Вопросы такие же большие, как вселенная, и (почти) такие же старые, как и время: откуда я пришел и почему я здесь? Это может звучать как вопрос для философа, но если вам нужен более научный ответ, попробуйте спросить космолога.
Связанный контент
- Редкий квартет квазаров, найденных в ранней Вселенной
Эта отрасль физики усердно работает, пытаясь расшифровать природу реальности, сопоставляя математические теории со множеством доказательств. Сегодня большинство космологов считают, что Вселенная была создана во время Большого взрыва около 13, 8 миллиардов лет назад, и она расширяется все более быстрыми темпами. Космос сплетен в ткань, которую мы называем пространством-временем, которая вышита космической паутиной блестящих галактик и невидимой темной материи.
Это звучит немного странно, но груды картинок, экспериментальных данных и моделей, собранных за десятилетия, могут подкрепить это описание. И по мере того, как новая информация добавляется к картине, космологи рассматривают еще более дикие способы описания вселенной, включая некоторые диковинные предложения, которые, тем не менее, коренятся в твердой науке:
Докажет ли эта коллекция лазеров и зеркал, что вселенная - это двумерная голограмма? (ФНАЛ) Вселенная - это голограмма
Посмотрите на стандартную голограмму, напечатанную на 2D-поверхности, и вы увидите 3D-проекцию изображения. Уменьшите размер отдельных точек, которые составляют изображение, и голограмма становится более четкой. В 1990-х годах физики осознали, что что-то подобное может происходить с нашей вселенной.
Классическая физика описывает ткань пространства-времени как четырехмерную структуру с тремя измерениями пространства и одним временем. Теория общей теории относительности Эйнштейна гласит, что на самом базовом уровне эта ткань должна быть гладкой и непрерывной. Но это было до того, как на сцену вышла квантовая механика. В то время как теория относительности хороша для описания Вселенной в видимых масштабах, квантовая физика рассказывает нам все о том, как все работает на уровне атомов и субатомных частиц. Согласно квантовым теориям, если вы исследуете ткань пространства-времени достаточно близко, она должна состоять из крошечных зерен информации, каждая из которых в сто миллиардов миллиардов раз меньше протона.
Стэнфордский физик Леонард Сасскинд и лауреат Нобелевской премии Джерард т Хофт каждый представил расчеты, показывающие, что происходит, когда вы пытаетесь объединить квантовые и релятивистские описания пространства-времени. Они обнаружили, что, говоря математически, ткань должна быть двухмерной поверхностью, а зерна должны действовать как точки на огромном космическом изображении, определяя «разрешение» нашей трехмерной вселенной. Квантовая механика также говорит нам, что эти зерна должны испытывать случайные дрожания, которые могут иногда размывать проекцию и, следовательно, быть обнаруживаемыми. В прошлом месяце физики из Национальной ускорительной лаборатории Ферми Министерства энергетики США начали собирать данные с помощью высокочувствительного устройства лазеров и зеркал, называемого голометром. Этот инструмент точно настроен на то, чтобы уловить крошечное движение в пространстве-времени и показать, действительно ли оно зернистое в наименьшем масштабе. Эксперимент должен собирать данные как минимум за год, поэтому мы можем достаточно скоро узнать, живем ли мы в голограмме.
Вселенная это компьютерная симуляция
Так же, как сюжет Матрицы, вы можете жить в очень продвинутой компьютерной программе и даже не знать об этом. Некоторые версии этого мышления обсуждались задолго до того, как Киану произнес свою первую «стой». Платон задавался вопросом, является ли мир, каким мы его воспринимаем, иллюзией, и современные математики сталкиваются с тем, что математика универсальна - почему независимо от того, куда или куда вы смотрите, 2 + 2 всегда должно равняться 4? Может быть, потому что это фундаментальная часть способа кодирования вселенной.
В 2012 году физики из Вашингтонского университета в Сиэтле заявили, что, если мы действительно живем в цифровой симуляции, возможно, найдется способ это выяснить. Стандартные компьютерные модели основаны на трехмерной сетке, и иногда сама сетка генерирует определенные аномалии в данных. Если вселенная представляет собой огромную сетку, движения и распределения частиц высоких энергий, называемых космическими лучами, могут выявить аналогичные аномалии - сбой в Матрице - и дать нам возможность взглянуть на структуру сетки. В статье 2013 года инженера Массачусетского технологического института Сета Ллойда обосновывается интересная идея: если пространство-время состоит из квантовых битов, Вселенная должна быть одним гигантским квантовым компьютером. Конечно, оба понятия вызывают тревожное затруднение: если юниверс - это компьютерная программа, кто или что написал код?
Активная сверхмассивная черная дыра в ядре Центавра А галактика выбрасывает струи излучения в космос. (ESO / WFI (видимый); MPIfR / ESO / APEX / A.Weiss и др. (Микроволновая печь); NASA / CXC / CfA / R.Kraft и др. (Рентген)) Вселенная - черная дыра
Любая книга «Астрономия 101» скажет вам, что вселенная возникла во время Большого взрыва. Но что существовало до этого момента, и что вызвало взрыв? В статье 2010 года Никодема Поплавски, которая тогда работала в Университете Индианы, было доказано, что наша вселенная была выкована внутри действительно большой черной дыры.
В то время как Стивен Хокинг продолжает передумать, популярное определение черной дыры - это область пространства-времени, настолько плотная, что после определенной точки ничто не может избежать ее гравитационного притяжения. Черные дыры рождаются, когда плотные пакеты материи падают на себя, например, во время смерти особенно здоровенных звезд. В некоторых версиях уравнений, описывающих черные дыры, говорится, что сжатая материя не полностью разрушается в точку или особенность, а вместо этого отскакивает назад, извергая горячую перемешанную материю.
Поплавский сжал числа и обнаружил, что наблюдения за формой и составом вселенной соответствуют математической картине рождения черной дыры. Первоначальный коллапс будет равен большому взрыву, и все внутри и вокруг нас будет сделано из охлажденных, переставленных компонентов этого перемешанного вещества. Более того, теория предполагает, что все черные дыры в нашей вселенной сами могут быть воротами в альтернативные реальности. Итак, как мы можем это проверить? Эта модель основана на вращающихся черных дырах, потому что это вращение является частью того, что не дает исходному веществу полностью разрушиться. Поплавский говорит, что мы должны быть в состоянии видеть эхо вращения, унаследованного от нашей «родительской» черной дыры в обзорах галактик, с огромными скоплениями, движущимися в небольшом, но потенциально обнаруживаемом, предпочтительном направлении.
Вселенная - это пузырь в океане вселенных
Еще одна космическая загадка возникает, когда вы рассматриваете то, что произошло в первые секунды после большого взрыва. Карты реликтового света, испускаемого вскоре после рождения вселенной, говорят нам о том, что пространство-время младенца росло в геометрической прогрессии в мгновение ока, прежде чем перейти к более спокойной степени расширения. Этот процесс, называемый инфляцией, довольно популярен среди космологов, и в этом году он получил дальнейшее развитие благодаря потенциальному (но все еще неподтвержденному) открытию ряби в пространстве-времени, называемых гравитационными волнами, которые были бы продуктами быстрого всплеска роста.
Если инфляция подтвердится, некоторые теоретики будут утверждать, что мы должны жить в пенистом море множества вселенных. Некоторые из самых ранних моделей инфляции говорят, что до большого взрыва пространство-время содержало так называемый ложный вакуум, высокоэнергетическое поле, лишенное вещества и излучения, которое по своей природе нестабильно. Чтобы достичь стабильного состояния, вакуум начал пузыриться, как кастрюля с кипящей водой. С каждым пузырем рождалась новая вселенная, порождающая бесконечную мультивселенную.
Проблема с проверкой этой идеи заключается в том, что космос невероятно огромен - наблюдаемая Вселенная простирается примерно на 46 миллиардов световых лет во всех направлениях - и даже наши лучшие телескопы не могут надеяться всматриваться в поверхность такого большого пузыря. Таким образом, один из вариантов - искать какие-либо доказательства столкновения нашей пузырьковой вселенной с другой. Сегодня наши лучшие карты реликтового света большого взрыва показывают необычное холодное пятно на небе, которое может быть «синяком» от столкновения с космическим соседом. Или это может быть статистическая случайность. Таким образом, команда исследователей во главе с Кэрроллом Уэйнрайтом из Калифорнийского университета в Санта-Крузе работала с компьютерными моделями, чтобы выяснить, какие другие виды следов оставит пузырчатое столкновение в эхо большого взрыва.
