Содержание
Откуда во Вселенной взялось золото? Астрономы полагают, причастны чёрные дыры
16 ноября 2021
18:33
Юлия Рудый
Аккреционный диск вещества вокруг чёрной дыры может быть фабрикой тяжёлых элементов.
Иллюстрация с сайта gsi.de.
Модель показывает поперечное сечение аккреционного диска.
Иллюстрация с сайта gsi.de.
Учёные предложили новое объяснение тому, как во Вселенной создаются самые тяжёлые химические элементы.
Учёные предложили новое объяснение тому, как во Вселенной создаются самые тяжёлые химические элементы.
Напомним, что самые первые и самые лёгкие химические элементы (водород и гелий) возникли во Вселенной спустя несколько десятков минут после Большого взрыва. Также в ничтожных количествах образовались литий, бериллий и бор. Все остальные более тяжёлые химические элементы, как считается, возникли в термоядерных топках первых звёзд.
Но существуют и другие космические процессы, которые ответственны за синтез более тяжёлых элементов (железа, никеля и прочих). Например, взрывы звёзд и столкновения нейтронных звёзд.
Недавно учёные из Германии, Бельгии и Японии предложили ещё один механизм, который объясняет появление самых тяжёлых элементов, таких как золото и уран, в окрестностях чёрных дыр.
Используя компьютерное моделирование, исследователи показали, что синтез тяжёлых элементов типичен для некоторых чёрных дыр, вокруг которых вращается вещество, так называемые аккреционные диски.
Это вещество плотное и горячее.
Такая система (чёрная дыра плюс аккреционный диск близ неё) образуется как после слияния двух массивных нейтронных звёзд, так и после коллапса и последующего взрыва вращающейся светила. Раньше последний процесс именовали коллапсар.
Правда, состав таких аккреционных дисков до сих пор толком не изучен. Особенно астрономов интересует ситуация, когда в ходе образования такой пары получается избыток нейтронов.
К слову, большое количество нейтронов является основным требованием для синтеза более тяжёлых химических элементов. В этом случае происходит быстрый захват этих самых нейтронов (или r-процесс) более лёгкими химическими элементами: «поедая нейтроны» последние становятся толще и больше.
В этом процессе ключевую роль играют ещё одни странные частицы — не имеющие массы нейтрино. Они обеспечивают преобразование между протонами и нейтронами.
Не вдаваясь в детали, поясним, что учёные создали и изучили различные сложные компьютерные модели аккреционных дисков при разных скоростях преобразования нейтронов и протонов.
«В нашем исследовании […] мы обнаружили, что при определённых условиях в [аккреционных] дисках образуется большое количество нейтронов. Решающим фактором является общая масса диска», – объясняет доктор Оливер Джаст (Oliver Just).
Как показали компьютерные модели, оптимальная масса аккреционного диска для обильного производства тяжёлых элементов составляет от 0,01 до 0,1 массы Солнца.
Только проблема в том, что астрономы пока не знают, образуются ли (и как часто) такие аккреционные диски в коллапсарах. Необходимых данных категорически не хватает.
Чтобы подтвердить свои гипотезы, физики планируют использовать ускорители следующего поколения, такие как строящийся центр FAIR. В будущем нужные данные с их помощью можно будет собирать с беспрецедентной точностью.
Статья авторов исследования вышла в издании Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Ранее мы рассказывали о том, как астрономы расшифровали «химический портрет» взорвавшейся звезды и изучили состав и климат «идеальной планеты».
Больше новостей из мира науки вы найдёте в разделе «Наука» на медиаплатформе «Смотрим».
наука
физика
химия
астрономия
Вселенная
новости
Ранее по теме
Астрономы впервые нашли чёрную дыру-невидимку вне Галактики
Новая веха в радиоастрономии: учёные «сфотографировали» главную чёрную дыру Млечного Пути
Российские учёные открыли самую тесную двойную чёрную дыру
Гигантские пузыри в центре Галактики созданы сверхмассивной чёрной дырой
Первая в своём роде: астрономы нашли первую чёрную дыру, блуждающую по Галактике
В соседней галактике найдена уникальная чёрная дыра
Сахаров А.
Д. Научные труды. — 1995 — Электронная библиотека «История Росатома»
Сахаров А. Д. Научные труды. — 1995 — Электронная библиотека «История Росатома»
Главная → Указатель произведений
ЭлектроннаябиблиотекаИстория Росатома
Ничего не найдено.
Загрузка результатов…
Закладки
СуперобложкаОбложкаАвантитулФронтиспис12345678 пустая9101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142434445464748495051525354555657585960616263646566676869707172737475767778798081828384858687888990 пустая919293949596979899100101102103104105106107108109110111112113114115116117118119120121122123124125126127128129130131132133134135136137138139140141142143144145146147148149150151152153154155156157158159160161162163164165166167168169170171172173174175176177178179180181182183184185186187188189190191192193194195196197198199200201202203204205206207208209210211212213214215216217218219220221222223224225226227228229230231232233234235236237238239240241242243244245246247248249250251252253254255256257258259260261262263264265266267268269270271272273274275276277278279280281282283284285286287288289290291292293294295296297298299300301302303304305306307308309310311312313314315316317318319320321322323324325326327328329330331332333334335336337338339340341342343344345346347348349350351352353354355356357358359360361362363364365366367368369370371372373374375376377378379380381382383384385386387388389390391392393394395396397398399400401402403404405406407408409410411412413414415416 пустая417418419420421422423424425426427428429430431432433434435436437438439440441442443444445446447448449450451452453454455456457458459460461462463464465466467468469470471472473474475476477478479480481482483484485486487488489490491492493494495496497498499500501502503504505506507508509510511512513514515516517518519520521522523524525
Увеличить/уменьшить масштаб
По ширине страницы
По высоте страницы
Постранично/Разворот
Поворот страницы
Навигация по документу
Закладки
Поиск в издании
Структура документа
Скопировать текст страницы
(работает в Chrome 42+,
Microsoft Internet Explorer и Mozilla FireFox
c установленным Adobe Flash Player)
Добавить в закладки
Текущие страницы выделены рамкой.
Содержание
СуперобложкаСуперобложка
ОбложкаОбложка
АвантитулАвантитул
ФронтисписФронтиспис
1Титульные листы
3Содержание
6От редколлегии
9I. Бомба
9
Сахаров А. Д.
Из «Воспоминаний»
19II. Теория плазмы и управляемый термоядерный синтез
19
Сахаров А. Д.
Температура возбуждения в плазме газового разряда 24
Сахаров А. Д.
Теория магнитного термоядерного реактора. (Часть II)
41III. Мюонный катализ
41
Сахаров А. Д.
Пассивные мезоны 44
Сахаров А. Д., Зельдович Я. Б.
О реакциях, вызываемых μ-мезонами в водороде
59IV. Физика экстремальных состояний вещества
59
Сахаров А. Д., Зайдель Р. М., Минеев В. Н., Олейник А. Г.
Экспериментальное исследование устойчивости ударных волн и механических свойств вещества при высоких давлениях и температурах 65
Сахаров А. Д., Людаев Р. З., Смирнов Е. Н., Плющев Ю. И., Павловский А. И., Чернышев В. К., Феоктистова Е. А., Жаринов Е. И., Зысин Ю.
А.
Магнитная кумуляция 69
Сахаров А. Д.
Взрывомагнитные генераторы
91V. Теория атомного ядра и элементарных частиц
91
Сахаров А. Д.
Генерация жесткой компоненты космических лучей 106
Сахаров А. Д.
Влияние рассеяния на интенсивность пучка в синхротроне 111
Сахаров А. Д.
Взаимодействие электрона и позитрона при рождении пар 118
Сахаров А. Д., Зельдович Я. Б.
Кварковая структура и массы сильновзаимодействующих частиц 132
Сахаров А. Д.
Массовая формула для мезонов и барионов с учетом шарма 135
Сахаров А. Д.
Массовая формула для мезонов и барионов 139
Сахаров А. Д.
Оценка постоянной взаимодействия кварков с глюонным полем 150
Сахаров А. Д.
Топологическая структура элементарных зарядов и СРТ-симметрия
155VI. Теория индуцированной гравитации
155
Сахаров А. Д.
Вакуумные квантовые флуктуации в искривленном пространстве и теория гравитации 157
Сахаров А. Д.
Вакуумные квантовые флуктуации в искривленном пространстве и теория гравитации (препринт ИПМ) 163
Сахаров А.
Д.
Спектральная плотность собственных значений волнового уравнения и поляризация вакуума 194
Сахаров А. Д.
О скалярно-тензорной теории гравитации
197VII. Космология
197
Сахаров А. Д.
Начальная стадия расширения Вселенной и возникновение неоднородности распределения вещества 216
Сахаров А. Д.
О максимальной температуре теплового излучения 219
Сахаров А. Д.
Нарушение СР-инвариантности, С-асимметрия и барионная асимметрия Вселенной 222
Сахаров А. Д.
Кварк-мюонные токи и нарушение CP-инвариантности 225
Сахаров А. Д.
Антикварки во Вселенной 235
Сахаров А. Д.
Барионная асимметрия Вселенной 247
Сахаров А. Д.
Барионная асимметрия Вселенной 269
Сахаров А. Д.
Многолистная модель Вселенной 276
Сахаров А. Д.
Космологические модели Вселенной с поворотом стрелы времени 283
Сахаров А. Д.
Многолистные модели Вселенной 299
Сахаров А. Д.
Космологические переходы с изменением сигнатуры метрики 314
Сахаров А. Д.
Испарение черных мини-дыр и физика высоких энергий 320
Сахаров А.
Д.
Космомикрофизика — междисциплинарная проблема
325VIII. Радиоактивная опасность
325
Сахаров А. Д.
Радиоактивный углерод ядерных взрывов и непороговые биологические эффекты 334
Сахаров А. Д.
О радиоактивной опасности ядерных испытаний
341IX. Ядерная энергетика, сейсмология, экология
341
Сахаров А. Д.
Ядерная энергетика и свобода Запада 345
Сахаров А. Д.
Письмо президенту АН СССР академику Г. И. Марчуку 355
Сахаров А. Д.
Выступление на общем собрании АН СССР по вопросам экологии 29 декабря 1988 г.
361X. Научно-популярные и футурологические публикации
361
Сахаров А. Д.
Самая высокая температура 362
Сахаров А. Д.
Симметрия Вселенной 376
Сахаров А. Д.
Наука будущего (прогноз перспектив развития науки) 384
Сахаров А. Д.
Существует ли элементарная длина? 397
Сахаров А. Д.
Предисловие к книге Вл. Карцева «Трактат о притяжении или история геркулесова камня-магнита…» 399
Сахаров А. Д.
Из анкеты CETI 400
Сахаров А.
Д.
Мир через полвека 409
Сахаров А. Д.
Рецензия на книгу Ф. Дайсона «Тревожа Вселенную» 412
Сахаров А. Д.
Послесловие к статье Я. Б. Зельдовича «Возможно ли образование Вселенной «из ничего»?»
417XI. Персоналии, письма
417
Сахаров А. Д.
Черновики писем Дж. А. Уилеру 419
Сахаров А. Д.
Памяти Игоря Евгеньевича Тамма 421
Сахаров А. Д.
Письмо Я. Б. Зельдовичу 425
Сахаров А. Д.
О Якове Борисовиче Зельдовиче
427Приложения
427
Сахаров А. Д.
Теория ядерных переходов типа 0 → 0
474Стенограмма заседания ученого совета Физического института АН СССР от 3 ноября 1947 г.
485
Далитц Р. Г.
Кандидатская диссертация А. Д. Сахарова 500
Сахаров А. Д.
О целесообразности использования в вычислительной технике троичной системы счисления с минус-цифрой
501Любительские и учебные задачи А. Д. Сахарова
501
Сахаров А. Д.
Любительские задачи 512
Сахаров А. Д.
Учебные задачи
519Библиография
519Научные, научно-популярные работы А.
Д. Сахарова, а также некоторые его статьи и выступления по энергетике и экологии
525Концевая страница
Обращаясь к сайту «История Росатома — Электронная библиотека»,
я соглашаюсь с условиями использования представленных там материалов.
Правила сайта (далее – Правила)
- Общие положения
- Настоящие правила определяют порядок и условия использования материалов, размещенных на сайте www.biblioatom.ru (далее именуется Сайт), а также правила использования материалов Сайтом и порядок
взаимодействия с Администрацией Сайта. - Любые материалы, размещенные на Сайте, являются объектами интеллектуальной собственности (объектами авторского права или смежных прав, а также прав на средства индивидуализации). Права Администрации
Сайта на указанные материалы охраняются законодательством о правах на результаты интеллектуальной деятельности. - Использование материалов, размещенных на Сайте, допускается только с письменного согласия Администрации Сайта или иного правообладателя, прямо указанного на конкретном материале, размещенном на
Сайте, или в непосредственной близости от указанного материала.
- Права на использование и разрешение использования материалов, размещенных на Сайте, принадлежащих иным правообладателям, нежели Администрация Сайта, допускается с разрешения таких правообладателей
или в соответствии с условиями, установленными такими правообладателями. Никакое из положений настоящих Правил не дает прав третьим лицам на использование материалов правообладателей, прямо указанных на
конкретном материале, размещенном на Сайте, или в непосредственной близости от указанного материала. - Настоящие Правила распространяют свое действие на следующих пользователей: информационные агентства, электронные и печатные средства массовой информации, любые физические и юридические лица, а также
индивидуальные предприниматели (далее — «Пользователи»).
- Настоящие правила определяют порядок и условия использования материалов, размещенных на сайте www.biblioatom.ru (далее именуется Сайт), а также правила использования материалов Сайтом и порядок
- Использование материалов. Виды использования
- Под использованием материалов Сайта понимается воспроизведение, распространение, публичный показ, сообщение в эфир, сообщение по кабелю, перевод, переработка, доведение до всеобщего сведения и иные
способы использования, предусмотренные действующим законодательством Российской Федерации.
- Использование материалов Сайта без получения разрешения от Администрации Сайта не допустимо.
- Внесение каких-либо изменений и/или дополнений в материалы Сайта запрещено.
- Использование материалов Сайта осуществляется на основании договоров с Администрацией Сайта, заключенных в письменной форме, или на основании письменного разрешения, выданного Администрацией Сайта.
- Запрещается любое использование (бездоговорное/без разрешения) фото-, графических, видео-, аудио- и иных материалов, размещенных на Сайте, принадлежащих Администрации Сайта и иным правообладателям
(третьим лицам). - Стоимость использования каждого конкретного материала или выдача разрешения на его использование согласуется Пользователем и Администрацией Сайта в каждом конкретном случае.
- В случае необходимости использования материалов Сайта, права на которые принадлежат третьим лицам (иным правообладателям, нежели Администрация Сайта, о чем прямо указано на таких материалах либо в
непосредственной близости от них), Пользователи обязаны обращаться к правообладателям таких материалов для получения разрешения на использование материалов.
- Под использованием материалов Сайта понимается воспроизведение, распространение, публичный показ, сообщение в эфир, сообщение по кабелю, перевод, переработка, доведение до всеобщего сведения и иные
- Обязанности Пользователей при использовании материалов Сайта
- 3.1. При использовании материалов Сайта в любых целях при наличии разрешения Администрации Сайта, ссылка на Сайт обязательна и осуществляется в следующем виде:
- в печатных изданиях или в иных формах на материальных носителях Пользователи обязаны в каждом случае использования материалов указать источник – электронная библиотека «История Росатома»
(www.biblioatom.ru) - в интернете или иных формах использования в электронном виде не на материальных носителях, Пользователи в каждом случае использования материалов обязаны разместить гиперссылку на Сайт —
электронная
библиотека «История Росатома» (www.biblioatom.ru), гиперссылка должна являться активной и прямой, при нажатии на которую Пользователь переходит на конкретную страницу Сайта, с которой заимствован
материал.
- Ссылка на источник или гиперссылка, указанные в пп. 3.1.1 и 3.1.2. настоящих Правил, должны быть помещены Пользователем в начале используемого текстового материала, а также непосредственно
под используемым аудио-, видео-, фотоматериалом, графическим материалом Администрации Сайта.
- в печатных изданиях или в иных формах на материальных носителях Пользователи обязаны в каждом случае использования материалов указать источник – электронная библиотека «История Росатома»
- Размеры шрифта ссылки на источник или гиперссылки не должны быть меньше размера шрифта текста, в котором используются материалы Сайта, либо размера шрифта текста Пользователя, сопровождающего аудио-,
видео-, фотоматериалы и графические материалы Сайта, а также цвет ссылки должен быть идентичен цветам ссылок на Сайте и должен быть видимым Пользователю. - Использование материалов с Сайта, полученных из вторичных источников (от иных правообладателей, нежели Администрация Сайта, о чем прямо указано на таких материалах либо в непосредственной близости от
них), возможно только со ссылкой на эти источники и, в случае необходимости, установленной такими источниками (правообладателями), — с их разрешения.
- Не допускается переработка оригинального материала (произведения), взятого с Сайта, в том числе сокращение материала, иная его переработка, в том числе приводящая к искажению его смысла.
- 3.1. При использовании материалов Сайта в любых целях при наличии разрешения Администрации Сайта, ссылка на Сайт обязательна и осуществляется в следующем виде:
- Права на материалы третьих лиц, урегулирование претензий
- Материалы, права на которые принадлежат третьим лицам, размещенные на Сайте, размещены либо с разрешения правообладателя, полученного Администрацией Сайта, либо, в случае, если таковое использование
прямо не запрещено правообладателем, в соответствии с Законодательством РФ в информационных целях с обязательным указанием имени автора, материал которого используется, и источника заимствования. - В случае, если в обозначении авторства материалов в соответствии с п. 4.1. настоящих Правил содержится ошибка, или в случае использования материала с предполагаемым или реальным нарушением прав
третьих лиц, или в иных спорных случаях использования объектов интеллектуальной собственности, размещенных на Сайте, в том числе в случае, когда права третьего лица тем или иным образом нарушаются с
использованием Сайта, применяется следующая схема урегулирования претензий третьих лиц к Администрации Сайта:- в адрес Администрации Сайта по электронной почте на адрес info@biblioatom. ru направляется претензия, содержащая информацию об объекте интеллектуальной собственности, права на который
принадлежат
заявителю и который используется незаконно посредством Сайта или с нарушением правил использования, или иным образом права заявителя как обладателя исключительного права на объект интеллектуальной
собственности, размещенный на Сайте, нарушены посредством Сайта, с приложением документов, подтверждающих правомочия заявителя, данные о правообладателе и копия доверенности на действия от лица
правообладателя, если лицо, направляющее претензию, не является руководителем компании правообладателя или непосредственно физическим лицом — правообладателем. В претензии также указывается адрес
страницы
Сайта, которая содержит данные, нарушающие права, и излагается полное описание сути нарушения прав; - Администрация Сайта обязуется рассмотреть надлежаще оформленную претензию в срок не менее 5 (пяти) рабочих дней с даты ее получения по электронной почте. Администрация Сайта обязуется
уведомить
заявителя о результатах рассмотрения его заявления (претензии) посредством отправки письма по электронной почте на адрес, указанный заявителем, а также направить ответ в письменном виде на адрес,
указанный заявителем (в случае неуказания такового адреса отправки, обязательство по предоставлению письменного ответа на претензию с Администрации Сайта снимается). В том числе, Администрация
Сайта
вправе запросить дополнительные документы, свидетельства, данные, подтверждающие законность предъявляемой претензии. В случае признания претензии правомерной, Администрация Сайта примет все
возможные
меры, необходимые для прекращения нарушения прав заявителя и урегулирования претензии; - Администрация Сайта в любом случае предпринимает все возможные меры к скорейшему удовлетворению обоснованных претензий третьих лиц и стремиться к максимально скорому урегулированию всех
спорных
вопросов.
- в адрес Администрации Сайта по электронной почте на адрес info@biblioatom.
- Материалы, права на которые принадлежат третьим лицам, размещенные на Сайте, размещены либо с разрешения правообладателя, полученного Администрацией Сайта, либо, в случае, если таковое использование
- Прочие условия
- Администрация Сайта оставляет за собой право изменять настоящие Правила в одностороннем порядке в любое время без уведомления Пользователей. Любые изменения будут размещены на Сайте. Изменения
вступают в силу с момента их опубликования на Сайте. - По всем вопросам использования материалов Сайта Пользователи могут обращаться к Администрации Сайта по следующим координатам: [email protected]
- Во всем, что не урегулировано настоящими Правилами в отношении вопросов использования материалов на Сайте, стороны руководствуются положениями Законодательства РФ.
- Администрация Сайта оставляет за собой право изменять настоящие Правила в одностороннем порядке в любое время без уведомления Пользователей. Любые изменения будут размещены на Сайте. Изменения
ru направляется претензия, содержащая информацию об объекте интеллектуальной собственности, права на который
Администрация Сайта обязуется
СогласенНе согласен
|
Страница 7 из 9
Примечание 4. По всей видимости, указанное выше курсивом – внутреннее свойство данной физической системы, называемой нами наш материальный мир (Вселенная).
Это утверждение основано на том обстоятельстве, что не видно внутренних механизмов, позволяющих Вселенной выйти из состояния сингулярности, если бы оно возникло.
Не исключено, что именно от степени приближения к нулю физических параметров Вселенной на завершающем этапе её угасания (коллапса) в эпоху «исчезновения потока локального времени» и зависят численные значения мировых констант, появляющихся в момент «Большого взрыва». Cостояние сингулярности Вселенной есть отправная точка, исходный базис, предел, который Природа никогда не достигает.
Коллапс Вселенной доходит до такого состояния, когда все её физические параметры близки к нулю:
E = 0 + 0E
R = 0 + 0R (11)
m= 0 + 0m и т. д.
E, R, m-условные обозначения энергии, пространства, вещества,
0E, 0R, 0m- «малые» величины, отличные от нуля.
Возможно, для каждого коллапса Вселенной (τ1, τ3, τ5и т. д. – Рис. 2) – это фиксированные величины, по достижении которых и происходит «Большой взрыв». При этом необходимо отметить, что величины эти, по всей видимости, всегда разные, что и определяет разную (возможно более совершенную) структуру и разные физические свойства каждого из этапов (стадий) развития Вселенной. (Здесь этап (стадия) развития Вселенной: от «Большого взрыва» до коллапса, то есть промежуток абсолютного времени от τ1 до τ3, отτ3доτ5и т.
В Природе на очень глубоком уровне, видимо, действует механизм формирования Вселенной следующей стадии развития (примечание 8), и говорить о численных значениях этих «малых» величин пока не представляется возможным. Нам известен один из результатов этого механизма: наблюдаемая Вселенная. Указанные «малые» величины являются базисными данными для развития Вселенной следующего этапа, они – основа для формирования мировых констант (примечание 6). Но это не случайные числа, поскольку смысл всего процесса, на мой взгляд – в совершенствованииокружающей действительности.
Примечание 5. Ввиду изложенного выше – как вариант развития событий — имеется одно соображение физического характера, которое, возможно, позволяет объяснить причину реализации в Природе соотношений (11), то есть недопущения Природой сингулярного состояния Вселенной. А именно: из самых общих положений можно утверждать, что Вселенная как целое вращается, равно как и все её элементы. При коллапсе Вселенной в эпоху «исчезновения потока локального времени» масса-энергия Вселенной уменьшается, поскольку гравитационное сжатие происходит за счет энергии, накопленной Вселенной за все время своего существования (приток энергии в соответствии с (6) при Δt = > < Δt > практически отсутствует). Скорость же её вращения при этом увеличивается вследствие действия закона сохранения момента количества движения.
Примечание 6. Вне всякого сомнения, существуют фундаментальные мировые константы, числовые значения которых не меняются (примечание 8) при формировании очередного этапа развития Вселенной, они являются своего рода связующими элементами, обеспечивающими преемственность этих этапов (возможно, одной из таких фундаментальных констант является скорость света).
Примечание 7. Термин «совершенное», применяемый в тексте, следует понимать не как «лучшее» (природа не в состоянии оценивать и делить свои элементы на «лучшие» и «худшие»), а как «другое», «изменённое». Иначе говоря, в процессе развития Вселенной Природой формируются такие физические законы, которые обеспечивают возможность её (Вселенной) существования.
Примечание 8. Отметим, между прочим, что если факт отсутствия эталона времени в нашем материальном мире подтвердится, то можно сделать вывод об отсутствии любых эталонов. Речь идёт не о погрешностях измерений, а об отсутствии принципиальной возможности произвести точное измерение любой величины вследствие непрерывной изменчивости всех элементов нашего материального мира. Возникновение эталона означает прекращение развития Вселенной. В связи с изложенными выше соображениями возникает вопрос о постоянстве «мировых констант» (обстоятельства вынуждают взять этот термин в кавычки).
«ПерваяПредыдущая123456789СледующаяПоследняя» |
Это условие выполняется постольку, поскольку Вселенная существует. Происходит «отскок» от нуля, от сингулярности (когда все параметры материального мира стремятся к нулю). Я не думаю, что в реальности Природой каким-либо способом реализуется этот сценарий. Возможно, Природа обладает внутренним регулятором (примечание 5), определяющим ту минимальную величину физических параметров, до которой доходит состояние угасающей Вселенной и затем вновь начинается её (Вселенной) развитие.
д.). Последнее утверждение основано на следующих соображениях. Каждый из этапов развития Вселенной имеет разную продолжительность. Эта продолжительность определяется свойствами функции Θ (τ). Поэтому в конце каждого из этапов (τ1,τ3,τ5 и т. д.) Вселенная будет находиться в разном физическом состоянии, которое, в свою очередь, определяет разные численные значения вышеуказанных «малых» величин (11).
В использовании этого термина, безусловно, сказывается антропоцентризм: пройдя неизмеримое количество этапов развития, Вселенная приняла современный вид. То есть с человеческой точки зрения невозможно принять развитие процессов, происходящих во Вселенной без глубокой внутренней логики, облеченной в форму реализации законов Природы; Вселенная совершенна постольку, поскольку её физические характеристики обеспечивают, помимо всего прочего, и наше существование.
Медленная и неуклонная изменчивость числовых значений «мировых констант» в процессе развития нашего материального мира (Вселенной), возможно, и является тем механизмом формирования Вселенной следующего этапа, о котором говорилось ранее. Впрочем, не исключено, что изменение числовых значений некоторых «мировых констант» вполне может происходить на промежутках абсолютного времени, соответствующих нескольким этапам развития материального мира (примечание 6).Big Freeze, Big Rip или Big Crunch: чем закончится Вселенная?
Pitris/iStock
«Самое точное измерение», когда-либо сделанное недавно, показало, что наша Вселенная расширяется намного быстрее, чем считалось ранее, что ставит под сомнение более ранние предсказания и даже ставит под сомнение общую теорию относительности Эйнштейна.
Точно так же, как Вселенная возникла после Большого Взрыва, астрономы сейчас пытаются изучить это расширение, чтобы предсказать, как Вселенная в конечном итоге закончится.
Скорость этого расширения может в конечном итоге разорвать Вселенную на части, заставив ее закончиться Большим Разрывом. В качестве альтернативы Вселенная может «сжиматься», уменьшаться или распадаться, эффективно обращая вспять Большой взрыв и уничтожая Вселенную в Большом сжатии. Третья теория описывается как «Большое замораживание».
Многие физики-теоретики считают, что Вселенная придет к концу, и это может произойти в любой момент между 2,8 миллиардами лет и 22 миллиардами лет. Некоторые исследователи даже предполагают, что процесс его гибели уже начался.
Так какая судьба ожидает нашу Вселенную?
Расширяющаяся Вселенная
«Долгое время ученые, включая Альберта Эйнштейна, думали, что Вселенная статична и бесконечна, — объяснил Томас Китчинг, преподаватель астрофизики в Университетском колледже Лондона.
«С тех пор наблюдения показали, что он на самом деле расширяется, причем с ускорением. Это означает, что он, должно быть, возник из более компактного состояния, которое мы называем Большим взрывом, а это означает, что время действительно имеет начало.» И, скорее всего, это будет конец.
Самые популярные
Изучая древнее излучение, астрономы могут увидеть так называемое «реликтовое излучение» Большого взрыва, также известное как космический микроволновый фон. Как следует из названия, специальная теория относительности Эйнштейна показывает, что время относительно. Китчинг продолжал: «Чем быстрее вы движетесь относительно меня, тем медленнее для вас будет течь время относительно моего восприятия времени». Это означает, что в нашей Вселенной, состоящей из расширяющихся галактик, вращающихся звезд и планет, восприятие времени различается, и все прошлое, настоящее и будущее относительно.
Космологи использовали эту теорию, а также данные исследований космического фонового излучения, чтобы определить «космический возраст» Вселенной, который составляет около 13,799 миллиардов лет, и это может помочь предсказать, как и когда Вселенная могла конец.
Вот три теории, объясняющие, как мог наступить этот конец.
Большой разрыв
Большой разрыв, если он действительно произойдет, уничтожит Вселенную через 22 миллиарда лет Джереми Тифорд / Вандербильт
Первая теория утверждает, что Вселенная закончится Большим разрывом, вызванным расширением Вселенной становится сильнее, чем гравитация, которую она содержит. Это разорвет на части галактики, а затем черные дыры, звезды и даже нашу собственную планету.
Самые популярные
Земля, а вместе с ней и человечество, могут медленно распадаться, превращаясь в радиацию, разрушаться сами по себе или разорваться на части по мере увеличения расширения Вселенной. Это оставило бы Вселенную полной одиночных несвязанных частиц.
Примерно пять миллиардов лет назад рост Вселенной был медленным из-за сильного гравитационного притяжения. В последнее время это расширение увеличилось, и многие связывают его с эффектами темной энергии.
Чтобы произошел Большой Разрыв, темная энергия должна победить в битве с гравитацией до такой степени, чтобы она могла разорвать отдельные атомы.
В прошлом году Марсело Дисконци, доцент кафедры математики Университета Вандербильта в Теннесси, в сотрудничестве с профессорами физики Томасом Кефартом и Робертом Шеррером разработал новую математическую модель Большого разрыва.
Эта модель предполагает, что расширение Вселенной со временем станет бесконечным. Предыдущие модели в значительной степени игнорировали вязкость, но в гипотезе Дисконци именно вязкость Вселенной приводит к ее насильственному разрушению. Его теория основана на предложениях, сделанных французским математиком Андре Лихнеровичем в 50-х годах.
Большое сжатие
Shutterstock
Другая теория о потенциальном конце Вселенной связана с так называемым «Большим сжатием».
Если вместо вечного расширения материя во Вселенной достигнет точки, в которой она начнет уменьшаться с течением времени, это может привести к тому, что гравитация станет доминирующей силой.
Это в конечном итоге привело бы к сжатию Вселенной и к столкновению звезд, планет и целых галактик друг с другом, а Вселенная, во всех смыслах и целях, схлопнулась бы сама по себе.
Проще говоря, если расширение Вселенной замедлится до минимума, а Большой взрыв произойдет в обратном направлении, все снова взорвется в сингулярность.
Самые популярные
Исследователи из Дании недавно заявили, что доказали, что этот процесс, известный как «фазовый переход», уже может происходить в нашей Вселенной; эффективно «поедает» космос.
Говорят, что «фазовый переход» подобен тому, что происходит, например, при превращении воды в пар. Согласно теории Хиггса, через одну десятую миллиардной доли секунды после Большого взрыва произошел фазовый переход, вызвавший сдвиг ткани пространства-времени.
Во время этого перехода пустое пространство заполнилось невидимой субстанцией, теперь известной как поле Хиггса.
Исследователи из Университета Южной Дании считают, что если существует плотное поле Хиггса, то «пузырь» такого состояния может появиться где угодно во Вселенной в любое время.
Уравнения исследователей предполагают, что этот пузырь мог затем расширяться со скоростью света, проникая во все пространство и превращая поле Хиггса из состояния, в котором оно находится сейчас, в новое.
Правила квантовой механики также предполагают, что случайные частицы могут на мгновение появиться из вакуума, что регулярно наблюдается в экспериментах по физике элементарных частиц.
Самые популярные
Некоторые утверждают, что темная энергия может вызвать такие «квантовые флуктуации», которые, в свою очередь, могут привести к «новому Большому взрыву», который завершит нашу временную шкалу и начнет новую. Это наименее вероятный из сценариев, основанный на том, что мы в настоящее время знаем о физике, но предполагалось.
«Большое замораживание»
Третья теория утверждает, что Вселенная может погибнуть из-за большого замораживания. Этот сценарий, также несколько наоборот называемый «тепловой смертью», считается наиболее вероятным в соответствии с тем, что мы уже знаем о физике и Вселенной. Подробнее: Что такое теория относительности Эйнштейна?
Этот термин исходит из теории о том, что во Вселенной и других изолированных системах энтропия будет увеличиваться, пока не достигнет «максимального значения». Энтропия исходит из принципа термодинамики, который охватывает энергию и, в частности, относится к идее о том, что все во Вселенной в конечном итоге движется от порядка к беспорядку. В результате энтропия является мерой этого сдвига.
Как только энтропия достигает своего максимума, физики-теоретики считают, что тепло в системе будет распределяться равномерно. Это означает, что не осталось бы места для полезной энергии или тепла, и Вселенная умерла бы от «тепловой смерти».
Проще говоря, механическое движение во Вселенной прекратится.
Во время этой Большой Заморозки Вселенная, теоретически, станет настолько огромной, что запасы газа будут рассредоточены настолько, что новые звезды не смогут образоваться. Согласно этой модели, время становится бесконечной пустотой, в которой ничего не происходит, поскольку во Вселенной практически не осталось энергии.
Вселенная может оказаться на грани коллапса (в космологической шкале времени)
Лиза Зига, Phys.org
Это область «Южного столба» области звездообразования, называемой туманностью Киля. Подобно вскрытию арбуза и обнаружению его семян, инфракрасный телескоп «вскрыл» это мутное облако, чтобы обнаружить звездные зародыши, спрятанные внутри похожих на пальцы столбов густой пыли. Кредит: НАСА
(Phys.org) — Физики предложили механизм «космического коллапса», который предсказывает, что Вселенная вскоре перестанет расширяться и схлопнется сама по себе, уничтожив всю материю, какой мы ее знаем.
Их расчеты предполагают, что коллапс «неизбежен» — порядка нескольких десятков миллиардов лет или около того — что может не дать большинству людей спать по ночам, но для физиков это все еще слишком рано.
В статье, опубликованной в Physical Review Letters , физики Неманья Калопер из Калифорнийского университета в Дэвисе; и Антонио Падилья из Ноттингемского университета предложили механизм космологического коллапса и проанализировали его последствия, включая объяснение темной энергии.
«Тот факт, что мы сейчас наблюдаем темную энергию, может быть воспринят как указание на надвигающуюся гибель, и мы пытаемся посмотреть на данные, чтобы определить дату окончания», — сказал Падилья 9.0133 Phys.org . «Ранние признаки указывают на то, что коллапс начнется через несколько десятков миллиардов лет, но нам еще предстоит проверить это должным образом».
Суть статьи не столько в том, когда именно наступит конец Вселенной, сколько в том, что механизм может помочь решить некоторые вопросы физики, оставшиеся без ответа.
В частности, почему Вселенная расширяется с ускорением и какая темная энергия вызывает это ускорение? Эти вопросы связаны с проблемой космологической постоянной, которая заключается в том, что предсказанная плотность энергии вакуума во Вселенной, вызывающая расширение, намного больше наблюдаемой.
«Я думаю, что мы открыли совершенно новый подход к тому, что некоторые называют «матерью всех физических проблем», а именно к проблеме космологической постоянной», — сказал Падилья. «Слишком рано говорить, выдержит ли он испытание временем, но до сих пор он выдерживал тщательную проверку и, похоже, действительно решает вопрос о вкладе энергии вакуума в стандартную модель и о том, как они тяготеют».
Механизм коллапса основан на предыдущих исследованиях физиков по секвестрации энергии в вакууме, которые они предложили для решения проблемы космологической постоянной. Динамика секвестрации энергии вакуума предсказывает коллапс Вселенной, но не дает конкретного механизма того, как произойдет коллапс.
Согласно новому механизму, Вселенная возникла при определенных начальных условиях, поэтому она естественным образом эволюционировала до своего нынешнего состояния ускорения и продолжит путь к коллапсу. В этом сценарии, как только триггер коллапса начинает доминировать, это происходит в период «медленного вращения», что приводит к ускоренному расширению, которое мы наблюдаем сегодня. В конце концов Вселенная перестанет расширяться и достигнет точки разворота, в которой она начнет сжиматься, что приведет к «большому сжатию».
В настоящее время мы находимся в периоде ускоренного расширения, и мы знаем, что Вселенной приблизительно 13,8 миллиардов лет. Так что для того, чтобы новый механизм заработал, период ускоренного расширения должен продолжаться как минимум до этого времени (излишне говорить, что механизм, предсказывающий, что Вселенная уже коллапсировала, явно ошибочен). Время коллапса можно отсрочить, выбрав соответствующий наклон, который в данном случае представляет собой наклон, имеющий очень маленькое положительное значение — около 10 -39 в уравнении ученых.
Очень плавный наклон означает, что Вселенная развивается очень медленно.
Важно отметить, что ученые выбрали наклон не только для того, чтобы соответствовать наблюдаемому расширению и поддерживать свой механизм. Вместо этого они объясняют, что наклон «технически естественен» и принимает это значение из-за симметрии в теории.
Как объясняют физики, естественность механизма делает его одной из первых моделей, предсказывающих ускорение без какой-либо прямой тонкой настройки. В этом механизме только наклон определяет эволюцию Вселенной, включая масштаб ускоренного расширения.
«Технически естественный» размер уклона определяет момент, когда начинает преобладать триггер коллапса, но гарантируется ли он медленным креном и, следовательно, ускоренным расширением?» — сказал Падилья. «Наивно можно было бы ожидать, что для гарантии этого потребуется тонкая настройка некоторых начальных условий, но, что примечательно, это не так. Динамика секвестрации энергии вакуума гарантирует медленный бросок».
Идея все еще находится на ранней стадии, и физики надеются развить ее в будущем.
«Еще многое предстоит сделать», — сказал Падилья. «Сейчас мы работаем над тем, чтобы описать нашу теорию таким образом, чтобы она была явно локальной, что сделает ее более традиционной и более явно соответствующей некоторым ключевым принципам, лежащим в основе квантовой теории (а именно, линейной суперпозиции). Мы также хотели бы разработать дополнительные тесты этой идеи, как космологические, так и астрофизические.
«В более долгосрочной перспективе мы хотели бы понять, как наша теория может возникнуть из более фундаментальной теории, такой как теория струн. Также важно задаться вопросом, что происходит, когда мы рассматриваем поправки на энергию вакуума из квантовой гравитации».0003
Если когда-либо и существовало обоснование того, что требуется дополнительная работа, то оно может содержаться в заключении статьи:
«Нынешняя эпоха ускорения может быть свидетельством надвигающейся гибели.
.. Детальный анализ для более качественной количественной оценки этих предсказаний, безусловно, оправдан. .»
Доктор Тони Падилья о своей недавней работе. См. документы (не для слабонервных) здесь: http://arxiv.org/abs/arXiv:1309.6562 И http://arxiv.org/abs/arXiv:1406.0711
Подробнее
Гравитация могла спасти Вселенную после Большого взрыва, считают исследователи
Дополнительная информация:
Неманья Калопер и Антонио Падилья. «Секвестрация энергии вакуума и конец Вселенной». Письма о физическом обзоре . DOI: 10.1103/PhysRevLett.114.101302
Информация журнала:
Письма о физическом обзоре
© 2015 Phys.org
Цитата :
Вселенная может оказаться на грани коллапса (в космологической шкале времени) (2015, 23 марта)
получено 5 октября 2022 г.
с https://phys.org/news/2015-03-universe-brink-collapse-cosmological-timescale.html
Этот документ защищен авторским правом. Помимо любой добросовестной сделки с целью частного изучения или исследования, никакие
часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в ознакомительных целях.
Может ли Вселенная коллапсировать в сингулярность? Новое исследование объясняет, как.
Иллюстрация Большого Взрыва и расширения Вселенной.
(Изображение предоставлено Shutterstock)
Вселенная существовала всегда? Если это так, то, возможно, он раскачивался взад и вперед в бесконечном цикле больших взрывов, в которых вся материя выбрасывается из сингулярности, за которыми следуют большие схлопывания, в которых все снова поглощается, образуя ту плотную точку, из которой возникла Вселенная. рождается заново. И цикл продолжается снова и снова.
Математика этих теорий, однако, никогда не работала так, чтобы можно было сказать нам, циклична ли наша Вселенная или имеет одно начало и один конец.
Но недавно группа теоретиков задействовала возможности так называемой теории струн , чтобы решить некоторые фундаментальные загадки ранней Вселенной. Результат может дать нам теоретический толчок, необходимый для создания вселенной с нуля, и, следовательно, поддержать повторяющуюся вселенную.
Родственный: От Большого взрыва до наших дней: снимки нашей Вселенной во времени
Рисуем картину
Если вы хотите построить свою собственную теоретическую модель Вселенной, будьте моим гостем. Никто и никогда не помешает вам создать собственную космологию. Но если вы хотите играть в игру вселенной, вы должны играть по ее правилам. Это означает, что независимо от того, что содержит ваша модель космоса, вам придется столкнуться с холодными, твердыми данными наблюдений.
Например, мы знаем, что живем в расширяющейся Вселенной, в которой галактики и звезды разлетаются от нас со все возрастающей скоростью. Ученые могут сказать это, используя различные методы для расчета скорости удаления галактик на разных расстояниях от нас.
У нас также есть фотографии детской вселенной, когда ей было всего 380 000 лет (и я действительно имею в виду «детскую», поскольку Вселенной в настоящее время 13,8 миллиарда лет).
На этой детской картинке мы видим интересные узоры — крошечные пятна и пятна, которые указывают на существование небольшой разницы в температуре и давлении в этой молодой Вселенной.
Связанный контент
Мы можем объяснить все эти наблюдения (и многое другое) с помощью того, что называется космологией Большого Взрыва, плюс дополнительная идея, известная как инфляция, которая, как мы думаем, произошла, когда Вселенной было меньше секунды. . Во время этого процесса (который сам длился мельчайшую долю секунды) Вселенная стала намного, намного больше, принимая квантовые различия и увеличивая их в процессе. Эти различия в конечном итоге увеличились, поскольку более плотные участки имели немного более сильную гравитацию, что делало их больше. Со временем эти различия стали достаточно большими, чтобы запечатлеться в виде пятен на детской картине Вселенной (а миллиарды лет спустя — на таких вещах, как звезды и галактики, но это отдельная история).
Король ранней вселенной
Устали от Теории Большого Взрыва и хотите свою собственную версию космологии? Это хорошо, но вам придется объяснять такие вещи, как расширение Вселенной и пятна на детском изображении космоса. Другими словами, вы должны лучше объяснять вселенную, чем это делает инфляция.
Это кажется простым, но это не так. Различия между давлением, плотностью и температурой 10202 годов Вселенной мешали многим альтернативным космологиям, в том числе одной из самых популярных идей «давай больше, чем большой взрыв», известной как (вы готовы к этому)? , Экпиротическая вселенная . Слово ekpyrotic происходит от греческого слова «пожар», которое относится к древней философской идее о постоянно повторяющейся вселенной.
В Экпиротическом сценарии вселенная… постоянно повторяется. С этой точки зрения мы в настоящее время находимся в фазе «взрыва», которая в конечном итоге (каким-то образом) замедлится, остановится, развернется и снова сожмется до невероятно высоких температур и давлений.
Затем Вселенная (каким-то образом) придет в норму и вновь загорится в новой фазе Большого взрыва.
Беда в том, что трудно воспроизвести пятна и пятна на детском изображении вселенной в экпиротической вселенной. Когда мы пытаемся свести воедино какую-то расплывчатую физику, чтобы объяснить цикл хруст-отскок-взрыв (и я подчеркиваю здесь «неопределенность», потому что эти процессы связаны с энергиями и масштабами, которые мы даже близко не можем понять с помощью известной физики), просто все выходит слишком… гладко. Никаких неровностей. Никаких покачиваний. Никаких пятен. Никаких различий в температуре, давлении или плотности.
И это не только означает, что теории не совпадают с наблюдениями ранней Вселенной. Это означает, что эти космологии не ведут к вселенной, заполненной галактиками, звездами или даже людьми.
Вот такой облом.
Похожие: Как закончится вселенная?
S-брана спасает положение
Название игры последних нескольких лет экпиротических теорий состоит в том, чтобы попытаться сопоставить те же наблюдения, что и инфляция.
В последней попытке преодолеть это препятствие и сделать экпиротическую космологию хотя бы несколько респектабельной, группа исследователей ссылается ни на что иное, как на S-брана .
Правильно. S-браны. Итак, вы слышали о теории струн, верно? Это вселенная фундаментальной физики, где каждая частица на самом деле представляет собой крошечную вибрирующую струну. Но несколько лет назад теоретики поняли, что струны не обязательно должны быть одномерными. И имя, которое они дают многомерной строке? Брана.
Что касается части «S»? Что ж, большинство бран в теории струн могут свободно перемещаться как в пространстве, так и во времени, но гипотетическая S-брана может существовать только в один момент времени при очень особых условиях.
В этом новом экпиротическом сценарии, когда Вселенная была в наименьшей и максимально плотной конфигурации, появилась S-брана, вызвавшая повторное расширение космоса, наполненного материей и излучением (большой взрыв) и с небольшими колебаниями температуры.
и давление (порождающие известные пятна на детских картинах Вселенной). Это то, что предлагают три физика в новой статье, опубликованной онлайн в июле на сервере препринтов arXiv , что означает, что статья еще не прошла рецензирование.
Верна ли эта идея? Кто знает. Теория струн в последнее время находится на тонком теоретическом льду, поскольку эксперименты, подобные тем, что проводились на Большом адронном коллайдере, не смогли найти никаких намеков на теорию, известную как суперсимметрия, которая является важнейшей основой теории струн. И концепция S-бран сама по себе является спорной идеей в сообществе теории струн, поскольку точно не известно, могут ли браны существовать только в один момент времени.
Существует также тот факт, что вселенная, какой мы ее знаем, не только расширяется, но и ускоряется в своем расширении, и нет никаких признаков того, что она замедлится (не говоря уже о коллапсе) в ближайшее время. Выяснить, что может заставить его нажать на тормоза и изменить курс, сложно.
Тем не менее, экпиротические (и другие) идеи заслуживают изучения, потому что самые ранние моменты существования Вселенной ставят перед современной физикой одни из самых загадочных и сложных вопросов.
Пол М. Саттер — астрофизик по адресу SUNY Стони Брук и Институт Флэтрон, ведущий . Вселенная .
Первоначально опубликовано в Live Science.
Пол М. Саттер — профессор-исследователь в области астрофизики в Университете Стоуни-Брук Университета штата Нью-Йорк и Институте Флэтайрон в Нью-Йорке. Он регулярно появляется на телевидении и в подкастах, в том числе «Спросите космонавта». Он является автором двух книг: «Твое место во Вселенной» и «Как умереть в космосе», а также регулярно публикуется на Space.com, Live Science и других ресурсах. Пол получил докторскую степень по физике в Университете Иллинойса в Урбана-Шампейн в 2011 году и провел три года в Парижском институте астрофизики, после чего прошел стажировку в Триесте, Италия.