Вселенная не имеет ни начала, ни конца
Квантовое уравнение прогнозирует, что Вселенная не имеет ни начала, ни конца. Вселенная может существовать вечно, о чем говорит новая модель, которая применяет квантовые поправочные члены в дополнение к общей теории относительности Эйнштейна. Модель также может объяснить темную материю и темную энергию, по сути, являясь решением многочисленных проблем сразу.
Широкоизвестный и признанный возраст Вселенной, по оценкам общей теории относительности, составляет 13,8 миллиарда лет. В начале все сущее, как полагают, занимало одну бесконечно плотную точку или сингулярность. Только после этого точка начала расширяться в «Большом взрыве», положив официальное начало Вселенной.
Хотя сингулярность Большого взрыва возникает непосредственно и неизбежно из математической общей теории относительности, некоторые ученые рассматривают ее как проблематичную, потому что математика может объяснить только то, что произошло сразу после, а не во время или до, сингулярности.
Исследователи считают, что сингулярность Большого взрыва может быть решена с помощью новой модели, в которой Вселенная не имеет ни начала, ни конца.
Физики подчеркнули, что их квантовые поправочные члены не применяются для данного случая в попытке специального устранения сингулярности Большого взрыва. Их работа основана на идеях физика-теоретика Дэвида Бома, который также известен своим вкладом в философию физики. Начиная с 1950-х годов, Бом изучал замены классических геодезических линий (кратчайший путь между двумя точками на сферической поверхности) с квантовыми траекториями.
В своей работе, ученые применили эти траектории Бома к уравнению, разработанному в 1950-х годах физиком Амаль Кумар Райчаудхури (Amal Kumar Raychaudhuri).
Использовав квантово-скорректированное уравнение Райчаудхури, физики получили квантово-скорректированное уравнение Фридмана, описывающие расширение и развитие Вселенной (в том числе Большого Взрыва) в контексте общей теории относительности. Хотя это не истинная теория квантовой гравитации, модель не содержит элементов обеих теорий (квантовой теории и общей теории относительности).
Ахмед Фараг Али (Ahmed Farag Ali) и Саурья Дас (Saurya Das) объяснили, что их модель позволяет избежать сингулярности из-за ключевого различия между классическими геодезическими линиями и квантовыми траекториями. Классические геодезические линии в конечном итоге пересекают друг друга, и точки, в которых они сходятся, являются сингулярностями. В отличие от этого, бомовские траектории не пересекаются друг с другом, так что сингулярности не появляются в уравнениях.
В космологических условиях, объясняют ученые, квантовые поправки могут рассматриваться как космологический постоянный член (без необходимости темной энергии) и радиационный член (radiation term). Они удерживают Вселенную в конечном размере, и, следовательно, дают ей бесконечный возраст. Эти условия также хорошо согласуются с текущими наблюдениями космологической постоянной и плотности Вселенной.
В физическом выражении, модель описывает Вселенную, как наполненную квантовой жидкостью. Ученые предполагают, что эта жидкость может состоять из гравитонов – гипотетических безмассовых частиц, которые обеспечивают силу тяжести. Если они существуют, гравитоны играют ключевую роль в теории квантовой гравитации.
Источник
Чудесный космос: бесконечна ли Вселенная или всё-таки имеет границы?
Вселенная — уникальное место. Почему? Ну, по крайней мере потому, что мы считаем, что она одна 🙂 И хоть есть вероятность существования бесконечного количества мультивселенных, пока что у нас нет доказательств этого.
Но конечна ли наша Вселенная? Или у космоса нет границ и он постоянно расширяется и никогда не прекратит этого делать? Давайте подумаем над этим вопросом!
На самом деле у учёных нет единого мнения по поводу этого вопроса. И ответ на него невозможно получить просто потому, что мы не можем «полететь» на этот край Вселенной из-за ограничения нашей скорости. Но на сегодня принята такая концепция: Вселенная постоянно расширяется, у неё нет края.
Почему? Астрономы поняли это из реликтового излучения, то есть космического фона, состоящего из разных волн и частичек. Оно является доказательством теории Большого Взрыва, ведь появилось как раз после него. Но если мы смогли зарегистрировать реликтовое излучение, значит, оно откуда-то пришло, значит, Вселенная движется и расширяется!
По расчётам, размер всей Вселенной составляет минимум 93 миллиарда световых лет и с каждой секундой продолжает увеличиваться. То есть размер наблюдаемой Вселенной — 13 миллиардов, а всей — в 7 раз больше! Возможно, это число ещё больше — до триллиона световых лет.
Если Вселенная бесконечна, то в ней должно находиться поистине огроменное число частиц. И оно составляет примерно десять в десятой в семидесятой степени. Это число настолько огромное, что нам не хватит никаких карандашей, чтобы записать его. И так как в наблюдаемой Вселенной находится «всего лишь» 10 в 80 степени частиц, то в Бесконечной Вселенной можно будет найти абсолютно идентичную копию Солнечной системы с абсолютно таким же человеком как Вы, который сейчас также читает эту статью. Забавно, не так ли?
Здесь даже не понадобится мультивселенная , ведь в бесконечной Вселенной будет всё то, что можно найти в множестве копий нашей.
Тогда встаёт вопрос: а постоянно ли будет расширяться наша Вселенная? Скорее всего, да. За это отвечает тёмная материя — загадочная субстанция, про которую нам мало что известно, но которой в 5 раз больше, чем знакомой нам материи. Возможно, в будущем мы узнаем ответ на этот вопрос, но главное, чтобы не стало слишком поздно.
Понравилось? Ставьте палец вверх и подпишитесь на мой канал — мне это очень поможет 🙂
Источник
Возможна ли смерть Вселенной?
Существует много различных гипотез и теорий, которые предсказывают будущее Вселенной. Одни утверждают, что Вселенная имеет начало и будет иметь конец, другие, что Вселенная будет существовать вечно. Как бы то ни было, в сегодняшней статье мы рассмотрим наиболее вероятные сценарии будущего Вселенной.
Вселенная вечна?
Прежде считалось, что Вселенная может существовать вечно: она просто была, есть и будет. Но модели, разработанные на основе уравнений Эйнштейна, показали, что Вселенная не должна быть статичной (неизменной), она может эволюционировать. В 1920-х годах бельгийский священник и астроном Жорж Леметр разработал концепцию Большого взрыва. В сочетании с наблюдениями Эдвина Хаббла о расширяющейся Вселенной, астрономы пришли к мнению, что у Вселенной было начало, а значит, может быть конец.
И только в 1960-х годах, наблюдения при помощи мощных телескопов подтвердили Большой Взрыв. Тогда радиоастрономами Арно Пензиасом и Робертом Вильсоном было обнаружено космическое микроволновое фоновое излучение. Также стало понятно, что активные галактики преимущественно наблюдаются в очень далёкой части Вселенной, а, следовательно, они существовали очень давно, когда Вселенная была значительно моложе, чем сегодня, а значит Вселенная эволюционирует и не может быть вечной и неизменной.
Может ли Вселенная сжаться?
Что будет в будущем со Вселенной в большей степени определяется её геометрией, а точнее, кривизной пространства на масштабах всей Вселенной. Определить кривизну Вселенной нам поможет обычная геометрия, нам просто нужно посчитать сумму углов в треугольнике, но поскольку кривизна является очень маленькой, то треугольник должен быть огромным. Мы можем построить треугольник, с размером во всю видимою Вселенною, где вершинами будут служить далёкие галактики.
Если сумма углов этого треугольника будет больше 180 градусов, то геометрия Вселенной замкнутая и она подобна сфере. В замкнутом Вселенной сила притяжения остановит расширение и Вселенная начнёт сжиматься, пока вся материя не колапсует в сингулярность. Такая теория называется Теория Большого сжатия.
Теорию Большого сжатия можно рассматривать как теорию Большого взрыва, только наоборот.
Но последние исследования предполагают существование тёмной энергии, которая имеет свойства антигравитации, а значит есть вероятность, что силы притяжения не хватит, чтобы преодолеть антигравитацию, поэтому расширение будет продолжаться вечно.
Тепловая смерть Вселенной?
Но существует и другой сценарий конца Вселенной, это тепловая смерть Вселенной. Если сумма углов треугольника есть меньше или равна 180 градусам, то геометрия Вселенной соответственно является гиперболической или евклидовой соответственно. В первом случае Вселенную называют открытой, а в другом — плоской. В обоих случаях Вселенную ждёт вечное расширение, а следовательно, тепловая смерть.
По этой теории Вселенная рассматривается как замкнутая термодинамическая система, так как она не обменивается энергией с другими системами, ведь не существует других Вселенных вне нашей. Согласно второму закону термодинамики, замкнутая система всегда стремится к равновесному состоянию то есть к состоянию с максимумом энтропии. Таким образом, все процессы, происходящие во Вселенной, должны рано или поздно прекратиться, а все частицы будут разнесены на бесконечное расстояние друг от друга и не смогут взаимодействовать.
Хотя эта теория является сомнительной, поскольку мы неуверены в вечном расширении Вселенной, а также есть сомнения в том, что наша Вселенная единственная и является замкнутой системой. Также некоторые учёные считают, что второй закон термодинамики неточен.
Большой разрыв
Один из самых страшных сценариев конца Вселенной является Большой разрыв. При таком сценарии конец Вселенной наступит приблизительно через 22 млрд лет.
С увеличением скорости расширения Вселенной сфера Хаббла (часть Вселенной, отдаляющаяся от нас с досветовой скоростью) будет сжиматься, а значит всё более и более близкие к нам объекты будут удаляться от нас со скоростью света. Таким образом, за 60 млн лет до Большого разрыва распадутся галактики, за 3 месяца до Большого разрыва, сфера Хаббла будет размером с Солнечную систему, за 30 минут до Большого разрыва — с Землю, а за одну наносекунду до Большого разрыва будут разорваны все атомы. Что произойдёт в момент самого Большого разрыва нам неизвестно, но считается, что все известные законы физики перестанут работать, а пространство и время просто потеряют свой смысл. Хотя существуют гипотезы о том, что после этого на месте нашей Вселенной могут рождаться новые вселенные.
На данный момент учёные точно не могут сказать которая из выше упомянутых теорий является верной, ведь нам не известно, как поведёт себя тёмная энергия в будущем, а также многие параметры Вселенной, но последние исследования указывают на то, что Вселенная закончит свою жизнь в результате Большого разрыва.
Автор: Алексей Нимчук. Редакция: Фёдор Карасенко.
Ставьте палец вверх, чтобы видеть в своей ленте больше статей о космосе и науке!
Также сегодня хочу порекомендовать вам канал моего коллеги Вестник Галактики . Канал о космосе, физике и высоких технологиях: сложные вещи простыми словами, последние новости и интересные факты из мира науки.
Источник
Вселенная. Где она заканчивается
Веками человечество постигает загадки вселенной, которые нам удается открывать по кусочкам, собирая мировой пазл. Одними из несобранных пазлов являются различные теории о конечности или бесконечности космических масштабов. Сегодня я вам расскажу, что же находится на краю нашей вселенной. С вами канал “Все обо всем” .
Начало.
Примерно 14 миллиардов лет назад возникла наша вселенная. В этот момент она начала расширяться с постоянным ускорением , вместе с распространяющимся светом. Космологи пришли к выводу путем математических расчетов, что самые старые фотоны, которые мы можем наблюдать на сегодняшний день, примерно прошли расстояние в 45-47 миллиардов световых лет от Большого Взрыва . Это означает, что наблюдаемая вселенная имеет ширину около 93 миллиардов световых лет.
Скорее всего у вас возникло несколько вопросов. Как может вселенная иметь 93 миллиарда световых лет в диаметре, если ей всего 14 миллиардов лет? Разве свет мог пройти такое расстояние? Очевидным будет ответ “нет”, поскольку свету будет недостаточно собственной скорости для преодоления такого расстояния. Как же это объяснить?
За то время, которое вам потребовалось, чтобы прочитать предыдущий абзац, фотон света, покидающий солнце, прошел около 6 миллионов километров . Свету, который покидает нашу вторую ближайшую звезду — Проксима Центавру, требуется чуть более четырех лет , чтобы достичь Земли, и поэтому мы можем определить это расстояние как четыре световых года. Таким образом, если бы вы посмотрели на Проксима Центавру, вы бы увидели звезду какой она была 4 года назад.
Мы видим все вещи во вселенной такими, какими они были в прошлом , независимо от того, находятся ли они на другой стороне комнаты или на другом конце Галактики. Чтобы развить эту концепцию дальше, ближайшая к нам галактика — Андромеда, которая настолько велика, что вы можете видеть ее миллиарды звезд в ночном небе невооруженным глазом. Однако все эти звезды находятся примерно в 2,5 миллионах световых лет от нас, это означает, что вы видите Андромеду такой, какой она была 2,5 миллиона лет назад.
Как добраться до края вселенной?
Согласно специальной теории относительности, близкие друг к другу объекты не могут двигаться относительно друг друга быстрее скорости света , однако такого закона не существует для тех объектов, которые чрезвычайно удалены друг от друга и между ними пространство само расширяется . Простыми словами, пространство между объектами расширяется, заставляя их улетать друг от друга с огромной скоростью.
Эта теория означает, что мы могли бы достичь края наблюдаемой вселенной только в том случае, если бы разработали один из методов, который позволит нам:
- Путешествовать быстрее скорости света, что на данный момент невозможно.
- Выйти за пределы пространства-времени, используя червоточины или порталы, что на данный момент также невозможно.
Согласно теории космической инфляции, размер всей вселенной в 10^23 раза больше, чем размер наблюдаемой нами вселенной. Это большая часть невидимой из-за света вселенной, который до нас еще не дошел . Теперь перед нами возникают вопросы: что же мы не видим? Что находится за пределами наблюдаемой вселенной? Поскольку мы не можем увидеть или измерить саму вселенную, мы не знаем, что лежит за ее пределами. Однако у нас есть несколько теорий относительно того, что существует за условными границами.
Теория 1. Граница вселенной.
Предположим, что существует невидимая или, например, кирпичная стена. А что же тогда на другой стороне? Если же за этой стеной что-то находится, то стена — это еще не конец вселенной , но в случае если за стеной ничего нет, то стена теряет свой смысл.
Подобная граница может существовать и в пространстве , но у нас нет доказательств ее существования. Если такая граница существует, то она находится далеко за пределами наблюдаемой вселенной.
Теория 2. Мультивселенная или параллельные миры.
Большинство ученых придерживаются теории о бесконечности вселенной. Это означает, что, если данная теория верна, то где-то там, есть еще один человек, который похож на вас . Он лишь слегка отличается всеми возможными способами, он может быть выше вас из-за того, что занимается спортом или вообще умер, поперхнувшись инопланетной картошкой. Возможно ваш двойник прямо сейчас читает эту статью . В одной из своих статей я описал возможность существования параллельных вселенных “Параллельные вселенные. Как их создают” .
Эта идея кажется непостижимой, но как говорится “В бесконечной вселенной возможно все” . Теория о мультивселенных описывает все эти вселенные, находящиеся рядом друг с другом в пустом пространстве, которых ничто не связывает. Каждая из них содержит другую реальность , как пузырь. Некоторые люди полагают, что вы могли бы перейти в другую реальность, пройдя через червоточину или черную дыру.
Теория 3. Вселенная внутри черной дыры.
Черные дыры — это объекты, которые возникают, когда умирающие звезды коллапсируют под собственной массой, образуя невероятно плотную сингулярность. Эти космические объекты искривляют само пространство-время до такой степени, что ничто не может избежать их гравитационного притяжения за пределами горизонта событий. Подробно о черных дырах я рассказал в своей статье “Черные дыры. Монстры вселенной” .
Теории о черных дырах описывают горизонт событий как точку, в которой пространство-время изгибается быстрее скорости света , поэтому свет не может выйти. Ему не хватает собственной скорости, чтобы достичь края. То же самое происходит и с нашей вселенной. Расширение самой вселенной пространства-времени намного быстрее скорости света. Это также может означать, что каждая черная дыра в нашей вселенной может содержать другие вселенные, каждая из этих черных дыр также может содержать вселенную , очень похожую на нашу и скорее всего за пределами нашей вселенной находится гораздо большая вселенная .
Поскольку вселенная расширяется быстрее скорости света , мы никогда не сможем достичь границы или увидеть ее. То, что находится дальше видимой вселенной, может остаться тайной даже после исчезновения человечества.
А какой теории придерживаетесь вы, может быть у вас свой взгляд на мир?
Если вам понравилась статья и вы хотите отблагодарить автора, то не забудьте поставить лайк и подписаться на канал
Источник