, неуловимая частица с малой массой, почти такая же многочисленная, как фотоны,
  • 4,9% нормального вещества, состоящего в основном из того же вещества, что и мы: протоны, нейтроны и электроны,
  • 27% темной материи, неизвестное вещество, которое притягивается, но не излучает и не поглощает свет,
  • и 68% темной энергии, то есть энергии, присущей пространству, которая заставляет удаленные объекты ускоряться при их удалении от нас.

Объединив эти эффекты вместе, вы получите уникальное и недвусмысленное предсказание того, как далеко в прошлом и настоящем находится край наблюдаемой Вселенной.

Э. Сигел

Это большое дело! Большинство людей предполагают, что если Вселенная существует уже 13,8 миллиарда лет с момента Большого взрыва, то предел того, насколько далеко мы можем видеть, будет 13,8 миллиарда световых лет, но это не совсем так.

Только если бы Вселенная была статична и не расширялась, это было бы правдой, но факт таков: чем дальше мы смотрим, тем быстрее удаляются от нас отдаленные объекты. Скорость этого расширения изменяется предсказуемым образом в зависимости от того, что находится во Вселенной, и, в свою очередь, знание того, что находится во Вселенной, и наблюдение за тем, как быстро расширяются объекты, говорит нам, как далеко они находятся. Когда мы соберем все доступные данные вместе, мы придем к уникальному значению для всего вместе, включая расстояние до наблюдаемого космического горизонта: 46,1 миллиарда световых лет.

Фредерик МИШЕЛЬ и Эндрю З. Колвин, комментарии Э. Сигеля

Эта граница, однако, не является «краем» Вселенной в любом общепринятом смысле этого слова. Это вовсе не граница в пространстве; если бы мы оказались в любой другой точке пространства, мы все равно были бы в состоянии обнаруживать и наблюдать все вокруг нас в пределах этой сферы в 46,1 миллиарда световых лет с центром в нас.

Это потому, что этот «край» является границей во времени, а не в пространстве. Этот край представляет собой предел того, что мы можем видеть, потому что скорость света — даже в расширяющейся Вселенной, управляемой общей теорией относительности — 90 249     90 250 позволяет сигналам путешествовать только так далеко за 13,8 миллиардов лет истории Вселенной. Это расстояние превышает 13,8 миллиарда световых лет из-за расширения Вселенной, но оно все же конечно. Однако мы не можем охватить все это.

Э. Сигель, на основе работы пользователей Викисклада Азколвина 429 и Фредерика МИХЕЛЯ

За пределами определенного расстояния мы можем видеть часть света, который уже излучался давным-давно, но никогда не увидим излучаемый свет прямо сейчас: через 13,8 миллиарда лет после Большого взрыва. За пределами определенного расстояния — которое, по моим расчетам, в настоящее время составляет примерно 18 миллиардов световых лет — даже сигнал, движущийся со скоростью света, никогда не достигнет нас.

Точно так же это означает, что если бы мы находились на космическом корабле произвольной мощности, все объекты, находящиеся в настоящее время в радиусе 18 миллиардов световых лет, были бы в конечном счете достижимы для нас, даже если Вселенная продолжала расширяться и эти расстояния продолжал увеличиваться. Однако объекты за пределами этого никогда не будут доступны. Даже по мере того, как мы преодолевали все большие и большие расстояния, они удалялись быстрее, чем мы когда-либо могли путешествовать, не позволяя нам посещать их всю вечность. Уже, 94% всех галактик в наблюдаемой Вселенной находятся за пределами нашей вечной досягаемости.

НАСА, ЕКА, Р. Виндхорст, С. Коэн и М. Мечтли (ASU), Р. О’Коннелл (УФ-А), П. Маккарти (Обсерватория Карнеги), Н. Хати (Калифорнийский университет в Риверсайде), Р. Райан (Калифорнийский университет в Дэвисе) и Х. Ян (tOSU)

И все же есть еще одна «крайность», которую мы могли бы рассмотреть: за пределами того, что мы можем наблюдать сегодня, или даже того, что мы потенциально можем наблюдать сколь угодно далеко в будущем, если мы повернем наши теоретические часы к бесконечность. Мы можем рассмотреть, насколько велика вся Вселенная — ненаблюдаемая Вселенная — и складывается ли она сама в себя или нет.

Способ, которым мы можем ответить на этот вопрос, основан на экстраполяции того, что мы наблюдаем, когда пытаемся измерить пространственную кривизну Вселенной: степень искривления пространства в самом большом масштабе, который мы можем наблюдать. Если Вселенная имеет положительную кривизну, параллельные линии будут сходиться, а сумма трех углов треугольника будет больше 180 градусов. Если Вселенная имеет отрицательную кривизну, параллельные линии будут расходиться, а сумма трех углов треугольника будет меньше 180 градусов. А если Вселенная плоская, то параллельные линии останутся параллельными, а все треугольники будут содержать ровно 180 градусов.

Научная группа НАСА / WMAP

Для этого мы берем самые отдаленные сигналы из всех, такие как свет, оставшийся после Большого взрыва, и подробно изучаем, как формируются колебания. Если Вселенная искривлена ​​либо в положительном, либо в отрицательном направлении, наблюдаемые нами флуктуационные модели будут искажаться, проявляясь либо в больших, либо в меньших угловых масштабах, в отличие от плоской Вселенной.

Когда мы берем наилучшие доступные данные, которые получены как из флуктуаций космического микроволнового фона, так и из деталей того, как галактики группируются вместе в больших масштабах на различных расстояниях, мы приходим к неизбежному выводу: Вселенная неотличима от идеального пространственного плоскостность. Если она искривлена, то на уровне не более 0,4%, а это означает, что если Вселенная искривлена ​​как гиперсфера, то ее радиус как минимум в ~250 раз больше той части, которую мы наблюдаем.

Smoot Cosmology Group / LBL

Если вы определяете край Вселенной как самый дальний объект, которого мы могли бы достичь, если бы начали свое путешествие немедленно, то наш нынешний предел — всего лишь расстояние в 18 миллиардов световых лет, охватывающее всего 6% объема нашей наблюдаемой Вселенной. Если вы определяете его как предел того, от кого мы можем наблюдать сигнал — от кого мы можем видеть и кто может видеть нас — тогда граница достигает 46,1 миллиарда световых лет. Но если вы определяете его как пределы ненаблюдаемой Вселенной, то единственным ограничением, которое у нас есть, является ее размер не менее 11 500 миллиардов световых лет, а может быть и больше.

Это не обязательно означает, что Вселенная бесконечна.