Существовали ли другие вселенные до Большого взрыва?
«До Большого взрыва существовала более ранняя Вселенная, которую сегодня можно наблюдать. Большой Взрыв не был началом», — эти слова произнес английский физик и математик сэр Роджер Пенроуз во время вручения Нобелевской премии по физике в 2020 году. Британская The Telegraph также приводит слова выдающегося ученого: «Что-то существовало до Большого взрыва и это что-то продолжит свое существование в будущем». Нобелевский лауреат считает, что наш Большой взрыв начался с того, что являлось далеким будущим более ранней эпохи. Причина, по которой он так думает, заключается в таинственной физике черных дыр – еще в 1964 году, спустя девять лет после смерти Эйнштейна, сэр Роджер предположил, что черные дыры являются неизбежным следствием Общей теории относительности (ОТО). Его новаторская статья до сих пор считается самым важным вкладом в теорию относительности со времен Эйнштейна и доказательства Большого взрыва.
По мнению Пенроуза, Вселенная будет продолжать расширяться до тех пор, пока вся ее материя в конечном итоге не распадется, после чего на ее месте возникнет новая.
Что такое «точки Хокинга»?
Пенроуз обнаружил шесть «теплых» точек в небе, называемых «точками Хокинга» («hawking points»), диаметр которых примерно в восемь раз больше диаметра Луны. Свое название они получили в честь британского физика-теоретика Стивена Хокинга, который утверждал, что черные дыры «пропускают» излучение и в конечном итоге полностью испаряются. Время, которое требуется черной дыре, чтобы полностью испариться, огромно, возможно, больше, чем возраст нашей нынешней Вселенной, поэтому их нельзя обнаружить. Однако Пенроуз считает, что «мертвые» черные дыры из предыдущих вселенных или «эонов» теперь наблюдаемы. Если он прав, это доказывает правильность теорий Хокинга.
У нас есть Вселенная, которая все расширяется и расширяется. Вся масса в ней распадается и в этой моей сумасшедшей теории это отдаленное будущее становится Большим взрывом другого Эона. Черные дыры в этой другой вселенной могли исчезнуть из-за испарения Хокинга и создать точки в небе, которые я называю точками Хокинга. Мы их видим. Эти точки примерно в восемь раз превышают диаметр Луны и представляют собой слегка прогретые области. На сегодняшний день у нас есть весомые доказательства существования по крайней мере шести из них.
Нобелевский лауареат по физике 2020 года, сэр Роджер Пенроуз.
Ранее в этом году в журнале Monthly Issues of the Royal Astronomical Society вышла работа сэра Пенроуза, посвященная точкам Хокинга. В статье представлены данные наблюдений многочисленных ранее ненаблюдаемых аномальных круглых пятен в космическом микроволном фоновом излучении (реликтовом излучении), со значительно повышенной температурой.
Еще больше увлекательных статей о последних научных открытиях в области теоретической физики, читайте на нашем канале Google News.
Реликтовое излучение – это, по сути, электромагнитное излучение, оставшееся от самой ранней космологической эпохи, которая пронизывает всю вселенную. Считается, что реликтовое излучение сформировалось примерно через 380 000 лет после Большого Взрыва и содержит тонкие указания на то, как формировались первые звезды и галактики.
Точки Хокинга – это, по сути, погибшие черные дыры, которые существовали до Большого взрыва (породившего нашу Вселенную) и которые пережили свои собственные Вселенные. Однако теперь они находятся на исходе своей жизни и испускают излучение, испаряясь в ничто. Нобелевский лауреат отмечает, что «наш Большой взрыв начался с чего-то, что было отдаленным будущим предыдущего Эона (Вселенной), и в ней были бы такие же черные дыры, как в нашей Вселенной, проходящие через испарение Хокинга. Именно они произвели бы эти точки в небе, которые я называю точками Хокинга.»
Спорная теория
Как отмечает The Telegraph, эта идея спорна, хотя многие ученые считают, что Вселенная существует в непрерывном цикле расширения, происходящем до «Большого сжатия», за которым следует новый Большой взрыв. Пенроуз также отметил, что в прошлом черные дыры считались теоретически существующими объектами. Подробнее о том, как выглядит черная дыра и как ученым удалось ее сфотографировать читайте в этой статье.
В 1988 году Роджер Пенроуз разделил премию Вольфа по физике с профессором Стивеном Хокингом за совместную работу над черными дырами.
Сэр Роджер разделил Нобелевскую премию по физике с профессорами Рейнхардом Герцелем из Института внеземной физики Макса Планка и Андреа Гез из Калифорнийского университета, которые доказали, что в центре Млечного Пути находится сверхмассивная черная дыра Стрелец А (Sagittarius A*).
Напомним, что черные дыры являются самыми таинственными объектами во Вселенной, не считая, конечно, темной энергии и темной материи. В 2017 году Нобелевскую премию по физике вручили ученым коллабораций LIGO и VIRGO за открытие гравитационных волн – ряби пространства-времени, вызванной столкновением двух сверхмассивных черных дыр. Это открытие положило начало новой эре исследований гравитации.
Источник
Существуют ли доказательства того, что мы живем в Мультивселенной?
Как думаете, существует ли параллельная вселенная? Или их много? Несмотря на то, что разговоры о параллельных мирах излюбленная тема научных фантастов, теоретическая физика допускает их существование. Так, выдающийся физик-теоретик, легенда космологии Стивен Хокинг считал, что попасть в иную реальность можно сквозь черную дыру. Еще один известный ученый Митио Каку предлагает несколько иной взгляд на Мультивселенную — с точки зрения квантовой механики, согласно законам которой одна и та же частица может существовать в двух местах одновременно. Более того, Каку отмечает, что все больше ученых сегодня не верят в существование одной-единственной Вселенной, считая подобную точку зрения лишь одной из многих теорий, способных объяснить устройство нашего мира. Но есть ли хоть малейшие доказательства существования множества миров или наоборот, их отсутствия? Давайте разбираться.
Если параллельные реальности существуют, то как сильно отличаются от нашей?
Другой мир
Хочу сразу предупредить читателя — все разговоры о параллельных мирах так или иначе упираются в законы, описывающие как элементарные частицы (протоны, фотоны, электроны, кварки и пр.) взаимодействуют между собой. А все что касается квантовой физики, и я не преувеличиваю, очень и очень сложно. Причем иногда до такой степени, что сами ученые открыто признаются в том, что не понимают ее. Но если умнейшие представители рода человеческого не могут с уверенностью сказать как устроена Вселенная на атомном уровне, что же говорить обо всех остальных, обычных жителях планеты? Можно ли вообще разобраться в том, сколько существует альтернативных реальностей?
Начнем с того, что современная наука пока не может ни доказать, ни опровергнуть существование Мультивселенной. А это означает, что тонкую грань между наукой и научной фантастикой бывает сложно заметить, но мы с вами не будем выходить за пределы физических теорий.
Кто знает, может быть прямо сейчас вы из параллельной вселенной тоже читаете эту статью.
Итак, в интервью Russia Today доктор Митио Каку утверждает, что теоретическая физика всерьез рассматривает вероятность того, что наша Вселенная может сосуществовать с другими мирами. Так, если Мультивселенная реальна, она может объяснить многие законы природы. Более того, существование параллельных вселенных могло бы объяснить появление жизни на нашей планете — только вспомните череду случайных событий, позволивших нашим далеким предкам выйти из воды на сушу. Со стороны может даже показаться, что Вселенная существует для того лишь, чтобы на свет появились мы с вами. Но означает ли это, что где-то в космосе есть Бог? Не обязательно. Каку отмечает, что сам факт нашего существования может указывать на то, что в других вселенных у нашей планеты не было бы Луны, а энергии Солнца могло оказаться недостаточно для поддержания на Земле температуры для возникновения жизни.
Еще больше новостей из мира популярной науки и высоких технологий читайте на нашем канале в Google News.
Где доказательства?
Прошлой весной репортаж с крупнейшего в мире нейтринного телескопа — раскинувшейся сетки детекторов, вплетенных в антарктический лед, совпал со вспышкой гиперболических заголовков в мировых СМИ. Утверждалось, что ученые наконец обнаружили доказательства существования параллельного мира. Правда, очень необычного — исследователи утверждали, что время в этом мире идет в обратную сторону, а Большой взрыв представляет собой конец, а не начало. Хотя начинать поиски своего стареющего двойника пока слишком рано, физики предположили существование такой Вселенной не просто так. Дело в том, что они поймали странные сигналы из космоса, которые не поддаются простому объяснению.
Шесть лет назад в ходе эксперимента в Антарктике, исследователи обнаружили странные частицы, которые могут свидетельствовать о существовании параллельной реальности. Устройство, называемое антарктической импульсной переходной антенной (ANITA), улавливает радиосигналы, возникающие при столкновении высокоэнергетических частиц из глубокого космоса с нашей атмосферой. Некоторые волны скользят по земле, прежде чем их зафиксирует ANITA, а другие отскакивают ото льда.
Гигантский воздушный шар, который нес на себе набор антенн ANITA над Антарктидой.
В основе этой тайны лежат нейтрино: призрачные, высокоэнергетические частицы, которые могут проходить сквозь почти любой материал невредимыми, но могут производить предательские радиоимпульсы, которые улавливает ANITA. Чтобы продолжить изучение необычных сигналов, физики обратились к IceCube — нейтринному телескопу, состоящему из длинных цепочек детекторов, расположенных вблизи южного полюса. Нейтрино, проходя сквозь лед, может производить другие частицы, которые испускают крошечные вспышки света, которые могут обнаружить датчики IceCube.
Новые данные, опубликованные в марте в журнале The Astrophysical Journal, означают, что ученым придется продолжать искать менее очевидные объяснения. Некоторые предположили, что аномалии возникли из-за радиоволн, отражающихся от пещер или погребенных во льду озер. Другие теоретики предлагали более экзотические идеи, например о том, что тяжелые, высокоэнергетические частицы в соответствии с данными ANITA могут описывать одного кандидата на темную материю-таинственное вещество, которое, как полагают исследователи, составляет 85% всей материи во Вселенной. И, наконец, третьи выдвинули гипотезу, согласно которой экзотические частицы соответствуют существующей теоретической модели параллельной вселенной — симметричной нашей, но населенной антиматерией и движущейся в обратном направлении.
Согласитесь, все три предположения как минимум интригуют и буквально заставляют нас представить то, какой Вселенная может быть на самом деле. Так или иначе, на сегодняшний день нет 100% доказательств того, что частицы, которые уловила ANITA, действительно исходят из параллельного мира, в котором вообще все наоборот. Исследователи, работающие над проектом отмечают, что впереди еще очень много работы и перепроверки данных, так что остается только ждать результатов будущих открытий. Ну а мы, в свою очередь, поможем вам скорость время — так, летом я рассказывала об удивительном взгляде на Вселенную Нобелевского лауреата Сэра Роджера Пенроуза, рекомендую к прочтению.
Источник
Ученые: до нашей Вселенной что-то существовало
Американские ученые описали неоднородности реликтового космического излучения, возникшего непосредственно после зарождения Вселенной. В связи с этим авторы считают, что наша Вселенная возникла в результате распада предыдущей. Результаты опубликованы в журнале Physical Review Letters.
Согласно общепринятой теории Большого взрыва, Вселенная началась с сингулярности — состояния, в котором вся материя и энергия были сжаты в одну точку. Затем космос расширился до огромных размеров. Но теория Большого взрыва не объясняет, что было до сингулярности, поэтому это состояние невозможно описать с точки зрения законов физики и математики.
Ученые из Университета штата Пенсильвания придерживаются другой точки зрения: гипотезы Большого отскока, согласно которой наша расширяющаяся Вселенная возникла из сверхсжатой массы вселенной предыдущей фазы. Для описания этого состояния они используют универсальный математический аппарат, объединяющий квантовую механику и теорию относительности.
В новом исследовании ученые доказывают, что с точки зрения петлевой квантовой космологии описание инфляции устраняет две основные аномалии в распределении реликтового излучения.
Используя космологию квантовой петли, мы естественным образом разрешили две из этих аномалий, что позволяет избежать потенциального кризиса. Присутствие этих аномалий говорит о том, что мы живем в исключительной Вселенной.
Донхуи Чжон, автор исследования
Авторы считают, что неоднородности реликтового излучения являются результатом неизбежных квантовых флуктуаций в ранней Вселенной. Во время ускоренной фазы расширения, про которую мы уже упоминали, эти изначально крошечные флуктуации растягивались под воздействием силы тяжести, отражаясь в наблюдаемых неоднородностях.
Выводы американских ученых могут подтвердить или опровергнуть новые спутниковые миссии, такие как LiteBIRD и Cosmic Origins Explorer: они нацелены на обнаружение следов первичных гравитационных волн на фоне реликтового излучения.
Источник
Существуют ли на самом деле параллельные вселенные?
В 1954 году молодой кандидат в докторантуру Принстонского университета по имени Хью Эверетт III высказал радикальную идею: существуют параллельные вселенные, точно такие же, как наша . Все эти вселенные связаны с нашей; они ответвляются от нашей, и наша Вселенная ответвляется от других. В этих параллельных вселенных наши войны имели бы другие результаты, чем те, которые мы знаем. Вымершие в нашей Вселенной виды эволюционировали и адаптировались в других. В других вселенных мы, люди, возможно, вымерли.
Эта мысль поражает воображение, но все же остается понятной. Представления о параллельных вселенных или измерениях, напоминающих нашу, появились в произведениях научной фантастики и использовались в качестве объяснения метафизики. Но почему молодой подающий надежды физик мог рисковать своей будущей карьерой, выдвигая теорию о параллельных вселенных ?
Своей теорией многих миров Эверетт пытался ответить на довольно неприятный вопрос, связанный с квантовой физикой: почему квантовая материя ведет себя хаотично? Квантовый уровень — наименьший из обнаруженных наукой до сих пор. Изучение квантовой физики началось в 1900 году, когда физик Макс Планк впервые представил эту концепцию научному миру. Исследование излучения Планком привело к необычным открытиям, противоречащим классическим законам физики. Эти данные свидетельствуют о том, что во Вселенной действуют другие законы, работающие на более глубоком уровне, чем тот, который мы знаем.
Принцип неопределенности Гейзенберга
За довольно короткое время физики, изучающие квантовый уровень, заметили некоторые необычные вещи в этом крошечном мире. Во-первых, частицы, существующие на этом уровне, могут произвольно принимать различные формы. Например, ученые наблюдали как фотоны — крошечные пакеты света — действуют как частицы и волны. Даже одиночный фотон демонстрирует это изменение формы [источник: Университет Брауна ]. Представьте, если бы вы выглядели и вели себя как твёрдое человеческое существо, когда друг взглянул на вас, но когда он снова оглянулся, вы приняли газообразную форму.
Это стало известно как принцип неопределенности Гейзенберга . Физик Вернер Гейзенберг предположил, что, просто наблюдая квантовую материю, мы влияем на ее поведение. Таким образом, мы никогда не сможем быть полностью уверены в природе квантового объекта или его атрибутах, таких как скорость и местоположение.
Эта идея поддерживается копенгагенской интерпретацией квантовой механики. Эта интерпретация, предложенная датским физиком Нильсом Бором, гласит, что все квантовые частицы существуют не в том или ином состоянии, а во всех его возможных состояниях одновременно. Сумма возможных состояний квантового объекта называется его волновой функцией . Состояние объекта, существующего сразу во всех возможных состояниях, называется его суперпозицией .
По мнению Бора, когда мы наблюдаем квантовый объект, мы влияем на его поведение. Наблюдение нарушает суперпозицию объекта и, по сути, вынуждает объект выбрать одно состояние из своей волновой функции. Эта теория объясняет, почему физики провели противоположные измерения одного и того же квантового объекта: объект «выбрал» разные состояния во время разных измерений.
Интерпретация Бора была широко принята и до сих пор пользуется поддержкой большей части квантового сообщества. Но в последнее время теория «многомиров» Эверетта привлекает серьезное внимание.
Теория многих миров
Молодой Хью Эверетт согласился со многими из того, что уважаемый физик Нильс Бор предположил о квантовом мире. Он согласился с идеей суперпозиции, а также с понятием волновых функций. Но Эверетт не соглашался с Бором в одном жизненно важном отношении.
Для Эверетта измерение квантового объекта не переводит его в то или иное понятное состояние. Вместо этого измерение квантового объекта вызывает фактическое разделение во Вселенной. Вселенная буквально дублируется, разделяясь на одну вселенную для каждого возможного результата измерения. Например, предположим, что волновая функция объекта — это и частица, и волна. Когда физик измеряет частицу, есть два возможных результата: она будет измеряться либо как частица, либо как волна. Это различие делает теорию многих миров Эверетта конкурентом Копенгагенской интерпретации как объяснения квантовой механики.
Когда физик измеряет объект, Вселенная разделяется на две отдельные вселенные, чтобы учесть каждый из возможных результатов. Итак, ученый из одной вселенной обнаруживает, что объект был измерен в форме волны. Тот же ученый в другой вселенной измеряет объект как частицу. Это также объясняет, как одну частицу можно измерить в более чем одном состоянии.
Как бы тревожно это ни звучало, интерпретация Эверетта о многих мирах имеет последствия, выходящие за рамки квантового уровня. Если действие имеет более одного возможного результата, тогда — если теория Эверетта верна — вселенная разделяется, когда это действие совершается. Это верно даже тогда, когда человек решает не предпринимать никаких действий.
Это означает, что если вы когда-либо оказывались в ситуации, когда смерть была возможным исходом, то во вселенной, параллельной нашей, вы мертвы. Это всего лишь одна из причин, по которой некоторые находят интерпретацию Многих миров тревожной.
Еще один тревожный аспект интерпретации многих миров заключается в том, что она подрывает нашу концепцию времени как линейного . Представьте себе временную шкалу, показывающую историю войны во Вьетнаме. Вместо прямой линии, показывающей прогрессирующие события, временная линия, основанная на интерпретации многих миров, будет показывать каждый возможный результат каждого предпринятого действия. Оттуда каждый возможный результат предпринятых действий (в результате первоначального результата) будет дополнительно записан.
Но человек не может знать о своем другом я — или даже о своей смерти — которые существуют в параллельных вселенных. Так как же мы можем узнать, верна ли теория многих миров? Уверенность в том, что интерпретация теоретически возможна, пришла в конце 1990-х годов из мысленного эксперимента — воображаемого эксперимента, используемого для теоретического доказательства или опровержения идеи — под названием квантовое самоубийство .
Этот мысленный эксперимент возродил интерес к теории Эверетта, которая долгие годы считалась «мусором». Поскольку было доказано, что существование многих миров возможно, физики и математики стремились глубоко исследовать последствия этой теории. Но интерпретация многих миров — не единственная теория, которая пытается объяснить Вселенную. И это не единственное, что предполагает существование вселенных, параллельных нашей.
Параллельные вселенные
Теория многих миров и копенгагенская интерпретация — не единственные конкуренты, пытающиеся объяснить базовый уровень Вселенной. Фактически, квантовая механика даже не единственная область физики, ищущая объяснение. Теории, которые возникли в результате изучения субатомной физики, по-прежнему остаются теориями. Это привело к разделению области исследования во многом так же, как и мир психологии.
С момента развития науки, физики занимались реверсивным проектированием Вселенной — они изучали то, что могли наблюдать, и работали в обратном направлении к все меньшим и меньшим уровням физического мира. Делая это, физики пытаются достичь последнего и самого базового уровня. Они надеются, что именно этот уровень послужит основой для понимания всего остального.
Следуя своей знаменитой Теории относительности , Альберт Эйнштейн провел остаток своей жизни в поисках последнего уровня, который отвечал бы на все физические вопросы. Физики называют эту фантомную теорию Теорией всего . Квантовые физики считают, что они находятся на пути к поиску этой окончательной теории. Но другая область физики считает, что квантовый уровень — не самый маленький уровень, поэтому он не может предоставить Теорию Всего .
Вместо этого эти физики обращаются к теоретическому субквантовому уровню, который называется теорией струн , чтобы получить ответы на все вопросы о жизни. Что удивительно, так это то, что в ходе своих теоретических исследований эти физики, такие как Эверетт, также пришли к выводу, что существуют параллельные вселенные.
Теория струн была основана американским физиком японского происхождения Мичио Каку. Его теория утверждает, что основные строительные блоки всей материи, а также всех физических сил во Вселенной, такие как гравитация, существуют на субквантовом уровне. Эти строительные блоки напоминают крошечные резиновые ленты — или нити — из которых состоят квантовые частицы и, в свою очередь, электроны, атомы, клетки и так далее. Какая именно материя создается струнами и как эта материя ведет себя, зависит от вибрации этих струн. Так устроена вся наша вселенная. И согласно теории струн, эта композиция имеет место в 11 отдельных измерениях.
Как и теория многих миров, теория струн демонстрирует существование параллельных вселенных. Согласно теории, наша собственная Вселенная подобна пузырю, существующему рядом с подобными параллельными вселенными. В отличие от теории многих миров, теория струн предполагает, что эти вселенные могут контактировать друг с другом. Теория струн утверждает, что между этими параллельными вселенными может течь гравитация. Когда эти вселенные взаимодействуют, происходит Большой взрыв, подобный тому, который создал нашу вселенную.
Хотя физикам удалось создать машины, способные обнаруживать квантовую материю, субквантовые струны еще предстоит наблюдать, что делает их — и теорию, на которой они построены, — полностью теоретическими.
Так действительно ли существуют параллельные вселенные? Согласно теории многих миров, мы не можем быть уверены в этом, поскольку не можем их осознавать. Теория струн уже была проверена — с отрицательными результатами. Однако доктор Каку все еще верит, что параллельные измерения существуют [источник: The Guardian ].
Эйнштейн не прожил достаточно долго, чтобы увидеть, как его поиски Теории Всего были подхвачены другими. С другой стороны, если Множественные миры верны, Эйнштейн все еще жив в параллельной вселенной. Возможно, в этой вселенной физики уже нашли Теорию Всего .
Источник