Почему наш мир выглядит именно так, а не иначе? Как он на самом деле устроен? Почему в нем случается то, что мы называем чудесами, и почему не всегда работают физические законы? Можно ли научиться управлять реальностью и событиями, которые происходят вокруг нас? Имеется только одна теория, которая все это объясняет: так называемого материального мира попросту не существует.

Что было, когда ничего не было

Над происхождением Вселенной люди задумывались еще в древности. Богословы считали, что она создана Творцом за несколько тысяч лет до нашей эры. Но археологические и палеонтологические находки доказывают, что Земле и жизни на ней по меньшей мере миллионы лет. Гораздо ближе к истине, по-видимому, оказался Аристотель, утверждавший, что Вселенная не имеет ни начала, ни конца и будет существовать вечно…

Долгое время Вселенную считали статичной и неизменной, но в 1929 году американский астроном Эдвин Хаббл обнаружил, что она постоянно расширяется. Следовательно, она не существовала всегда, а возникла в результате каких-то процессов, рассудил он. Так появилась теория Большого взрыва, который миллиарды лет назад породил звезды и галактики. Но если до Большого взрыва ничего не существовало, то что же к нему привело?

В 1960 году физик Джон Уилер разработал теорию «пульсирующей Вселенной».

Согласно ей, Вселенная неоднократно проходила через циклы расширения и обратного сжатия, то есть таких Больших взрывов было за весь период ее истории по крайней мере несколько. Еще одна теория подразумевает наличие протовселенной: сначала должна была появиться материя, а потом уже прогремел Большой взрыв.

Наконец, имеется гипотеза появления Вселенной из квантовой пены, на которую воздействуют колебания энергии. «Пенясь», квантовые пузырьки «раздуваются» и порождают новые миры. Но это опять же не объясняло главного: что существовало до образования какой-либо материи?

Научный парадокс попытались разрешить известные астрофизики Джеймс Хартл и Стивен Хокинг, в 1983 году предложив очередную теорию. Она гласила, что Вселенная не имеет границ и ее структура основана на так называемой волновой функции, определяющей различные квантовые состояния частиц материи. Это делает возможным существование множества параллельных Вселенных с различным набором физических констант.

Нефизическая картина мира

Основной недостаток всех научных моделей формирования Вселенной заключается в том, что до сих пор они строились на так называемой физической картине мира. Но ведь могут иметься и другие миры! Миры, где законы физики не работают.

Мы привыкли, что нас окружает материя − объективная реальность, данная нам в ощущениях. А ведь ощущения-то у каждого свои, индивидуальные! Вспомним того же Платона, который считал, что есть мир идей (эйдосов), а материя суть всего лишь проекция этих идей… Вот мы и подошли к самому главному: нас окружает вовсе не материя, а идеи, образы!

Рассмотрим феномен аутизма. Ребенок, рождаясь, воспринимает окружающий мир именно в виде образов и ощущений, а не в виде совокупности объектов. Со временем он учится видеть мир как целостную картину, устанавливать связи между различными предметами и понятиями.

Аутисты же могут воспринимать действительность, но не могут ее анализировать.

Зато они способны усваивать огромное количество «первичной» информации, что недоступно большинству из нас.

Так, шведка Ирис Юханссон, которая, страдая аутизмом, тем не менее смогла адаптироваться в «нормальном» мире и даже получить профессию педагога и психолога, способна чувствовать так называемую «жизненную энергию». В детстве, живя в крестьянской семье, где держали коров, она всегда видела, кому из телят не суждено выжить.

В юности Ирис работала в парикмахерской и научилась, делая женщинам прически, восстанавливать энергетический потенциал клиенток, если тот был истощен. Клиентки выходили из парикмахерской, ощущая необыкновенный прилив сил. Благодаря этому Ирис стала очень популярным мастером. Обычные же люди на такие чудеса не способны.

Доказательства иллюзии

А как же магия и религия? Восточные философы убеждены, что материальный мир – это иллюзия, майя. Древние славяне делили мир на Явь, Навь и Правь: мир материи, мир духов и мир Высшего Начала, управляющего реальностью. А что, если при помощи определенных ритуалов мы можем воздействовать на реальность?

Любой экстрасенс скажет вам, что при наведении порчи или нетрадиционном лечении человека воздействие идет на уровне энергетики. Но вот конкретный механизм того, что в этот момент происходит, вам не объяснит даже самый продвинутый маг. Ему известно только, что для получения определенного результата нужно провести определенный ритуал.Маг ведь работает с идеями, а не с физической картиной мира.

Каким же образом заставить идеи работать на вас? Прежде всего, вы должны осознать тот факт, что существуют параллельные реальности, количество которых, возможно, стремится к бесконечности. И они не «где-то там», а окружают нас. Только мы не замечаем процесса «перехода» из одной реальности в другую. Или замечаем, но воспринимаем это как чудо. Скажем, какая-то вещь исчезла, а потом опять появилась.

Видя что-то необычное, мы тут же принимаем видение за галлюцинацию, в то время как, скорей всего, нам удалось заглянуть в один из многочисленных параллельных миров. Кстати, мы привыкли воспринимать реальность как нечто устойчивое и упорядоченное, но люди с некоторыми мозговыми нарушениями способны видеть ее такой, какова она на самом деле, что обычно воспринимается нами как бред и дает повод покрутить пальцем у виска.

Феномен материализации

Некогда блестящий физик, занимающийся квантовой механикой, Хью Эверетт предположил, что любая мысль или действие приводит к выбору, который формирует так называемую реальность. В то же время «нереализованные» варианты продолжают существовать как бы параллельно.

Например, вы поехали одной дорогой, попали в пробку и опоздали на собеседование по поводу работы, вследствие чего ее не получили. Поехали другой – прибыли на место вовремя, и собеседование прошло успешно. Можно ли «перешагнуть» с одной «ветки» из множества реальностей на другую? Вот этим мы и занимаемся, когда пытаемся наладить свою жизнь.

Очень хорошо это проиллюстрировал Вадим Зеланд в серии своих книг «Трансерфинг реальности». Он поясняет, почему сильные желания часто не сбываются. Если мы чего-то очень сильно хотим, то возникает избыточный потенциал, и реальность начинает восстанавливать равновесие. Недаром существует поговорка: «Хочешь рассмешить Бога – расскажи ему о своих планах».

В последние годы возник ажиотаж вокруг системы Симорон. В сущности, нам предлагается вариант так называемого позитивного мышления, но с использованием различного рода ритуальных действ. Как это работает? Человек «расшатывает» границы привычной картины мира (симоронисты называют ее ПКМ) и попадает на ту «волну», которая для него более желательна.

Например, симоронисты призывают почаще прыгать в другой мир. Как? Очень просто – спрыгнуть со стула или кровати, сказав себе: прыгаю за новой работой, за новой квартирой, за своей половинкой и так далее.

Материя против хаоса

Но зачем же нам тогда вообще объективная реальность? Не лучше ли пребывать в мире иллюзий, раз ими можно манипулировать как угодно?

Дело в том, что материальный мир − это своего рода защита от хаоса. Представьте, что вы находитесь на крохотном островке посреди бескрайнего моря. У вас, по крайней мере, твердая почва под ногами, а если вы броситесь в волны, то они понесут вас неведомо куда.

Скорее всего, когда-то люди действительно видели мир таким хаотичным, каким он является на самом деле. И сами создали так называемую физическую реальность, чтобы избежать нежелательных метаморфоз. В сущности, подобная теория объясняет все: и НЛО, и появление призраков, и телепатию, и ясновидение… Ведь в «истинном» мире не существует границ, и в нем может происходить все что угодно.

Но если наш мир иллюзорен, то должно быть некое первичное начало, породившее его. В этом и заключается загадка Бога. Если все это действительно обстоит так, то кто же создал его самого? Вряд ли найдется хотя бы один ученый или философ, который сможет ответить на этот вопрос, так как, скорее всего, нашему ограниченному сознанию попросту не дано осмыслить ответ.

2.2. Расширяется ли Вселенная на самом деле?

Размышляя над всей этой историей, я исходил из предпосылки, что истиной, какой бы невероятной она ни казалась, является то, что останется, если отбросить все невозможное. Не исключено, что это оставшееся допускает несколько объяснений. В таком случае необходимо проанализировать каждый вариант, пока не останется один, достаточно убедительный.

Артур Конан Дойл

Почему все так уверены, что Вселенная действительно расширяется? В научной литературе реальность расширения уже почти не обсуждается, так как профессиональные ученые, знающие проблему во всей ее полноте, в этом практически не сомневаются. Активные обсуждения этого вопроса часто вспыхивают на разного рода интернет-форумах, где представители так называемой «альтернативной науки» (в противовес «ортодоксальной») снова и снова пытаются «изобрести велосипед» и найти другое, не связанное с удалением объектов, объяснение наблюдаемому в спектрах галактик красному смещению. Такие попытки, как правило, основаны на незнании того, что, помимо красного смещения, есть и другие свидетельства в пользу реальности космологического расширения. Строго говоря, стационарность Вселенной была бы гораздо большей проблемой для науки, чем ее расширение!

Современная наука представляет собой плотно сотканную ткань взаимосвязанных результатов или, если угодно, постоянно строящееся здание, из основания которого уже нельзя вытащить ни один из кирпичей без того, чтобы все здание не рухнуло. Расширение Вселенной и созданная на его основе картина строения и эволюции Вселенной и составляющих ее объектов – один из таких базовых результатов современной науки.

Но сначала несколько слов о недоплеровской интерпретации красного смещения. Вскоре после открытия зависимости z от расстояния возникла – и это вполне естественно – идея, что красное смещение может быть связано не с удалением объектов, а с тем, что по пути от далеких галактик часть энергии фотонов теряется и, следовательно, длина волны излучения увеличивается, оно «краснеет». Приверженцами такой точки зрения были, к примеру, один из основоположников астрофизики в России А. А. Белопольский, а также Фриц Цвикки – один из самых нестандартно мыслящих и плодотворных астрономов XX века. К подобному объяснению z время от времени склонялся и сам Хаббл. Вскоре, однако, выяснилось, что подобные процессы потери энергии фотонами должны сопровождаться размыванием изображений источников (чем дальше галактика, тем сильнее размытие), что не наблюдалось. Другой вариант этого сценария, как было показано советским физиком М. П. Бронштейном, предсказывал, что эффект покраснения должен быть разным в разных частях спектра, то есть он должен зависеть от длины волны. К началу 60-х годов XX века развитие радиоастрономии закрыло и эту возможность – для данной галактики величина красного смещения оказалась не зависящей от длины волны. Знаменитый советский астрофизик В. А. Амбарцумян еще в 1957 году резюмировал ситуацию с разными вариантами интерпретации красного смещения таким образом: «Все попытки объяснить красное смещение каким-либо механизмом, отличным от принципа Доплера, окончились неудачей. Эти попытки вызывались не столько логической или научной необходимостью, сколько известным страхом… перед грандиозностью самого явления…».

Рассмотрим теперь несколько наблюдательных тестов, поддерживающих картину глобального космологического расширения Вселенной. Первый из них был предложен еще в 1930 году американским физиком Ричардом Толменом. Толмен обнаружил, что так называемая поверхностная яркость объектов будет вести себя по-разному в стационарной и в расширяющейся Вселенной.

Поверхностная яркость – это просто энергия, излучаемая единицей площади объекта в единицу времени (например, за секунду) в каком-нибудь направлении или, более точно, в единице телесного угла. В стационарной Вселенной, в которой причиной красного смещения является какой-то неизвестный закон природы, приводящий к уменьшению энергии фотонов по пути к наблюдателю («старение» или «усталость» фотонов), поверхностная яркость объекта должна уменьшаться пропорционально величине 1 + z . Это означает, что, если галактика находится на таком расстоянии, что для нее z = 1, то она должна выглядеть в два раза тусклее по сравнению с такими же галактиками вблизи нас, то есть при z = 0.

В расширяющейся Вселенной зависимость яркости (имеется в виду болометрическая, то есть полная, просуммированная по всему спектру, яркость) от красного смещения становится гораздо сильнее – она спадает как (1 + z )4. В этом случае объект с z = 1 будет выглядеть уже не в 2, а в 16 раз более тусклым. Причиной столь сильного падения яркости является то, что, помимо уменьшения энергии фотонов из-за красного смещения, при реальном удалении галактик начинают работать дополнительные эффекты. Так, каждый новый фотон, испускаемый далекой галактикой, будет добираться до наблюдателя с все большего расстояния и тратить на дорогу все большее время. Интервалы между приходами фотонов возрастут и, значит, за единицу времени на приемник излучения будет попадать меньше энергии и наблюдаемая нами галактика будет казаться слабее. Кроме того, в случае реального расширения зависимость углового размера галактики от z будет другой, чем для стационарной Вселенной, что также приводит к изменению ее наблюдаемой поверхностной яркости.

Тест Толмена выглядит очень простым и наглядным – действительно, достаточно взять два сходных объекта на разных красных смещениях и сравнить их яркости. Однако технические сложности его осуществления таковы, что применить этот тест смогли лишь относительно недавно – в девяностых годах XX века. Сделал это ученик и последователь Хаббла знаменитый американский астроном Алан Сендидж . Совместно с разными коллегами Сендидж опубликовал целую серию статей, в которых он рассмотрел тест Толмена для далеких эллиптических галактик.

Эллиптические галактики примечательны тем, что они относительно просто устроены. В первом приближении их можно представить как гигантские конгломераты родившихся практически одновременно звезд, имеющие сглаженное, без каких-либо особенностей, крупномасштабное распределение яркости (ярчайшие галактики на рис. 16 относятся как раз к этому типу). У эллиптических галактик существует простое эмпирическое соотношение, связывающие воедино их основные наблюдательные характеристики – размер, поверхностную яркость и разброс скоростей звезд вдоль луча зрения. (При определенных допущениях это соотношение является следствием предположения об устойчивости эллиптических галактик.) Разные двумерные проекции этой трехпараметрической зависимости также показывают хорошую корреляцию например, существует зависимость между размером и яркостью галактик. Значит, сравнивая эллиптические галактики одного характерного линейного размера на разных z, можно реализовать тест Толмена.

Примерно так и действовал Сендидж. Он рассмотрел несколько скоплений галактик на z ~ 1 и сравнил поверхностные яркости наблюдаемых в них эллиптических галактик с данными для подобных галактик вблизи нас. Для корректности сравнения Сендиджу пришлось учесть ожидаемую эволюцию яркостей галактик за счет «пассивной» эволюции составляющих их звезд, однако эта поправка в настоящее время определяется вполне надежно. Результаты оказались однозначными – поверхностная яркость галактик изменяется пропорционально 1/(1 + z )4 и, следовательно, Вселенная расширяется. Модель стационарной Вселенной со «стареющими» фотонами не удовлетворяет наблюдениям.

Еще один интересный тест был также предложен очень давно, а реализован лишь относительно недавно. Фундаментальным свойством расширяющейся Вселенной является кажущееся замедление времени у далеких объектов. Чем дальше от нас в расширяющейся Вселенной находятся часы, тем медленнее, как нам кажется, они идут – на больших z длительность всех процессов кажется растянутой в (1 + z ) раз (рис 22). (Этот эффект подобен релятивистскому замедлению времени в специальной теории относительности.) Поэтому, если найти такие «часы», которые можно наблюдать на больших расстояниях, то можно непосредственно проверить реальность расширения Вселенной.

Рис. 22. Импульсы, испущенные далеким объектом на красном смещении z с интервалом в 1 секунду, доберутся до нас с интервалами 1 + z секунд.

В 1939 году американский астроном Олин Вилсон опубликовал заметку, в которой он отметил удивительное постоянство формы кривых блеска сверхновых звезд (см. пример кривой блеска сверхновой Тихо Браге на рис. 4, а также рис. 23) и предложил использовать эти кривые в качестве «космологических часов». Вспышка сверхновой – это один из самых мощных катастрофических процессов во Вселенной. В ходе такой вспышки звезда со скоростью ~ 104 км/с сбрасывает оболочку с массой, сравнимой с массой Солнца. При этом звезда становится ярче в десятки миллионов раз, и в максимуме блеска она способна затмить всю галактику, в которой она вспыхнула. Столь яркий объект, естественно, виден на очень больших, космологических расстояниях. Как можно использовать кривые блеска сверхновых в качестве «часов»? (Их можно использовать и в качестве «стандартной свечи», но об этом я расскажу чуть позже.) Во-первых, не все сверхновые одинаковы по своим наблюдательным проявлениям и по кривым блеска. Их делят на два типа (I и II), а те в свою очередь подразделяют на несколько подтипов. В дальнейшем мы будем обсуждать только кривые блеска сверхновых типа Ia. Во-вторых, даже у этого типа звезд кривые блеска на первый взгляд выглядят очень разнообразными и совсем не очевидно, что с ними можно сделать. Например, на рисунке 23 показаны наблюдаемые кривые блеска нескольких близких сверхновых типа Ia. Эти кривые довольно сильно отличаются: например, светимости показанных на рисунке звезд в максимуме блеска различаются почти в три раза.

Рис. 23. Кривые блеска SN Ia: на верхнем рисунке показаны наблюдаемые кривые, на нижнем они сведены в одну с учетом корреляции между формой кривой блеска и светимостью сверхновой в максимуме. По горизонтальной оси отложены дни после максимума блеска, по вертикальной – абсолютная звездная величина (мера светимости). По данным проекта Calan-Tololo Supernova Survey

Ситуацию спасает то, что разнообразие форм наблюдаемых кривых блеска подчиняется четкой корреляции: чем ярче SN в максимуме, тем более плавно затем спадает ее яркость. Эта зависимость была открыта советским астрономом Юрием Псковским еще в 1970-х годах и позднее – уже в 1990-х – была подробно изучена другими исследователями. Оказалось, что с учетом этой корреляции кривые блеска SN Ia удивительно однородны (см. рис. 23) – например, разброс светимостей SN Ia в максимуме блеска составляет лишь около 10 %! Следовательно, изменение блеска у SN Ia может рассматриваться как стандартный процесс, длительность которого в локальной системе отсчета хорошо известна. Использование этих «часов» показало, что у далеких сверхновых (сейчас обнаружено уже несколько десятков SN с z > 1) изменения видимого блеска и спектра замедлены на множитель (1 + z ). Это является непосредственным и очень сильным аргументом в пользу реальности космологического расширения. Еще одним аргументом является согласие возраста Вселенной, получаемого в рамках модели расширяющейся Вселенной, с возрастом реально наблюдаемых объектов. Расширение означает, что с течением времени расстояния между галактиками увеличиваются. Мысленно обратив этот процесс вспять, мы приходим к выводу, что это глобальное расширение должно было когда-то начаться. Зная текущий темп расширения Вселенной (он определяется значением постоянной Хаббла) и баланс плотностей составляющих ее подсистем (обычное вещество, темная материя, темная энергия), можно найти, что расширение началось примерно 14 миллиардов лет назад. Значит, мы не должны наблюдать в нашей Вселенной объекты с возрастом, превышающим эту оценку.

Но как можно найти возраст космических объектов? По-разному. Например, с помощью радиоактивных «часов» – методами ядерной космохронологии, которые позволяют оценивать возраст объектов путем анализа относительной распространенности изотопов с большими периодами полураспада. Изучение содержания изотопов в метеоритах, в земных и лунных породах показало, что возраст Солнечной системы близок к 5 млрд лет. Возраст Галактики, в которой находится наша Солнечная система, конечно, больше. Его можно оценить по времени, которое необходимо для образования наблюдаемого в Солнечной системе количества тяжёлых элементов. Расчеты показывают, что синтез этих элементов должен был продолжаться в течение ~ 5 млрд лет до образования Солнечной системы. Следовательно, возраст окружающих нас областей Млечного Пути близок к 10 млрд лет.

Другой способ датирования Млечного Пути основан на оценке возраста составляющих его старейших звезд и звездных скоплений. Этот метод основан на теории звездной эволюции, хорошо подтвержденной разнообразными наблюдениями. Результат этого подхода – возраст различных объектов Галактики (звезд, шаровых скоплений, белых карликов и пр.) не превышает ~10–15 млрд лет, что согласуется с современными представлениями о времени начала космологического расширения.

Возраст других галактик определить, конечно, сложнее, чем возраст Млечного Пути. У далеких объектов мы не видим отдельные звезды и вынуждены изучать лишь интегральные характеристики галактик – спектры, распределение яркости и пр. Эти интегральные характеристики складываются из вкладов огромного числа составляющих галактики звезд. Кроме того, наблюдаемые характеристики галактик сильно зависят от наличия и распределения в них межзвездной среды – газа и пыли. Все эти трудности преодолимы и современные астрономы научились восстанавливать истории звездообразования, которые должны были привести к наблюдаемым в настоящее время интегральным характеристикам галактик. У галактик разных типов эти истории различны (например, эллиптические галактики возникли в ходе мощной одиночной вспышки звездообразования много миллиардов лет назад, в спиральных галактиках звезды рождаются и в настоящее время), однако не обнаружено галактик, начало звездообразования в которых превышало бы возраст Вселенной. Кроме того, наблюдается вполне определенный, ожидаемый для реально расширяющейся Вселенной, тренд – чем дальше по z мы забираемся во Вселенную, то есть переходим к все более ранним этапам ее эволюции, тем, в среднем, более молодые объекты мы наблюдаем.

Важными аргументами, поддерживающими расширение Вселенной, являются также существование реликтового излучения, наблюдаемое увеличение его температуры с ростом красного смещения, а также содержание элементов во Вселенной, но об этом я расскажу чуть позже. Закончить же свой рассказ я хочу, быть может, самым наглядным свидетельством расширения Вселенной – изображениями далеких галактик (см. пример на рис. 24).

Одними из самых эффектных результатов работы космического телескопа «Хаббл» (Hubble Space Telescope), несомненно, являются замечательные картинки разнообразных космических объектов – туманностей, звездных скоплений, галактик и пр. Наблюдениям из космоса не мешает земная атмосфера, размывающая изображения, и поэтому снимки HST примерно в десять раз более четкие, чем наземные. На этих очень четких снимках (их угловое разрешение составляет около 0.""1) в 1990-х годах впервые удалось детально рассмотреть структуру далеких галактик. Как оказалось, далекие галактики не похожи на те, что мы наблюдаем около нас. С ростом красного смещения увеличивается доля асимметричных и неправильных галактик, а также галактик в составе взаимодействующих и сливающихся систем: если при z = 0 к таким объектам можно отнести лишь несколько процентов галактик, то к z = 1 их доля возрастает до ~ 30-40 %.

Рис. 24. Фрагмент Сверхглубокого поля космического телескопа «Хаббл» (размер изображения 30"" x 30"")· Большинство видимых на рисунке галактик имеют z ~ 0.5: 1, то есть они относятся к эпохе, когда Вселенная была примерно вдвое моложе.

Почему это происходит? Простейшее объяснение связано с расширением Вселенной – в более ранние эпохи взаимные расстояния между галактиками были меньше (при z = 1 они были в два раза меньше) и, следовательно, галактики должны были чаще возмущать друг друга близкими прохождениями и чаще сливаться. Этот аргумент не является столь однозначным, как упомянутые раньше, однако он наглядно свидетельствует о вполне определенной, соответствующей картине расширяющейся Вселенной, эволюции свойств галактик со временем. Итак, расширение Вселенной подтверждается разнообразными, совершенно не связанными друг с другом, независимыми наблюдательными тестами. Кроме того, нестационарность Вселенной неизбежно возникает и при теоретических исследованиях ее структуры и эволюции. Все это позволило знаменитому советскому физику-теоретику Якову Зельдовичу еще в начале 1980-х годов заключить, что теория Большого взрыва, основой которой является расширение Вселенной, «столь же надежно установлена и верна, сколь верно, что Земля вращается вокруг Солнца. Обе теории занимали центральное место в картине мироздания своего времени, и обе имели много противников, утверждавших, что новые идеи, заложенные в них, абсурдны и противоречат здравому смыслу. Но подобные выступления не в состоянии препятствовать успеху новых теорий».

| |

Вселенная – это богатое и сложное место, но его геометрия удивительно простая. Возможно, она заставит нас сделать следующую большую революцию в физике мышления.

Наша Вселенная на самом деле очень проста. Она представляет собой наши космологические теории, которые получаются неоправданно сложными. Такую мысль выразил один из ведущих физиков-теоретиков мира.

Этот вывод может показаться нелогичным. В конце концов, чтобы полностью понять истинную сложность природы, вы должны думать масштабнее, изучать вещи в более детальном виде, добавлять новые переменные уравнений, и придумать «новую» и «экзотическую» физику. В конце концов, мы узнаем, что такое темная материя и получим представление о том, где эти гравитационные волны прячутся - если только наши теоретические модели были более развитыми и более... сложными.

«Это не совсем так», - говорит Нейл Турок, директор Института Периметра Теоретической Физики в Онтарио, Канаде. По его мнению, Вселенная, в ее крупнейших и малых масштабах, говорит нам, что она на самом деле очень проста. Но, чтобы в полной мере осознать, что это значит, мы должны будем произвести революцию в физике.

В интервью с Discovery News, Турок отметил, что самые большие открытия последних десятилетий подтвердили структуру Вселенной в космологических и квантовых масштабах.

«На большие масштабы, мы нанесли карту всего неба - космический микроволновый фон - и измеряли эволюцию Вселенной, так, как она меняется, в зависимости от расширения... и эти открытия показывают, что Вселенная поразительно проста», - сказал он. - «Другими словами, вы можете описать структуру Вселенной, ее геометрию, и плотность вещества... вы можете существенно описать все при помощи одного номера».

Самый захватывающий исход этого рассуждения состоит в том, что описание геометрии Вселенной с одним номером, это на самом деле проще, чем численное описание простейшего атома, который мы знаем – атома водорода. Геометрия атома водорода описывает 3 номера, которые возникают из квантовых характеристик электрона на орбите вокруг протона.

«Это в основном говорит нам, что Вселенная является гладкой, но она имеет небольшой уровень колебаний, которые описывает это число. И это все. Вселенная – это самое простое, что мы знаем».

С другой стороны, нечто подобное произошло, когда физики проводили исследования в поле Хиггса, используя самую сложную машину, когда-либо построенную человечеством - Большой адронный коллайдер. Когда в 2012 году физики внесли историческое открытие частицы в поле Хиггса, бозон Хиггса, это оказался простой тип Хиггса, который описывается в стандартной модели физики.

«Природа нашла выход с минимальным решением и минимальным механизмом, который вы могли себе представить, чтобы придать им массы частиц, электрические заряды и так далее, и так далее», - сказал Турок.

Физики из 20-го века учили нас, как только вы получите более высокую точность, и опустите зонд глубже в квантовую сферу, вы обнаружите зоопарк новых частиц. Так как экспериментальные результаты генерируют щедростью квантовой информации, теоретические модели предсказывали более диковинные частицы и силы. Но теперь мы достигли перекрестка, где многие из наших самых передовых теоретических представлений о том, что лежит «за» нашим текущим пониманием физики, поворачивает до экспериментальных результатов, которые поддерживают свои прогнозы.

«Мы находимся в такой странной ситуации, когда Вселенная разговаривает с нами, сообщая нам, что эти очень простые в то же время теории, которые были популярны (за последние 100 лет физики) становятся все более и более сложным и произвольными», - сказал он.

Турок указал на теорию струн, выставленную в качестве «окончательной единой теории», которая представила все тайны мироздания в аккуратной упаковке. Кроме того, поиск доказательств инфляции - быстрого расширения Вселенной сразу после Большого Взрыва около 14 млрд. лет назад - в виде первичных гравитационных волн, выгравированных в космическом микроволновом фоне (КМФ), или «эхо» Большого взрыва. Но пока мы ищем экспериментальные доказательства, мы продолжаем хвататься за соломинку пословиц; экспериментальные данные просто не согласуются с нашими невыносимо сложными теориями.

Наши Космические Истоки

Теоретическая работа Турок сосредоточена вокруг происхождения Вселенной, предмет, который собрал много внимания в последние месяцы.

В прошлом году организация BICEP2, в которой используется телескоп, расположенный на Южном полюсе, для изучения реликтового излучения, объявила об открытии первичных гравитационных сигналов волн от эха Большого взрыва. По сути это «Святой Грааль» космологии - открытие гравитационных волн, которые были порождены Большим Взрывом. Это смогло бы подтвердить определенные инфляционные теории Вселенной. Но, к сожалению, для команды BICEP2, они объявили «открытие» преждевременно и космический телескоп Планка (что также отслеживает реликтовые излучения) показали, что сигнал BICEP2 был вызван пылью в нашей Галактике, а не древними гравитационными волнами.

Не что делать, если эти исконные гравитационные волны никогда не найдут? Многие теоретики, которые возлагали свои надежды на Большой Взрыв с последующим быстрым периодом инфляции, могут быть разочарованы, но в соответствии с Турок «это очень мощный ключ», что Большой взрыв (в классическом смысле) не может быть абсолютным началом вселенной.

«Самой большой проблемой для меня было описание самого Большого Взрыва математически», - добавил Турок.

Возможно, это циклическая модель универсальной эволюции - где наша Вселенная разрушается и заново отскакивает - может лучше соответствовать наблюдениям. Эти модели не обязательно генерируют первичные гравитационные волны, и если эти волны не обнаружены, возможно, наши инфляционные теории должны быть выброшены или изменены.

Что касается гравитационных волн, которые согласно прогнозам будут получены в результате быстрого движения массивных объектов в нашей современной Вселенной, Турок уверен, что мы достигаем царства чувствительности, что наши детекторы гравитационных волн обнаружат их очень скоро, подтверждающие еще один Эйнштейно-Временной прогноз.

«Мы ожидаем, что гравитационные волны появятся от столкновений черных дыр в течение ближайших 5 лет», - сказал он.

Следующая революция?

От больших масштабов до маленьких, Вселенная кажется «безмасштабной». И эта находка на самом деле предполагает, что Вселенная имеет гораздо более простую природу, чем предполагают нынешние теории.

«Да, это кризис, но это кризис в лучшем виде», - сказал Турок.

Таким образом, чтобы объяснить происхождение Вселенной и прийти к согласию с некоторыми из самых загадочных ее тайн, таких как темная материя и темная энергия, нам, возможно, потребуется смотреть на наш космос по-разному. Для этого нужна революция в физике.

«Нам нужно совсем другое представление о фундаментальной физике. Пришло время для радикальных новых идей», - заключил он, отметив, что это прекрасное время в человеческой истории для молодых людей, чтобы отметиться в области теоретической физики. Скорее всего, они изменят способ, которым мы рассматриваем Вселенную.

Прочитало: 0

Параллельные вселенные - это теория или действительность? Многие ученые-физики бьются над решением этого вопроса далеко не первый год.

Существуют ли параллельные вселенные?

Является ли наша Вселенная одной из множества? Идея параллельных вселенных, ранее приписываемая исключительно научной фантастике, теперь становится все более уважаемой среди ученых - по крайней мере, среди физиков, которые обычно доводят любую идею до самых рамок того, что вообще можно предположить. В действительности существует огромное количество потенциальных параллельных вселенных. Физики предложили несколько возможных форм «мультивселенной», каждая из которых является возможной по тому или иному аспекту законов физики. Проблема, которая вытекает непосредственно из самого определения, заключается в том, что люди никогда не смогут посетить эти вселенные, чтобы убедиться в том, что они существуют. Таким образом, вопрос заключается в том, как другими методами проверить существование параллельных вселенных, которые невозможно увидеть или потрогать?

Зарождение идеи

Предполагается, что по крайней мере в некоторых из этих вселенных живут человеческие двойники, которые проживают похожие или даже идентичные жизни с людьми из нашего мира. Такая идея затрагивает ваше эго и пробуждает фантазии - именно поэтому мультивселенные, какими бы далекими и недоказуемыми они ни были, всегда получали такую широкую популярность. Наиболее наглядно вы могли увидеть идеи мультивселенных в таких книгах, как «Человек в высоком замке» Филиппа К. Дика, и в таких фильмах, как «Осторожно, двери закрываются». На самом деле, нет ничего нового в идее мультивселенных - это наглядно доказывает религиозный философ Мери-Джейн Рубенштейн в своей книге «Миры без конца». В середине шестнадцатого века Коперник спорил о том, что Земля не является центром Вселенной. Спустя несколько десятилетий телескоп Галилео показал ему звезды вне досягаемости, так человечество получило первое представление о необъятности космоса. Таким образом, в конце шестнадцатого века итальянский философ Джордано Бруно рассуждал о том, что Вселенная может быть бесконечной и содержать в себе бесконечное число населенных миров.

Вселенная-матрешка

Идея о том, что Вселенная содержит множество солнечных систем, стала довольно распространенной в восемнадцатом веке. В начале двадцатого века ирландский физик Эдмунд Фурнье Д’Альба даже предположил, что может существовать бесконечная регрессия «вложенных» вселенных разного размера, как больших, так и меньших. С этой точки зрения, отдельно взятый атом можно рассматривать как настоящую населенную солнечную систему. Современные ученые отрицают предположение о существовании мультивселенной-матрешки, но взамен они предложили несколько других вариантов, в которых могут существовать мультивселенные. Вот самые популярные среди них.

Лоскутная вселенная

Самая простая из этих теорий вытекает из идеи о бесконечности Вселенной. Невозможно знать наверняка, является ли она бесконечной, но и отрицать это невозможно. Если она все же бесконечна, то она должна быть разделена на «лоскуты»-регионы, которые не видны друг другу. Почему? Дело в том, что эти регионы находятся настолько далеко друг от друга, что свет не может преодолеть такую дистанцию. Возраст Вселенной составляет всего 13.8 миллиарда лет, так что любые регионы, находящиеся на расстоянии 13.8 миллиарда световых лет друг от друга, полностью отрезаны друг от друга. В соответствии со всеми данными, эти регионы могут считаться отдельными вселенными. Но они не остаются в таком состоянии навсегда - в конце концов свет переходит границу между ними, и они расширяются. И если Вселенная на самом деле состоит из бесконечного количества «островных вселенных», содержащих материю, звезды и планеты, то где-то должны быть и миры, идентичные Земле.

Инфляционная мультивселенная

Вторая теория вырастает из идей о том, как Вселенная зародилась. В соответствии с доминирующей версией о Большом Взрыве, она началась как бесконечно малая точка, которая невероятно быстро расширилась в раскаленном огненном шаре. Спустя долю секунды после начала расширения ускорение уже достигло такой огромной скорости, которая намного превышала скорость света. И этот процесс называется «инфляцией». Инфляционная теория объясняет, почему Вселенная является относительно однородной в любой отдельно взятой ее точке. Инфляция расширила этот огненный шар до космических масштабов. Однако изначальное состояние также имело большое количество различных случайных вариаций, которые также подверглись инфляции. И теперь они сохраняются в качестве реликтовой радиации, слабого послесвечения Большого Взрыва. И это излучение пронизывает всю Вселенную, делая ее не такой равномерной.

Космический естественный отбор

Данная теория была сформулирована Ли Смолиным из Канады. В 1992 году он предположил, что вселенные могут развиваться и воспроизводиться точно так же, как живые существа. На Земле естественный отбор способствует появлению «полезных» черт, таких как большая скорость бега или особое расположение больших пальцев. В мультвселенной также должно существовать определенное давление, которое делает одни вселенные лучшими, чем другие. Смолин назвал эту теорию «космическим естественным отбором». Идея Смолина заключается в том, что «материнская» вселенная может давать жизнь «дочерним», которые формируются внутри нее. Материнская вселенная может сделать это только в том случае, если у нее имеются черные дыры. Черная дыра формируется, когда большая звезда разрушается под воздействием ее собственной силы притяжения, сталкивая все атомы до такой степени, пока они не достигают бесконечной плотности.

Мультивселенная брана

Когда общая теория относительности Альберта Эйнштейна начала набирать популярность в двадцатые годы, многие люди обсуждали «четвертое измерение». Что может там находиться? Возможно, скрытая вселенная? Это была бессмыслица, Эйнштейн не предполагал существование новой вселенной. Все, что он говорил - это то, что время является таким же измерением, которое похоже на три измерения пространства. Все четыре сплетаются между собой, образую пространственно временной континуум, материя которого искажается - и получается гравитация. Несмотря на это, другие ученые начали обсуждать возможность существования других измерений в космосе. Впервые намеки на скрытые измерения появились в работах теоретического физика Теодора Калуцы. В 1921 году он продемонстрировал, что, добавляя к уравнению общей теории относительности Эйнштейна новые измерения, можно получить дополнительное уравнение, с помощью которого можно предсказывать существование света.

Многомировая интерпретация (квантовая мультивселенная)

Теория квантовой механики является одной из самых успешных во всей науке. Она обсуждает поведение самых малых объектов, таких как атомы и их составляющие элементарные частицы. Она может предсказывать самые различные феномены, начиная от формы молекул и заканчивая тем, как взаимодействуют свет и материя - и все это с невероятной точностью. Квантовая механика рассматривает частицы в форме волн и описывает их математическим выражением, которое именуется волновой функцией. Возможно, самой странной особенностью волновой функции является то, что она позволяет частице существовать одновременно в нескольких состояниях. Это называется суперпозицией. Но суперпозиции разрушаются, как только предмет измеряется любым способом, так как измерения заставляют объект выбрать конкретную позицию. В 1957 году американский физик Хью Эверетт предложил перестать жаловаться на странную природу такого подхода и просто жить с ним. Он также предположил, что объекты не переключаются на конкретную позицию при их измерении - вместо этого он считал, что все возможные позиции, заложенные в волновую функцию, одинаково реальны. Поэтому, когда происходит измерение предмета, человек видит лишь одну из многих реальностей, но все остальные реальности также существуют.

Вы уже встречались с подобными аналогиями: атомы напоминают солнечные системы, крупномасштабные структуры вселенной похожи на нейроны в человеческом мозге, а есть еще любопытные совпадения: количество звезд в галактике, галактик во вселенной, атомов в клетке и клеток в живом существе примерно одинаково (от 10^11 до 10^14). Возникает следующий вопрос, как его сформулировал и Майк Хьюз (Mike Paul Hughes):

Не являемся ли мы просто клетками мозга более крупного создания планетарного масштаба, которое еще не обладает самосознанием? Как мы можем это узнать? Как мы можем это протестировать?

Поверите вы или нет, но идея, что общая сумма всего во вселенной является разумным созданием, существует уже очень давно и является частью концепции Вселенной Марвел (Marvel Universe) и конечного существа — Вечности.

Сложно дать прямой ответ на такого рода вопрос, потому что мы не уверены на 100% в том, что, на самом деле, означает сознание и самосознание. Но у нас есть уверенность относительно небольшого количества физических вещей, которые могут помочь нам найти наилучший из возможных ответов на этот вопрос, включая ответы и на следующие вопросы:

— Каков возраст Вселенной?

— Как долго различные объекты вынуждены направлять друг другу сигналы и получать сигналы друг от друга?

— Насколько большими являются самые крупные структуры, связанные гравитацией?

— И каким количеством сигналов связанные и несвязанные структуры различных размеров будут вынуждены обладать для того, чтобы обмениваться друг с другом информацией любого вида?

Если мы проведем такого рода подсчеты и затем сравним их с теми данными, которые возникают даже в самых простых структурах, похожих на мозг, то мы тогда, по крайней мере, сможем дать наиболее близкий из всех возможных ответов на вопрос о том, существуют ли где-либо во вселенной большие космические структуры, наделенные разумными способностями.

Вселенная с момента Большого взрыва существует примерно 13,8 миллиарда лет, и она с того времени расширяется весьма быстрыми (но снижающимися) темпами, а состоит она примерно на 68% из темной энергии, на 27% из темной материи, на 4,9% из нормальной материи, на 0,1% из нейтрино и примерно на 0,01% из фотонов (Приведенное процентное соотношение раньше было иным — в тот момент, когда материя и радиация были более значимыми).

Поскольку свет всегда передвигается со скоростью света — через расширяющуюся вселенную, — мы имеем возможность определить, какое количество различных коммуникаций было осуществлено между двумя объектами, захваченными этим процессом расширения.

Если мы определим «коммуникацию» как количество времени, необходимого для передачи и приема информации в одном направлении, то это и есть тот путь, который мы можем проделать за 13,8 миллиарда лет:

— 1 коммуникация: до 46 миллиардов световых лет, вся наблюдаемая вселенная;

— 10 коммуникаций: до 2 миллиардов световых лет или около 0,001% вселенной; ближайшие 10 миллионов галактик.

— 100 коммуникаций: почти 300 миллионов световых лет или неполная дистанция до Скопления Кома (Coma Cluster), содержащего примерно 100 тысяч галактик.

— 1000 коммуникаций: 44 миллиона световых лет, почти го границ Сверхскопления Девы (Virgo cluster), содержащего, приблизительно, 400 галактик.

— 100 тысяч коммуникаций: 138 тысяч световых лет или почти вся протяженность Млечного пути, но не выходя за его пределы.

— 1 миллиард коммуникаций — 14 световых лет или только ближайшие 35 (или около того) звезд и коричневых карликов; это показатель изменяется по мере движения звезд внутри галактики.

Наша локальная группа имеет гравитационные связи — она состоит из нас, Андромеды, Галактики Треугольника (Triangulum galaxy) и еще, возможно, 50-ти других, намного меньших по размеру карликов, и в конечном итоге все вместе они сформируют единую связанную структуру размером в несколько сотен тысяч световых лет (Это будет в большей или меньшей мере зависеть от величины связанной структуры).

Большинство групп и кластеров в будущем ожидает такая же судьба: все связанные галактики внутри них вместе сформируют единую, гигантскую структуру размером в несколько сотен тысяч световых лет, и эта структура будет существовать в течение, примерно, 110^15 лет.

В тот момент, когда возраст вселенной будет в 100 тысяч раз превышать ее нынешний показатель, последние звезды израсходуют свое топливо и погрузятся в темноту, и только очень редкие вспышки и столкновения будут вновь вызывать синтез, и так будет продолжаться до тех пор, пока сами объекты не начнут гравитационно отделяться — во временных рамках от 10^17 до 10^22 лет.

Однако эти отдельные большие группы будут со все большей скоростью удаляться друг от друга, и поэтому у них не будет возможности встретиться или установить коммуникацию друг с другом в течение длительного периода времени. Если бы мы, к примеру, направили сигнал сегодня из нашего места со скоростью света, то мы смогли бы достичь лишь 3% галактик наблюдаемой в настоящее время вселенной, а остальное уже находится за пределами досягаемости для нас.

Поэтому отдельные связанные группы или кластеры — это все, на что мы можем надеяться, а самые маленькие, как мы — а таких большинство — содержат около одного триллиона (10^12) звезд, тогда как самые крупные (как в будущем Скопление Кома) содержат около 10^15 звезд.

Но если мы хотим обнаружить самосознание, то лучшим вариантом будет сравнение с человеческим мозгом, который имеет около 100 миллиардов (10^11) нейронов и, по меньшей мере, 100 триллионов (10^14) нейронных связей, тогда как каждый нейрон вспыхивает примерно 200 раз в секунду. Если исходить из того, что человеческая жизнь, в среднем, продолжается где-то 2-3 миллиарда секунд, то получается очень много сигналов за весь период!

Потребуется сеть из триллионов звезд в рамках объема в миллион световых лет на протяжении 10^15 лет только для того, чтобы получить нечто сопоставимое с тем количеством нейронов, нейронных связей и объемом передаваемых сигналов в человеческом мозге. Другими словами, эти совокупные числа — для человеческого мозга и для крупных, полностью сформированных конечных галактик — являются, по сути, сравнимыми друг с другом.

Однако существенное различие состоит в том, что нейроны внутри мозга имеют связанные и определенные структуры, тогда как звезды внутри связанных галактик или групп быстро перемещаются, двигаясь либо навстречу друг другу, либо удаляясь друг от друга, что происходит под влиянием всех остальных звезд и масс внутри галактики.

Мы полагаем, что подобные метод случайного отбора источников и ориентаций не дает возможности сформироваться любым устойчивым сигнальным структурам, однако это может быть необходимым, а может и не быть. Основываясь на нашем знании о том, как возникает сознание (в частности, в мозге), я считаю, что просто недостаточное количество согласованной информации перемещается между различными образованиями для того, чтобы это стало возможным.

Вместе с тем, общее количество сигналов, которые могут участвовать в обменах на галактическом уровне в период существования звезд, является привлекательным и интересным, и оно свидетельствует о наличии потенциала относительно того количества информационных обменов, которым располагает другая вещь, о которой нам известно то, что она имеет самосознание.

Тем не менее, важно отметить следующее: даже если этого было бы достаточно, то наша галактика была бы эквивалентна новорожденному ребенку, появившемуся на свет всего 6 часов назад — не слишком большой результат. Что касается более крупного сознания, то оно пока еще не появилось.

Более того, мы можем сказать, что концепция «вечности», включающая в себя все звезды и галактики во вселенной является, несомненно, слишком большой, если учитывать существование темной энергии и того, что нам известно относительно судьбы нашей вселенной.

К сожалению, единственный способ это проверить основан либо на моделировании (у этого варианта есть свои собственные внутренние недостатки), или на сидении, ожидании и наблюдении за тем, что происходит. Пока более крупный по масштабу разум не направит нам очевидный «разумный» сигнал, у нас будет оставаться только выбор графа Монте-Кристо: ждать и надеяться.

Итан Зигель , основатель блога Starts With A Bang, обозреватель НАСА и профессор Колледжа Льюиса и Кларка (Lewis & Clark).