Модели Вселенной
Описание существующих моделей нашей Вселенной от статистической Вселенной Эйнштейна до Теории Большого взрыва и Горячей Вселенной
В настоящее время доминирующими моделями Вселенной считаются: Теория большого взрыва (модель горячей Вселенной), которая описывает химический состав Вселенной и модель расширяющейся Вселенной (модель Фридмана). Инфляционная модель, описывающая причины расширения, вызывает больше споров в ученом мире.
Модель «Холодной вселенной»
Столкнувшись с некоторыми нерешаемыми вопросами моделью «горячей вселенной» ученые стали искать иные физические модели «начала». В 1961 году академик Я.Б. Зельдович выдвинул альтернативную холодную модель Вселенной, согласно которой первоначальная плазма состояла из смеси холодных (с температурой ниже абсолютного нуля) вырожденных частиц — протонов, электронов и нейтрино. [далее…]
Инфляционная модель Вселенной
Инфляционная модель Вселенной – научная космологическая теория о законе и состоянии расширения Вселенной на раннем этапе Большого взрыва. В отличие от стандартной модели горячей Вселенной, данная теория предполагает ускоренный период расширения Вселенной на раннем этапе при температуре выше 1028 Кельвинов. [далее…]
Теория Большого взрыва
Модель «Горячей вселенной» и теория Большого взрыва
Как известно, в 1929 американский астроном Эдвин Хаббл (1889–1953) открыл, что большинство галактик удаляется от нас, причем тем быстрее, чем дальше расположена галактика (закон Хаббла). Это было интерпретировано как всеобщее расширение Вселенной, начавшееся примерно 15 млрд. лет назад. Встал вопрос о том, как выглядела Вселенная в далеком прошлом, когда галактики только начали удаляться друг от друга, и даже еще раньше. [далее…]
Модель расширяющейся Вселенной (Вселенная Фридмана, нестационарная Вселенная)
В 1922 году советский физик и математик А. Фридман на основе строгих расчетов показал, что Вселенная Эйнштейна не может быть стационарной, неизменной. При этом Фридман опирался на сформулированный им космологический принцип, который строится на двух предположениях: об изотропности и однородности Вселенной. Изотропность Вселенной понимается как отсутствие выделенных направлений, одинаковость Вселенной по всем направлениям. Однородность Вселенной понимается как одинаковость всех точек Вселенной: мы можем проводить наблюдения в любой из них и везде увидим изотропную Вселенную. [далее…]
Релятивистская модель Вселенной Эйнштейна (статистическая)
Новая модель Вселенной была создана в 1917 г. А. Эйнштейном. Ее основу составила релятивистская теория тяготения — общая теория относительности. Эйнштейн отказался от постулатов абсолютности и бесконечности пространства и времени, однако сохранил принцип стационарности, неизменности Вселенной во времени и ее конечности в пространстве. Свойства Вселенной, по мнению Эйнштейна, определяются распределением в ней гравитационных масс, Вселенная безгранична, но при этом замкнута в пространстве. [далее…]
Читать онлайн
книги о тайнах и загадках истории, а также о необъяснимых явлениях на нашем сайте
Источник
Ученые создали самую детальную модель Вселенной в истории
Образование галактик — это сложный танец материи и энергии, происходящий на сцене космических масштабов и охватывающий миллиарды лет. То, как разнообразие структурированных и динамичных галактик, которые мы наблюдаем сегодня, возникло из огненного хаоса Большого взрыва, остается одной из самых трудных нерешенных загадок космологии.
В поисках ответов международная команда ученых создала самую детальную крупномасштабную модель Вселенной на сегодняшний день — симуляцию, которую они назвали TNG50. Их виртуальная Вселенная, шириной около 230 миллионов световых лет, содержит десятки тысяч развивающихся галактик с уровнями детализации, которые ранее наблюдались только в моделях с одной галактикой. При моделировании отслеживалось более 20 миллиардов частиц, представляющих собой темную материю, газ, звезды и сверхмассивные черные дыры, и все это на протяжении 13.8 миллиардов лет.
Беспрецедентное разрешение и масштаб позволили исследователям собрать ключевые сведения о прошлом нашей собственной Вселенной, показав, как галактики получили свои необычные формы и как звездные взрывы и черные дыры вызвали эту галактическую эволюцию. Результаты моделирования описаны в двух статьях, которые будут опубликованы в номере журнала Monthly Notices of the Royal Astronomical Society за декабрь 2019 года.
TNG50 — это новейшая симуляция, созданная в рамках проекта IllustrisTNG, целью которого является построение полной картины того, как наша Вселенная развивалась со времен Большого взрыва, путем создания крупномасштабной виртуальной Вселенной без ущерба для мелких деталей отдельных галактик.
Часть симуляции Вселенной. Красные области — горячие центры скопления галактик.
«Эта симуляция представляет собой огромный набор данных, разбирая который мы можем многому научиться, анализируя и понимая образование и эволюцию галактик внутри нее», — сказал Пол Торри, доцент физики в Университете Флориды и соавтор исследования. «Что принципиально нового в TNG50, так это то, что вы получаете достаточно высокое массовое и пространственное разрешения в галактиках, которые дают вам четкое представление о том, как выглядит внутренняя структура систем по мере их формирования и развития».
Такое внимание к деталям в симуляции обошлось недешево. Для моделирования потребовалось 16 000 процессорных ядер суперкомпьютера Hazel Hen в Штутгарте, Германия, работающих непрерывно более года. Для сравнения, мощный домашний компьютер справится с теми же вычислениями лишь за пару десятков тысяч лет. Несмотря на то, что это одна из самых вычислительно тяжелых астрофизических симуляций в истории, исследователи считают, что их инвестиции окупились.
«Численные эксперименты такого рода особенно успешны, когда вы получаете больше, чем вкладываете», — сказал в своем заявлении Дилан Нельсон, научный сотрудник Института астрофизики им. Макса Планка в Мюнхене, Германия, и соавтор исследования. «В нашем моделировании мы видим явления, которые не были явно запрограммированы в коде симуляции. Эти явления возникают естественным образом, в результате сложного взаимодействия основных физических компонентов нашей модели Вселенной».
Эти возникающие явления могут иметь важное значение для понимания того, почему наша Вселенная сейчас, спустя 13.8 миллиардов лет после Большого взрыва, выглядит именно так и никак иначе. TNG50 позволила исследователям воочию увидеть, как галактики возникают из турбулентных облаков газа, присутствующих вскоре после рождения Вселенной.
Они обнаружили, что дискообразные галактики, которых много в нашем ближайшем космическом соседстве, естественным образом возникали в рамках их моделирования и создавали внутренние структуры, включая спиральные рукава, выпуклости и джеты, простирающиеся от их центральных сверхмассивных черных дыр. Когда они сравнили свою компьютерную Вселенную с реальными наблюдениями, то обнаружили, что их популяция галактик качественно согласуется с реальностью.
По мере того, как смоделированные галактики начали превращаться в хорошо упорядоченные вращающиеся диски, стало проявляться еще одно явление. Взрывы сверхновых и сверхмассивные черные дыры в центре каждой галактики создавали высокоскоростные потоки газа. Эти потоки превращались в фонтаны газа, поднимающиеся на тысячи световых лет над галактикой.
Смоделированное рождение скопления галактик, в котором структуры темной материи (белого цвета) сливаются воедино, в то время как сверхмассивные черные дыры и сверхновые выбрасывают в пространство газ (его движение показано красным).
Гравитационное притяжение в конце концов вернуло большую часть этого газа обратно на галактический диск, перераспределив его к внешнему краю и создав обратную петлю оттока и притока газа. Помимо переработки ингредиентов для формирования новых звезд, было также показано, что отток газа изменяет структуру галактик. Рециркулированные газы ускоряли превращение галактик в тонкие вращающиеся диски.
Несмотря на эти первоначальные выводы, команда еще далека от завершения анализа своей модели. Они также планируют опубликовать все данные моделирования для астрономов всего мира, чтобы они могли изучить их виртуальную Вселенную.
«Теперь, когда мы завершили наше моделирование, нам предстоит пройти огромный путь», — сказал Торри. «Целая команда исследователей работает над тем, чтобы лучше понять детальные свойства формирующихся виртуальных галактик и объяснить эволюцию нашей реальной Вселенной».
Источник
Модели Вселенной
Модели Вселенной
1. Двухмерная Вселенная
Вселенная состоит из движущей ( энергия ) и материальной ( материя ) частей . Теория о том, что Вселенная является голограммой высокого разрешения, появилась в 1997 году. Один аргентинский математик придумал объединить теорию относительности с квантовой физикой. Согласно его гипотезе, модель всей нашей трехмерной реальности вместе со временем содержится в плоских 2D-границах. У Вселенной есть двухмерный макет. Далее набор голограмм , некая настольная игра , раскрывается в трехмерную , четырехмерную и пятимерную.
Профессор Костас Скендерис говорит: «Голограмма — это огромный прыжок вперед в осмыслении структуры вселенной и момента ее создания. Общая теория относительности Эйнштейна отлично работает, когда речь идет о больших масштабах. Когда исследования спускаются на квантовый уровень, то она начинает разваливаться. Ученые десятилетиями работали над примирением квантовой теории и теории гравитации Эйнштейна. Некоторые верят, что этого можно достичь с помощью голографического представления. Надеемся, что мы приблизились к этому моменту».
Голограмма представляет собой трехмерную фотографию, сделанную с помощью лазера. Чтобы изготовить голограмму, прежде всего фотографируемый предмет должен быть освещен светом лазера. Тогда второй лазерный луч, складываясь с отраженным светом от предмета, дает интерференционную картину, которая может быть зафиксирована на пленке. Готовый снимок выглядит как бессмысленное чередование светлых и темных линий. Hо стоит осветить снимок другим лазерным лучом, как тотчас появляется трехмерное изображение исходного предмета. Трехмерность — не единственное замечательное свойство, присущее голограмме. Если голограмму с изображением розы разрезать пополам и осветить лазером, каждая половина будет содержать целое изображение той же самой розы точно такого же размера. Если же продолжать разрезать голограмму на более мелкие кусочки, на каждом из них мы вновь обнаружим изображение всего объекта в целом. В отличие от обычной фотографии, каждый участок голограммы содержит информацию о всем предмете, но с пропорционально соответствующим уменьшением четкости. Принцип голограммы «все в каждой части» позволяет нам принципиально по-новому подойти к вопросу организованности и упорядоченности. На протяжении почти всей своей истории западная наука развивалась с идеей о том, что лучший способ понять физический феномен, будь то лягушка или атом, — это рассечь его и изучить составные части. Голограмма показала нам, что некоторые вещи во вселенной не поддаются исследованию таким образом. Если мы будем рассекать что-либо, устроенное голографически, мы не получим частей, из которых оно состоит, а получим то же самое, но поменьше точностью.
2. Трехмерная Вселенная
Три измерения пространства .
3. Четырехмерная Вселенная
Пространственно — временной континуум . Время признаётся равноправным четвертым измерением .
4. Пятимерная Вселенная
Информация становится пятым полноправным измерением . Таким образом , наша Вселенная — это пятиугольник , имеющий 11 родственников , образуя Мультивселенную — додекаэдр , или » Футбольный мяч » .
Математик Джеффри Уикс (Jeffrey Weeks) считает что :
1. Додекаэдр имеет 60 млрд. световых лет в диаметре.
2. Путешествие начавшись на Земле на ней и окончится . Т.е. мы увидим далекую Землю , которая и есть наша Земля , но на другом этапе эволюции . Мы можем найти свою Землю на небосклоне , причем несколько раз , в том числе и в её прошлом .
3. Астрономы Земли наблюдают одну и ту же галактику в разных частях небосвода , причём с разных сторон и на разных этапах эволюции . Мультивселенная внутри , как зеркальная комната , каждый предмет имеет множество изображений . Это означает , что количество объектов в Мультивселенной в 12 раз меньше , чем мы их наблюдаем . Но все 12 проекций находятся в разных временных отрезках .
4. Перейти к иному » футбольному мячу » невозможно , не освоив полностью свою Мультивселенную.
5. Количество » футбольных мячей » в авоське , пока понять невозможно.
5. Модель Плыкина
Российский ученый Виктор Дмитриевич Плыкин, доктор технических наук, автор более 100 публикаций, на протяжении 25 лет экспериментальных и научных работ разрабатывал модель Вселенной. Его идеи очень оригинальны, необычны, а главное – они полностью описывают все процессы, протекающие во Вселенной, в соответствии с новейшими открытиями торсионных полей, а также в соответствии с божественным планом созидания материи и всеми чудесными математическими законами, которым подчиняется жизнь на земле.
Согласно модели В.Д.Плыкина во Вселенной есть единое организующее начало. Плыкин проводил эксперименты, нагревая воду до 97,5 градусов Цельсия в течение 2,5 часов и вбрасывал в кипящую воду кристаллики пенманганата калия (марганцовка). Как мы знаем кристаллики марганцовки опускаясь в сосуд с водой дают малиновые волокна. Так вот, при созданных условиях, когда вода находится в фазовом переходе из состояния жидкости в состояние пара — малиновые волокна образовывали шестигранные призмы, пчелиные соты. Совсем недавно ученые обнаружили, что галактики имеют энергетические сферы. В приложении имеется фотография из журнала «Нэшил джиогрэфик» на которой имеется в центре маленькая галактика со спиралевидными рукавами, заключенная в сферу. Далее вне этой сферы, есть другая огромная энергетическая сфера. Она здесь видна как решетка из шестиугольников!
Таким образом, мы видим, что вся Вселенная имеет структуру пчелиных сот. Вода в таком состоянии при температуре 97,5 градусов повторяет глобальную структуру Вселенной. Плыкин говорит: «Кто-то же должен формировать Вселенную, информационно-энергетический сгусток – Центральное управляющее ядро – Разум Вселенной. Он наращивает Вселенную, формирует её». Все мы знаем формулу Эйнштейна E=mc. Но если мы считаем, что информация первична, то из этой формулы можно сделать и такой вывод, что масса – это энергия, уплотненная в 90 миллиардов раз. Как только появляется информация, обладающая божественным свойством формировать материю – сразу начинается формирование полевых структур. Материя – это уплотненная энергия. Мир состоит из информации и энергии. Других субстанций нет! Творец формирует миры: галактики, Вселенную – по своей программе. Если мы добавим в формулу Эйнштейна информационную составляющую m=iE/c то это и есть формула формирования Божественным сознанием мира, материи. После 25 лет работы, Плыкин получил модель. Наша Вселенная состоит из разумного управляющего ядра и замкнутых управляемых энерго-информационных потоков. Из ядра по спирали выходят потоки и в ядро же возвращаются. Энерго-информационные потоки имеют очень сложную вихревую структуру. Согласно модели Плыкина во Вселенной 33 галактических слоя. Мы живем в 33 галактическом слое – самом далеком от ядра. Сейчас идет образование 34 галактического слоя. Вселенная растет, развивается. Энерго-информационные потоки обеспечивают снабжение всей Вселенной энергией и информацией. Во Вселенной царит глобальный порядок. Все упорядочено, развитие Вселенной идет по программе. Солнечная система представляет собой спираль перпендикулярную галактическому потоку. Все солнечные системы повторяют спирали галактических потоков. Все они расположены на витках галактических потоков и перпендикулярны к ним. Все планеты солнечной системы вращаются вокруг Солнца также по спирали, постепенно удаляясь от него, постепенно наращивая свою массу и постепенно разогреваясь. Ежегодно Земля удаляется от Солнца на 15,6м. Луна отдаляется от Земли на 3 см в год. Плыкин описывает механизм образования планет: галактический поток пронизывает Солнце и выносит из Солнца плотный энергетический сгусток в котором записывается вся информация о будущей планете. Постепенно новая планета по спирали удаляется от Солнца. Когда планета удалится на критическое расстояние, в Солнце начнет зарождаться новая планета. Согласно материалистического мировоззрения, жизнь зародилась на Земле случайно. А появление человека – 1 миллионная доля процента. По модели Плыкина, человек – существо Вселенной. А жизнь – это явление закономерное. Жизнь существует только в определенном диапазоне. От Солнца до Венеры 108млн.км, от Солнца до Земли – 150 млн.км, от Солнца до Марса – 210 млн.км. Биологическая жизнь может существовать в пределах от 110 до 195 млн.км от Солнца. По мере удаления планеты от Солнца и с наступлением критического расстояния, при котором условия для жизни становятся невозможными, жизнь переносится на следующую планету. Это глобальная программа Творца. В течение 32 слоев Вселенная наращивала материю. Человек не случайное порождение Вселенной. Человек имеет энерго-информационную природу, как и все во Вселенной. Человек – это энерго-информационный сгусток, как и ядро Вселенной. Энерго-инфоримационная сущность человека вечна. Мы будем участвовать в дальнейшем росте Вселенной. Во Вселенной нет борьбы, а действет закон глобального Взаимодействия. К сожалению наше общество построено с противоречиями этому закону. Если человек живет в соответствии с законом глобального Взаимодействия, с законом Единства, Любви и Созидания, то его вибрации войдут в резонанс со Вселенной. У плохих людей — антирезонанс и как результат болезни, неудачи. Бог создал человека творцом. Он нам дает множество жизней, для того чтобы мы могли достичь высочайшего духовного уровня. Бог проводит человека через все формы жизни. Те люди, которые достигают высочайшего уровня духовного развития, приобретают связь с Творцом. Очевидно, что в следующих существованиях они будут подниматься все выше по лестнице иерархий, о которых мы даже не представляем. Творцу нужно создать иерархию сознаний.
Модель Вселенной Плыкина полностью согласуется с мировосприятием толтеков. Видящие толтеки видят Вселенную как поток энергетических волокон, а человека как светящийся энергетический кокон, состоящий также их светящихся волокон.
6. Вселенная — лабиринт
Вселенная заполнена не только пустотой и галактиками , между сегментами Вселенной есть преграды. Вероятно , мы видим не всю Вселенную , а лишь кусок лабиринта. Если Вселенная лабиринт , то в ней есть тупики и пещеры , норы, взрывы энергии , болота и чёрные дыры .
7. Модель Вселенной 2005, Millennium Run , созданная европейскими учеными, основывалась на данных о реликтовом микроволновом излучении, полученных зондом WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe). Этот зонд помог создать карту малых вариаций в микроволновом фоне, который является следом Большого взрыва. Однако с момента создания Millennium Run объем данных значительно вырос и в основу модели «Большой» лег набор данных WMAP5, накопленный за пять лет. Теоретической основой для модели стала стандартная космологическая модель Lambda-CDM (Lambda-Cold Dark Matter), основанная на предположении, что гравитация, действовавшая на небольшие колебания плотности, возникшие после Большого взрыва, создала первые скопления темной материи, которые, разрастаясь, породили структуры, давшие начала скоплениям галактик.
8. Вселенная 2011 , наиболее точную и всеобъемлющую на данный момент компьютерную модель эволюции крупномасштабной структуры Вселенной, получившую название «Bolshoi», создали астрономы из США, Германии и России под руководством профессора университета Нью-Мексико Анатолия Клыпина.Модель, рассчитанная с помощью суперкомпьютера Pleiades, установленного в исследовательском центре NASA имени Эймса, станет мощным инструментом для исследования эволюции Вселенной в целом, в частности, процесса формирования галактик, а также для поисков ответа на вопрос о природе темной материи и темной энергии.
9. Новые модели
15 февраля 2021 , ученые из России и Финляндии использовали квантовый компьютер для исследования малоизученной области физики — неэрмитовой квантовой механики, впервые продемонстрировав новые возможности квантового моделирования, позволяющие проверить на практике смелые математические идеи, противоречащие классическим правилам физики. Результаты исследования опубликованы в журнале Communications Physics. Правила квантовой физики, которые определяют поведение очень малых объектов, используют математические операторы, называемые эрмитовыми гамильтонианами. Эрмитовы операторы используются в квантовой физике уже почти 100 лет, но недавно теоретики осознали, что можно расширить ее фундаментальные уравнения, используя операторы, которые не являются эрмитовыми, то есть действующими с нарушением симметрии четности и времени, или PT-симметрии. Новые уравнения описывают вселенную со своими собственными правилами: например, глядя в зеркало и меняя направление времени, можно увидеть ту же версию себя, что и в реальном мире. Однако, существующие вычислительные мощности до сих пор не позволяли создать модель такой вселенной. Исследователи из Университета Аалто в Финляндии и Артем Мельников из МФТИ впервые смоделировали с помощью квантового компьютера IBM игрушечную вселенную , которая ведет себя в соответствии с этими новыми правилами. Для этого они заставили кубиты — элементы квантового компьютера, которые отвечают за вычисления — вести себя в соответствии с новыми правилами неэрмитовой квантовой механики. На выходе авторы получили несколько захватывающих результатов. Во-первых, оказалось, что применение подобных операций к кубитам приводило к потере квантовой информации — явлению, аналогичному гипотетическому парадоксу исчезновения информации в черной дыре, предложенному Стивеном Хокингом и не имеющему объяснений в рамках стандартной квантовой механики.Второй захватывающий результат был получен, когда авторы экспериментировали с двумя запутанными кубитами. Запутанность — это тип корреляции, которая возникает между кубитами, как если бы они испытывали волшебную связь, которая заставляет каждый из них синхронизироваться с каждым. Известно, что Эйнштейну очень не нравилась концепция запутанности, он называл ее «жутким действием на расстоянии». В рамках обычной квантовой физики невозможно изменить степень сцепления между двумя частицами, вмешиваясь только в одну из них. Однако в неэрмитовой квантовой механике исследователи смогли изменить уровень запутанности кубитов, манипулируя только одним из них, и получили результат, который запрещен в обычной квантовой физике. «Самое интересное в этих результатах состоит в том, что квантовые компьютеры сейчас достаточно развиты, чтобы начать использовать их для проверки нетрадиционных идей, которые до сих пор были только математическими, — приводятся в пресс-релизе Университета Аалто слова руководителя исследования доцента Сорина Параоану (Sorin Paraoanu). — В данной работе «жуткие действия на расстоянии» становятся еще более пугающими. И хотя мы очень хорошо понимаем, что происходит, это вызывает у нас дрожь». Несмотря на то, что исследование чисто теоретическое, у него есть потенциальные практические приложения, считают авторы. В частности, в последнее время были получены несколько новых оптических и микроволновых устройств, которые, похоже, ведут себя в соответствии с новыми правилами. Настоящая работа открывает путь к моделированию этих устройств на квантовых компьютерах.
Источник