Если наша Вселенная — это симуляция, можем ли мы выбраться из нее в стиле Матрицы?
Вселенная сама по себе не была симуляцией в фильме Матрица. Там была реальная Вселенная, а в ней были реальные люди, которые застряли в виртуальной реальности. Виртуальная реальность не означает виртуальную Вселенную. Виртуальная реальность означает, что произошла подмена входящих и исходящих сигналов из реального головного мозга в реальной Вселенной. Это не то же самое, что абсолютно смоделированная Вселенная.
Если наша Вселенная это симуляция, управляемая каким-либо суперкомпьютером в какой-то другой Вселенной иными, более разумными существами, тогда мы не существуем, мы просто симуляция людей, не реальные люди. Если они выключат свой суперкомпьютер, мы мгновенно исчезнем. Тогда нет никаких «нас» кто может выбраться из симуляции, потому что мы не существуем в реальности в настоящей Вселенной. Мы не сможем вырваться из симуляции, даже если мы осознаем, что мы в симуляции.
Это теоретически возможно для нас, понять самостоятельно, что мы находимся в симуляции, если симуляция не идеальная. Например, в книге «Ограничения Вселенной как цифровой модели» указывается, что, если предполагаемая цифровая симуляция использует очень мелкоячеистую пространственную решетку в которой выполняется моделирование, мы можем увидеть признаки этой решетки, если мы посмотрим очень внимательно на распределение космических лучей с высокой энергией. Высокоразвитые инопланетяне скорее всего бы использовали сетку с как можно меньшими ячейками, чтобы получить более достоверную Вселенную, но затраты на моделирование быстро растут с уменьшением размера сетки, поэтому мы думаем, что могут быть технологические пределы того, насколько мелкоячеистой они могут сделать сетку. Если ячейка достаточно велика, мы могли бы обнаружить некоторые эффекты, связанные с величиной ячейки.
Другой способ, как мы смогли бы узнать, что мы находимся в симуляции, — это если супер-инопланетяне решат рассказать нам как-то, вводя неожиданные события в симуляцию, которые нарушают законы физики, применяемые в симуляции.
Например, в каждом доме на земле может неожиданно появится книга, в которой бы рассказывалось как эта имитация Вселенной управляется, какими существами и с какой-то целью. Как вариант, создатели могут мгновенно имплантировать знания по поводу нахождения нас в симуляции всем людям на планете. Или они, возможно даже создали Иисуса Христа (2000 лет назад) и смоделировали все чудеса, чтобы посмотреть, как смоделированные люди бы на это отреагировали. На самом деле, всё возможно в виртуальной реальности.
Единственная вероятность, при которой мы смогли бы выбраться, это если супер-существа создали людей в их реальной Вселенной, а затем уже заполнили ими созданную виртуальную Вселенную. Тогда мы сможем жить и контактировать с ними в их реальной Вселенной. Но будем ли мы тогда собой? Сложно ответить на этот вопрос.
Больше интересных статей — здесь
Понравилась статья? Тогда обязательно посетите наш сайт, посвященный науке, образованию и саморазвитию, а также группу в vk ! Там еще много интересного!
Источник
Как умрёт Вселенная
Вселенная — глобальный объект, который включает в себя время, космос и всё его содержимое: галактики, звёзды, планеты, их луны, все прочие тела, всю материю, всю энергию. Этот огромный и замечательный объект когда-то зародился. Как у всего хорошего, у Вселенной тоже есть свой конец. С прошлым и зарождением Вселенной учёные вроде как определились. А вот предсказания о конце Вселенной остаются набором теорий, которые выдают разный результат в зависимости от принимаемых значений нескольких постоянных.
Рождение и жизнь
Доминирующей теорией зарождения Вселенной в современной науке является Большой взрыв. Если экстраполировать видимое расширение Вселенной, 13,799 ± 0,021 миллиарда лет назад всё вещество находилось в одной точке нулевого размера с бесконечной плотностью и температурой. Затем началось расширение. Мало какие из последующих процессов находятся в пределах полного понимания современной физики.
За пикосекунды из кварк-глюонной плазмы зародились элементарные частицы. В дальнейшем из них образовались протоны и нейтроны, те в свою очередь дали ядра лёгких изотопов. Пока лишь ядра — до атомов веществу далеко.
Спустя 70 тысяч лет от начальной точки вещество начинает доминировать над излучением. Примерно с 380 тысяч лет после Большого взрыва электроны и ядра впервые образуют нейтральные атомы. Звёзд ещё не существует. Самые первые образуются с 550 миллионов лет после Большого взрыва. Звёзды собираются в галактики. Последних гравитационное взаимодействие формирует в скопления.
Согласно небулярной гипотезе, через ≈9 миллиардов лет после Большого взрыва (или ≈4,6 миллиардов лет назад) из одного газопылевого облака начало формироваться то, что позже станет Солнечной системой. Фрагмент облака сжался в шар по центру, окружающие его части тоже сжимались и вращались быстрее, формируя характерный диск. Из шара зажглась наша звезда, в холодных краях в сгущениях материи образовывались планеты.
В этом кратком описании нас интересует возможность предсказать, сколько Солнце ещё может просуществовать. Через 13,799 миллиардов лет после того, как всё началось, у нас есть голубая от океанов Земля, жизнь и бесплатная порнография по сетям передачи данных. Удобный нам порядок жизни будет существовать долго, но лишь по человеческим меркам.
Через 2,4 миллиарда лет от настоящего момента Млечный путь и Галактика Андромеды столкнутся. С Земли это наблюдать будет некому. Жизнь на нашей планете вымрет через примерно миллиард лет — Солнце будет давать слишком много тепла, и океаны просто испарятся. Сама звезда просуществует долго.
Жизненный цикл Солнца.
Через миллиарды лет Солнце уже будет красным гигантом, давно израсходовавшим свои запасы водородного топлива. Оно расширится в примерно 250 раз. Некоторые исследования показывают, что до схлапывания в белый карлик Солнце всё же захватит Землю, поскольку орбита планеты опустится ниже. Впрочем, это неважно — через 7,6 миллиардов лет, когда это произойдёт, на нашей планете уже не будет ничего живого. Солнце будет светить ещё миллиарды лет, но куда тусклее. В конце концов оно превратится в чёрного карлика. Ещё через миллиарды лет гравитация других звёзд отберёт оставшиеся планеты. Солнечная система прекратит существование.
В ближайшие сотни миллионов лет о гибели Земли беспокоиться не нужно — в этот период Солнечная система устойчива. Выгорание топлива ближайшей звезды через миллиарды лет невозможно назвать даже проблемами. У современного человечества есть настоящие задачи, которые грозят значительным ухудшением качества жизни. Их много: от перестающих работать антибиотиков из-за появления супербактерий до глобального изменения климата из-за выброса парниковых газов. Наконец, есть банальная опасность развязать термоядерную войну или уничтожить самих себя каким-либо ещё образом.
Возможно, наши потомки сдвинут орбиту Земли или вовсе переселятся с неё. Возможно, Земля переживёт этот процесс без лишней помощи. Но какие проблемы будут стоять перед постчеловечеством, которое покинет «колыбель цивилизации»? Что ожидает другие, внеземные формы жизни? Вопрос конечной судьбы Вселенной стоит на границе современной космологической науки.
Cжатие
Вселенная расширяется, галактики разбегаются друг от друга. Быть может, скорость расширения замедлится, дойдёт до нуля, а затем пойдёт в обратном направлении. Вселенная может начать сжиматься, постепенно схлопываясь в черные дыры. И эти чёрные дыры сольются в одну. Эта гипотеза носит название «Большое сжатие».
В законе Хаббла состояние расширения Вселенной определяется её плотностью. Если плотность ниже критической, то Вселенная продолжит увеличиваться в размерах и остывать. Если плотность Вселенной выше, то гравитационная сила постепенно остановит разбегание и направит его вспять. Вселенная будет сжиматься.
Коллапс будет отличаться от изначального расширения. Огромные скопления галактик сблизятся, затем начнут сливаться целые галактики. В какой-то момент звёзды подойдут друг к другу настолько близко, что дойдёт до частых столкновений. Звёзды не смогут рассеивать вырабатываемое тепло и начнут взрываться, оставляя горячий неоднородный газ. Из-за растущей температуры его атомы распадутся на элементарные частицы, которые будут поглощены срастающимися чёрными дырами. Гипотеза не указывает, каков будет финал.
Существует ещё одна гипотеза-продолжение — Большой отскок. Простая формулировка гласит, что Вселенная испытывает циклы Больших взрывов и Больших сжатий. Возможно, и эта Вселенная возникла в результате распада предыдущей. Это означает, что мы живём в одну из точек бесконечного цикла сжатий и взрывов. Впрочем, их нумерация не имеет смысла из-за прохождения точки сингулярности. Некоторые теории утверждают, что результатом Большого сжатия станет то же состояние, с которого всё началось. Произойдёт ещё один Большой Взрыв. Цикл будет бесконечно продолжаться.
Но последние экспериментальные наблюдения дальних сверхновых как объектов стандартной светимости и составление карты реликтового излучения показывают, что расширение не замедляется, а лишь ускоряется.
Расширение
Большой разрыв предполагает, что когда-то в будущем вся материя Вселенной, звезды и галактики, субатомные частицы, само пространство и время будут разорваны скоростью расширения. Сценарий этой смерти гласит, что за 60 миллионов лет до финала распадётся Млечный путь, за три месяца расстроится работа Солнечной системы. За полчаса до Большого разрыва разрушится Земля (или похожая планета), за одну наносекунду начнут разрушаться атомы. Согласно гипотезе, всё это произойдёт лишь через 22 миллиарда лет, уже после угасания Солнца в белый карлик.
Однако наиболее популярной теорией остаётся постоянное расширение и следующая из этого Тепловая смерть.
За миллиарды лет звёзды выгорят. Из их останков родятся белые карлики, нейтронные звёзды и чёрные дыры. Через 150 миллиардов лет от текущего момента при том же ускорении разбегания галактик все галактики за пределами Местной группы выйдут за космологический горизонт. События в Местной группе никак не смогут влиять на события в удалённых галактиках, и наоборот. При наблюдении удалённой галактики время будет замедляться, а затем просто остановится. Другими словами, через 150 миллиардов лет наблюдатель в Местной группе никогда не увидит событий в удалённых галактиках. Более не будут возможны ни полёты к ним, ни какие-либо формы связи.
Через 800 миллиардов лет светимость Местной группы заметно снизится. Стареющие звёзды будут выдавать всё меньше света, красные карлики будут вымирать в белые. Через 2 триллиона лет от текущего момента из-за красного смещения удалённые галактики будет невозможно как-либо обнаружить: даже длина волн их гамма-лучей будет выше, чем размер наблюдаемой вселенной.
Через 100 триллионов лет закончится формирование звёзд, в космосе будут тускло светить их остатки. После того, как потухнет последняя звезда, космос изредка будут озарять вспышки слияний двух белых карликов. Через 10 15 лет планеты либо упадут на остатки своих бывших звёзд, либо уйдут к другим телам. Похожим образом через 10 19 —10 20 лет объекты покинут галактики. Небольшая часть объектов упадёт в сверхмассивную чёрную дыру.
Дальнейшее развитие зависит от того, стабилен протон или нет. Некоторые эксперименты утверждают, что минимальный период полураспада протона составляет 10 34 лет. Если это действительно так, через 10 40 лет во Вселенной останутся почти лишь только лептоны и фотоны. Исчезнут остатки звёзд, останутся лишь чёрные дыры. Возможно, процесс гибели нуклонов займёт больше времени.
Через 10 100 лет от текущего момента чёрные дыры испарятся излучением Хокинга. Наконец, Вселенная будет почти полностью пуста. В ней будут летать фотоны, нейтрино, электроны и позитроны, изредка сталкиваясь.
Если протоны стабильны, то через 10 1500 холодным слиянием и квантовым туннелированием лёгкие ядра превратятся в атомы железа 56 Fe. Элементы тяжелее этого изотопа распадутся с излучением альфа-частиц. Через 10 10 26 лет квантовое туннелирование превратит большие объекты в чёрные дыры. Возможно, железные звёзды превратятся в нейтронные через 10 10 76 лет от настоящего момента.
Есть вероятность, через 10 10 10 56 лет квантовые флуктуации зародят новый Большой взрыв. Хотя в этом вакууме может зародиться даже разумное существо: приблизительная оценка времени зарождения Больцмановского мозга — раз в 10 10 50 лет.
Есть и другие, более экзотические гипотезы. К примеру, в 2010 году учёные предсказали, что через пять миллиардов лет время закончится. Это событие трудно будет увидеть или как-то предсказать, его обещают внезапным. Пространство может кончиться из-за схлапывания ложного вакуума в истинный, в более энергетически низкое состояние, что, возможно, повлечёт полное разрушение объектов Вселенной.
Все эти гипотезы разработаны для текущих реалий простого уравнения состояния для тёмной энергии. Как и следует из имени, о тёмной энергии известно мало. Если верна инфляционная модель Вселенной, то в первые моменты после Большого взрыва существовали другие формы тёмной энергии. Возможно, уравнение состояния поменяется. Изменятся выводы, которые можно сделать из него. Трудно предсказать, что мы узнаем о тёмной энергии, если она получила развитие лишь в конце прошлого века.
Но во всех случаях гибель Вселенной — очень далёкое по меркам человечества явление. Если рассматривать её с масштаба продолжительности жизни одного человека, это слишком глобальное событие, чтобы о нём беспокоиться.
Только зарегистрированные пользователи могут участвовать в опросе. Войдите, пожалуйста.
Источник
Что ещё мы в принципе можем узнать о Вселенной?
Я космолог, и после моих лекций чаще всего я слышу такие вопросы: Что находится за пределами Вселенной? Во что расширяется наша Вселенная? Будет ли она расширяться вечно? Это естественные вопросы. Но существует более глубокий вопрос. На самом деле мы хотим знать следующее: есть ли границы нашего знания? Есть ли границы науки?
Ответ, конечно же – мы заранее не знаем. Мы не узнаем, существуют ли границы познания, если только не попробуем преодолеть их. Пока что их признаков не наблюдается. Встречаются препятствия, но все они носят характер временных. Некоторые говорят мне: «Мы никогда не узнаем, как началась Вселенная. Мы никогда не узнаем, что было до Большого взрыва». Эти утверждения демонстрируют примечательное самомнение по поводу того, что мы заранее можем знать список всего, что мы не сможем узнать. Это не только необоснованно, но и не подтверждается всей историей науки, не встретившей пока таких ограничений. В случае космологии наше знание увеличилось так, как никто не мог предполагать 50 лет назад.
Мы не можем увидеть бесконечность, наше поле зрения ограничено 45,3 миллиарда световых лет. Но это не мешает нам понимать законы природы.
И нельзя сказать, что природа не ставит ограничения на наблюдаемое и на то, как мы можем что-либо наблюдать. К примеру, принцип неопределённости Гейзенберга ограничивает наше знание о движении частицы, а скорость света ограничивает дальность нашего поля зрения или длину пути, который возможно пройти за заданное время. Но эти ограничения говорят лишь о том, чего мы не можем увидеть, а не о том, чего мы не можем узнать. Принцип неопределённости не помешал разобраться в квантовой механике, поведении атомов или виртуальных частицах, которые, хоть их и не видно, всё же существуют.
Наблюдение расширения Вселенной подразумевает, что было какое-то начало, ведь если экстраполировать обратно, то в некий момент прошлого всё в обозримой Вселенной сосредоточится в одной точке. В этом момент, известный, как Большой взрыв, известные нам законы физики перестают работать, поскольку ОТО, описывающее гравитацию, невозможно интегрировать с квантовой механикой, описывающей физику на микроскопических масштабах. Но большинство учёных не считают это фундаментальным барьером на пути знания, поскольку ОТО наверняка станет частью последовательной квантовой теории. Теория струн – одна из продолжающихся в этом направлении попыток.
С такой теорией мы, возможно, сумеем ответить на вопрос о том, что было прежде Большого взрыва. Простейший ответ одновременно и наименее удовлетворительный. СТО и ОТО связывают пространство и время в одну сущность: пространство-время. Если пространство было создано во время Большого взрыва, то, возможно, и время тоже. В таком случае никакого «прежде» не было. Вопрос оказывается некорректным. Конечно, это не единственный возможный ответ, и нам необходимо подождать квантовую теорию гравитации и её экспериментальное подтверждение до того, как у нас появится уверенность в нашем ответе.
Ещё один вопрос – можем ли мы знать, что лежит за пределами нашей Вселенной в смысле пространства. Каковы границы нашей Вселенной? Мы можем попробовать угадать ответ. Если наше пространство-время появилось спонтанно – что, как я доказывал в моей последней книге, «Вселенная из ничего» [A Universe from Nothing], кажется вполне вероятным – тогда её общая энергия равна нулю. Энергия, представленная материей, компенсируется энергией, представленной гравитационными полями. Иначе говоря, нечто может появиться из ничего, если нечто будет равно ничему. В данный момент считается, что вселенная, общая энергия которой может быть нулевой, замкнута. Такая вселенная конечна, но не имеет границ. Так же, как вы можете вечно путешествовать по поверхности сферы, не встречая никаких границ, вы, возможно, можете двигаться и по Вселенной. Если заглянуть достаточно далеко в одном направлении, можно увидеть наши затылки.
На практике это невозможно, поскольку наблюдаемая Вселенная – лишь часть гораздо большего объёма. Это связано с явлением инфляции. Большинство спонтанно появляющихся вселенных микроскопического размера реколлапсируют за микроскопическое время, и не будут существовать миллиарды лет. Но в некоторых пустое пространство будет наделено энергией, и это заставит вселенную расширяться с экспоненциальной скоростью, хотя бы некоторое время. Считается, то период инфляции проходил в первые моменты расширения Большого взрыва, и предотвратил реколлапс Вселенной. В этом процессе Вселенная раздулась так сильно, что в практическом смысле она теперь выглядит плоской и бесконечной – как кукурузное поле в Канзасе кажется бесконечным, хотя и находится на огромной сфере по имени Земля. Поэтому мы не видим своих затылков, заглядывая в космос, хотя наша Вселенная может оказаться замкнутой на крупнейших масштабах. В принципе, подождав достаточно долго, мы могли бы увидеть всё вместе, если только инфляция не возобновиться в нашей наблюдаемой Вселенной, и не идёт где-то в других регионах космоса, недоступных нашему взору.
Касательно возможности того, что невидимые нам пока (или навсегда) регионы могут испытывать инфляцию, текущие теории называют этот сценарий наиболее вероятным. Если мы будем относить выражение «наша Вселенная» к тому району пространства, с которым у нас есть связь, или с которым у нас когда-нибудь появится связь, тогда инфляция за пределами этого района продолжает создавать другие вселенные. В нашем районе инфляция могла быть краткой, но оставшееся пространство экспоненциально расширяется вечно, и в этом процессе изолированные районы по типу нашего иногда откалываются от расширения, как изолированные участки льда формируются на поверхности быстрого течения воды, если температура опускается ниже точки замерзания. У каждой такой вселенной будет начало, обозначенное окончанием инфляции в этом участке пространства. В этом случае начало нашей Вселенной может не совпасть с началом времени – ещё одна причина сомневаться в том, что Большой взрыв представляет собой ограничение познания.
Сталкивающиеся галактики. Такие явления когда-нибудь прекратятся, и наблюдатели далёкого будущего могут никогда не узнать, какой динамичной раньше была наша Вселенная.
В зависимости от процесса, заставляющего вселенные отпочковываться от фонового пространства, законы физики в них могут отличаться. Мы решили называть эту коллекцию возможных вселенных «мультивселенной» [multiverse]. Идея мультивселенной прижилась в научном сообществе не только из-за того, что она вдохновлена инфляцией, но и потому что возможность существования множества разных вселенных, у каждой из которых есть свои законы физики, может объяснить разные необъяснимые на первый взгляд фундаментальные параметры нашей Вселенной. Эти параметры – просто значения, случайным образом появляющиеся во время рождения вселенной.
Если существуют другие вселенные, то они отделены от нас огромными дистанциями, удаляются на огромных скоростях, и потому их никак нельзя будет обнаружить напрямую. Значит ли это, что мультивселенная – просто метафизика? Является ли подтверждение существования мультивселенной фундаментальной границей нашего познания? Не обязательно. Хотя мы можем и не увидеть другую вселенную, мы можем проверить теорию, приведшую к её появлению – например, пронаблюдав гравитационные волны, порождённые инфляцией. Это позволит нам проверить природу инфляции, приведшей к появлению нашей Вселенной. Эти волны похожи на те, что недавно были обнаружены детектором LIGO, но имеют другой источник. Они исходят не от катаклизмов наподобие столкновений чёрных дыр в далёких галактиках, но от самых ранних моментов Большого взрыва, в предполагаемый период инфляции. Если их можно будет обнаружить напрямую – что возможно в разных экспериментах, которые ищут следы этих волн в реликтовом излучении, оставшемся от Большого взрыва – мы сможем изучить физику инфляции и определить, является ли следствием этой физики бесконечная инфляция. Вот так, не напрямую, мы сможем проверить существование других вселенных, даже без прямого их наблюдения.
В общем, мы обнаружили, что даже глубочайшие из метафизических вопросов, включая существование других вселенных – к которым ранее не предполагалось возможности подойти эмпирически – на самом деле могут быть проверяемы, если подойти к ним с умом. Пока неизвестны границы того, что мы можем узнать, скомбинировав логику и экспериментальные наблюдения.
Вселенная без границ привлекает нас и побуждает продолжать поиски. Но можем ли мы быть уверены, что никаких границ познания мы никогда не встретим? Не совсем.
Инфляция налагает фундаментальное ограничение на познание – конкретно, на познание прошлого. Она обнуляет вселенную, уничтожая всю информацию о предшествовавших ей динамических процессах. Быстрое расширение космоса во время инфляции сильно разбавляет содержимое любого района. Так что она, например, могла стереть следы магнитных монополей, частиц, которые по теории в ранней Вселенной должны были появляться в большом количестве. Это было одно из первых достоинств инфляции – примирение теории, предполагающей изобилие этих частиц, с фактом отсутствия их сегодня. Но избавляясь от несоответствий, инфляция стирает и части нашего прошлого.
Что хуже, это стирание может ещё идти. Мы, очевидно, живём сейчас в другой период инфляции. Измерения убегания удалённых галактик показывают, что расширение нашей Вселенной ускоряется, а не замедляется, что наблюдалось бы, если бы гравитационная энергия преобладала в материи или излучении, а не в пустом пространстве. Пока что нам непонятно происхождение этой энергии. Любое из потенциальных объяснений накладывает ограничения на прогресс познания и даже на наше существование.
Энергия пустого пространства может внезапно исчезнуть, если Вселенная вдруг испытает какой-нибудь фазовый переход, космическую версию конденсации пара в жидкую воду. Если это случится, природа фундаментальных сил может измениться, и все видимые нам структуры, начиная с атомов, могут стать нестабильными или исчезнуть. И мы исчезнем вместе со всем остальным.
Но и при продолжении расширения наше будущее довольно уныло. В течение 2 триллионов лет – по меркам людей это долго, но не по меркам космоса – остаток Вселенной исчезнет из нашего поля зрения. Любые наблюдатели, появляющиеся на планетах вокруг звёзд в этом далёком будущем, решат, что они живут в единственной галактике, окружённой бесконечным пустым пространством, безо всяких признаков ускорения и даже доказательств Большого взрыва. Так же, как мы утратили монополи, им будет не видна знакомая нам история (разумеется, у них может появиться доступ к таким наблюдаемым явлениям, которые мы пока не видим, так что пока зазнаваться не стоит).
В любом случае, стоит наслаждаться нашим небольшим временем под солнцем и изучать то, что можем, пока мы можем. Учитесь прилежнее, выпускники!
Источник