Perché il nostro mondo è così e non altrimenti? Come è veramente impostato? Perché in esso accadono quelli che chiamiamo miracoli e perché le leggi fisiche non sempre funzionano? È possibile imparare a controllare la realtà e gli eventi che accadono intorno a noi? C'è solo una teoria che spiega tutto questo: il cosiddetto mondo materiale semplicemente non esiste.

Cosa è successo quando non c'era niente

La gente pensava all'origine dell'Universo nei tempi antichi. I teologi credevano che fosse stato creato dal Creatore diverse migliaia di anni prima della nostra era. Ma i ritrovamenti archeologici e paleontologici dimostrano che la Terra e la vita su di essa hanno almeno milioni di anni. Molto più vicino alla verità, a quanto pare, era Aristotele, il quale sosteneva che l'Universo non ha né inizio né fine ed esisterà per sempre...

Per molto tempo l'Universo è stato considerato statico e immutabile, ma nel 1929 l'astronomo americano Edwin Hubble scoprì che era in continua espansione. Pertanto, non è sempre esistito, ma è sorto a seguito di alcuni processi, ha ragionato. È così che è apparsa la teoria del Big Bang, che ha dato origine a stelle e galassie miliardi di anni fa. Ma se non esisteva nulla prima del Big Bang, allora cosa lo ha portato?

Nel 1960, il fisico John Wheeler sviluppò la teoria dell'"universo pulsante".

Secondo esso, l'Universo ha ripetutamente attraversato cicli di espansione e contrazione inversa, cioè ci sono stati almeno molti di questi Big Bang nell'intero periodo della sua storia. Un'altra teoria implica l'esistenza di un protouniverso: prima dovrebbe essere apparsa la materia, e poi il Big Bang era già tuonato.

Infine, c'è un'ipotesi dell'emergere dell'Universo dalla schiuma quantistica, che è influenzato dalle fluttuazioni di energia. Le "schiume", le bolle quantistiche "si gonfiano" e danno origine a nuovi mondi. Ma ancora una volta, questo non spiegava la cosa principale: cosa esisteva prima della formazione di qualsiasi materia?

I famosi astrofisici James Hartle e Stephen Hawking hanno cercato di risolvere il paradosso scientifico proponendo un'altra teoria nel 1983. Ha detto che l'Universo non ha confini e la sua struttura si basa sulla cosiddetta funzione d'onda, che determina i vari stati quantistici delle particelle di materia. Ciò rende possibile l'esistenza di molti universi paralleli con diversi insiemi di costanti fisiche.

Immagine non fisica del mondo

Lo svantaggio principale di tutti i modelli scientifici della formazione dell'Universo è che fino ad ora si sono basati sulla cosiddetta immagine fisica del mondo. Ma potrebbero esserci altri mondi! Mondi dove le leggi della fisica non funzionano.

Siamo abituati al fatto di essere circondati dalla materia, una realtà oggettiva che ci viene data nelle sensazioni. E dopo tutte le sensazioni a tutti i, individuali! Ricordiamo lo stesso Platone, che credeva che esistesse un mondo di idee (eidos), e la materia è solo una proiezione di queste idee ... Veniamo quindi alla cosa più importante: non siamo affatto circondati dalla materia, ma dalle idee, dalle immagini!

Considera il fenomeno dell'autismo. Un bambino, nascendo, percepisce il mondo circostante proprio sotto forma di immagini e sensazioni, e non sotto forma di un insieme di oggetti. Nel tempo, impara a vedere il mondo come un'immagine intera, a stabilire connessioni tra vari oggetti e concetti.

Le persone autistiche possono percepire la realtà, ma non possono analizzarla.

Ma sono in grado di assimilare un'enorme quantità di informazioni "primarie", inaccessibili alla maggior parte di noi.

Così, la svedese Iris Johansson, che, affetta da autismo, è riuscita comunque ad adattarsi al mondo "normale" e persino a ottenere la professione di insegnante e psicologa, è in grado di sentire la cosiddetta "energia vitale". Da bambina, vivendo in una famiglia di contadini dove si tenevano le mucche, vedeva sempre quale dei vitelli non era destinato a sopravvivere.

Nella sua giovinezza, Iris ha lavorato da un parrucchiere e ha imparato, facendo acconciature femminili, a ripristinare il potenziale energetico delle clienti se fosse esaurito. I clienti hanno lasciato il parrucchiere, provando un'insolita esplosione di energia. Grazie a ciò, Iris divenne un maestro molto popolare. La gente comune non è capace di simili miracoli.

Prova di illusione

E la magia e la religione? I filosofi orientali sono convinti che il mondo materiale sia un'illusione, maya. Gli antichi slavi dividevano il mondo in Realtà, Nav e Regola: il mondo della materia, il mondo degli spiriti e il mondo del Principio Superiore che controlla la realtà. Ma cosa accadrebbe se, con l'aiuto di certi rituali, potessimo influenzare la realtà?

Qualsiasi sensitivo ti dirà che quando si provoca un danno o un trattamento non convenzionale di una persona, l'impatto è a livello di energia. Ma ecco il meccanismo specifico di ciò che sta accadendo in questo momento, anche il mago più avanzato non te lo spiegherà. Sa solo che per ottenere un certo risultato deve essere eseguito un certo rituale: dopotutto, il mago lavora con le idee e non con l'immagine fisica del mondo.

Allora come fai a far funzionare le idee per te? Innanzitutto, devi essere consapevole del fatto che esistono realtà parallele, il cui numero, forse, tende all'infinito. E non sono “là fuori”, ma ci circondano. Solo che non notiamo il processo di "transizione" da una realtà all'altra. Oppure lo notiamo, ma lo percepiamo come un miracolo. Diciamo che qualcosa scompare e poi riappare.

Vedendo qualcosa di insolito, prendiamo subito la visione per un'allucinazione, mentre, molto probabilmente, siamo riusciti a guardare in uno dei tanti mondi paralleli. A proposito, siamo abituati a percepire la realtà come qualcosa di stabile e ordinato, ma le persone con alcuni disturbi cerebrali sono in grado di vederla per quello che è veramente, cosa che di solito è percepita da noi come una sciocchezza e dà motivo di torcere un dito tempio.

fenomeno di materializzazione

Un tempo brillante fisico quantistico, Hugh Everett ha proposto che qualsiasi pensiero o azione porti a una scelta che modella la cosiddetta realtà. Allo stesso tempo, le varianti "non realizzate" continuano ad esistere, per così dire, in parallelo.

Ad esempio, hai preso la stessa strada, sei rimasto bloccato nel traffico ed eri in ritardo per un colloquio di lavoro, a causa del quale non l'hai capito. Ne siamo andati un altro: siamo arrivati ​​sul posto in tempo e l'intervista ha avuto successo. È possibile "passare oltre" da un "ramo" di realtà multiple a un altro? Questo è ciò che facciamo quando cerchiamo di migliorare le nostre vite.

Vadim Zeland lo ha illustrato molto bene nella sua serie di libri "Reality Transurfing". Spiega perché i desideri forti spesso non si avverano. Se vogliamo davvero qualcosa, allora sorge un potenziale in eccesso e la realtà inizia a ristabilire l'equilibrio. Non c'è da stupirsi se c'è un detto: "Se vuoi far ridere Dio, parlagli dei tuoi progetti".

Negli ultimi anni, c'è stato scalpore attorno al sistema Simoron. In sostanza, ci viene offerta una variante del cosiddetto pensiero positivo, ma con l'uso di vari tipi di azioni rituali. Come funziona? Una persona "frantuma" i confini della solita immagine del mondo (i simonisti la chiamano PKM) e cade sull'"onda" che è più desiderabile per lui.

Ad esempio, i simoronisti chiedono salti più frequenti in un altro mondo. Come? È molto semplice: salta da una sedia o dal letto, dicendo a te stesso: sto saltando per un nuovo lavoro, per un nuovo appartamento, per la mia anima gemella e così via.

Materia contro caos

Ma perché abbiamo bisogno di una realtà oggettiva? Non sarebbe meglio essere in un mondo di illusioni, dal momento che possono essere manipolate a tuo piacimento?

Il fatto è che il mondo materiale è una specie di protezione dal caos. Immagina di essere su una piccola isola in mezzo a un mare infinito. Almeno hai un terreno solido sotto i piedi, e se ti butti tra le onde, ti porteranno chissà dove.

Molto probabilmente, una volta le persone hanno davvero visto il mondo caotico come è in realtà. E loro stessi hanno creato la cosiddetta realtà fisica per evitare metamorfosi indesiderate. In sostanza, una tale teoria spiega tutto: gli UFO, l'apparizione di fantasmi, la telepatia e la chiaroveggenza ... Dopotutto, nel "vero" mondo non ci sono confini e in esso può succedere di tutto.

Ma se il nostro mondo è illusorio, allora ci deve essere qualche principio primario che lo ha generato. Questo è il mistero di Dio. Se tutto questo è davvero il caso, allora chi lo ha creato lui stesso? È improbabile che ci sia almeno uno scienziato o un filosofo in grado di rispondere a questa domanda, poiché, molto probabilmente, la nostra coscienza limitata semplicemente non può comprendere la risposta.

2.2. L'universo si sta davvero espandendo?

Pensando a tutta questa storia, sono partito dal presupposto che la verità, per quanto incredibile possa sembrare, è ciò che rimane se si scarta tutto l'impossibile. È possibile che questo resto ammetta diverse spiegazioni. In questo caso, è necessario analizzare ciascuna opzione fino a quando non ce n'è una sufficientemente convincente.

Arthur Conan Doyle

Perché tutti sono così sicuri che l'universo si stia davvero espandendo? Nella letteratura scientifica, la realtà dell'espansione non è quasi mai discussa, poiché gli scienziati professionisti che conoscono il problema nella sua interezza hanno pochi dubbi al riguardo. Discussioni attive su questo problema spesso scoppiano in vari forum Internet, dove i rappresentanti della cosiddetta "scienza alternativa" (in opposizione a "ortodossa") cercano ancora e ancora di "reinventare la ruota" e trovarne un'altra, non correlata al rimozione di oggetti, spiegazione del redshift osservato negli spettri delle galassie. Tali tentativi, di regola, si basano sull'ignoranza che, oltre al redshift, ci sono altre prove a favore della realtà dell'espansione cosmologica. A rigor di termini, la stazionarietà dell'Universo sarebbe per la scienza un problema molto più grande della sua espansione!

La scienza moderna è un tessuto fitto di risultati interconnessi, o, se si vuole, un edificio costantemente in costruzione, dalle cui fondamenta non è più possibile estrarre uno dei mattoni senza che l'intero edificio crolli. L'espansione dell'Universo e l'immagine della struttura e dell'evoluzione dell'Universo e dei suoi oggetti costitutivi creati sulla sua base è uno di questi risultati di base della scienza moderna.

Ma prima, qualche parola sull'interpretazione doppleriana del redshift. Poco dopo la scoperta della dipendenza z Dalla distanza è nata - e questo è del tutto naturale - l'idea che il redshift possa essere associato non alla rimozione di oggetti, ma al fatto che lungo il percorso da galassie lontane si perde parte dell'energia fotonica e, quindi, il la lunghezza d'onda della radiazione aumenta, "diventa rossa". Aderenti a questo punto di vista furono, ad esempio, uno dei fondatori dell'astrofisica in Russia, A. A. Belopolsky, nonché Fritz Zwicky, uno degli astronomi più innovativi e fruttuosi del XX secolo. Per una tale spiegazione z Lo stesso Hubble si inchinava di tanto in tanto. Ben presto, tuttavia, divenne chiaro che tali processi di perdita di energia da parte dei fotoni dovevano essere accompagnati da una sfocatura delle immagini della sorgente (più lontana è la galassia, più forte è la sfocatura), che non è stata osservata. Un'altra versione di questo scenario, come mostrato dal fisico sovietico MP Bronstein, prevedeva che l'effetto arrossante dovrebbe essere diverso in diverse parti dello spettro, cioè dovrebbe dipendere dalla lunghezza d'onda. All'inizio degli anni '60, lo sviluppo della radioastronomia chiuse anche questa possibilità: per una data galassia, lo spostamento verso il rosso si rivelò indipendente dalla lunghezza d'onda. Il famoso astrofisico sovietico V.A. Ambartsumyan ha riassunto la situazione con diverse interpretazioni del redshift come segue nel 1957: “Tutti i tentativi di spiegare il redshift con qualsiasi meccanismo diverso dal principio Doppler si sono conclusi con un fallimento. Questi tentativi furono causati non tanto da una necessità logica o scientifica quanto da un noto timore...della grandiosità del fenomeno stesso...».

Consideriamo ora diversi test osservazionali che supportano il quadro dell'espansione cosmologica globale dell'Universo. Il primo di questi fu proposto nel 1930 dal fisico americano Richard Tolman. Tolman scoprì che la cosiddetta luminosità superficiale degli oggetti si comporterebbe diversamente in un universo stazionario e in espansione.

La luminosità della superficie è semplicemente l'energia emessa per unità di superficie di un oggetto per unità di tempo (per secondo, ad esempio) in una certa direzione, o più precisamente, per unità di angolo solido. In un Universo stazionario, in cui la causa del redshift è una legge di natura sconosciuta, che porta a una diminuzione dell'energia dei fotoni sulla strada per l'osservatore ("invecchiamento" o "fatica" dei fotoni), la luminosità della superficie un oggetto dovrebbe diminuire in proporzione al valore 1 + z. Ciò significa che se la galassia è a una tale distanza è per lei z= 1, allora dovrebbe sembrare due volte più debole rispetto alle stesse galassie vicine a noi, cioè a z= 0.

Nell'Universo in espansione, la dipendenza della luminosità (che significa bolometrica, cioè la luminosità totale sommata sull'intero spettro) dal redshift diventa molto più forte - cade come (1 + z)4. In questo caso, un oggetto con z= 1 non sembrerà più 2, ma 16 volte più debole. La ragione di una così forte diminuzione della luminosità è che, oltre alla diminuzione dell'energia dei fotoni dovuta al redshift, iniziano a funzionare effetti aggiuntivi con l'effettiva rimozione delle galassie. Quindi, ogni nuovo fotone emesso da una galassia lontana raggiungerà l'osservatore da una distanza crescente e trascorrerà sempre più tempo sulla strada. Gli intervalli tra gli arrivi dei fotoni aumenteranno e, quindi, sul ricevitore di radiazione cadrà meno energia per unità di tempo e la galassia da noi osservata sembrerà più debole. Inoltre, nel caso di una vera espansione, la dipendenza dalla dimensione angolare della galassia z sarà diverso rispetto all'Universo stazionario, il che porta anche a un cambiamento nella luminosità della sua superficie osservata.

Il test di Tolman sembra molto semplice e chiaro - infatti, è sufficiente prendere due oggetti simili a diversi redshift e confrontarne la luminosità. Tuttavia, le difficoltà tecniche della sua attuazione sono tali che sono stati in grado di applicare questo test solo in tempi relativamente recenti, negli anni Novanta del XX secolo. Lo ha fatto il famoso astronomo americano Alan Sandidge, uno studente e seguace di Hubble. Insieme a vari colleghi, Sandage ha pubblicato tutta una serie di articoli in cui considerava il test di Tolman per galassie ellittiche lontane.

Le galassie ellittiche sono notevoli in quanto hanno una struttura relativamente semplice. In prima approssimazione, possono essere rappresentati come conglomerati giganti di stelle nate quasi contemporaneamente con una distribuzione della luminosità su larga scala levigata, senza alcuna caratteristica (le galassie più luminose in Fig. 16 appartengono a questo tipo). Le galassie ellittiche hanno una semplice relazione empirica che lega insieme le loro principali caratteristiche di osservazione: la dimensione, la luminosità della superficie e la diffusione delle velocità stellari lungo la linea di vista. (Sotto alcune ipotesi, questa relazione è una conseguenza dell'ipotesi che le galassie ellittiche siano stabili.) Diverse proiezioni bidimensionali di questa dipendenza a tre parametri mostrano anche una buona correlazione, ad esempio esiste una relazione tra la dimensione e la luminosità di galassie. Quindi, confrontando galassie ellittiche della stessa dimensione lineare caratteristica su diverse z, puoi implementare il test di Tolman.

Questo è esattamente ciò che ha fatto Sandage. Ha esaminato diversi ammassi di galassie a z ~ 1 e ha confrontato la luminosità superficiale delle galassie ellittiche osservate in essi con i dati di galassie simili vicino a noi. Per rendere corretto il confronto, Sandage ha dovuto tenere conto dell'evoluzione prevista della luminosità delle galassie a causa dell'evoluzione "passiva" delle loro stelle costituenti, ma questa correzione è attualmente determinata in modo abbastanza affidabile. I risultati si sono rivelati inequivocabili: la luminosità superficiale delle galassie varia proporzionalmente a 1/(1 + z)4 e, di conseguenza, l'Universo si sta espandendo. Il modello dell'Universo stazionario con fotoni "invecchiati" non soddisfa le osservazioni.

Anche un altro test interessante è stato proposto molto tempo fa, ma è stato implementato solo in tempi relativamente recenti. Una proprietà fondamentale dell'universo in espansione è l'apparente rallentamento del tempo per gli oggetti distanti. Più gli orologi sono lontani da noi nell'Universo in espansione, più lentamente pensiamo che vadano - in generale z la durata di tutti i processi sembra essere allungata in (1 + z) volte (Figura 22). (Questo effetto è simile alla dilatazione relativistica del tempo nella relatività speciale.) Pertanto, se si trova un tale "orologio" che può essere osservato a grandi distanze, si può verificare direttamente la realtà dell'espansione dell'Universo.

Riso. 22. Impulsi emessi da un oggetto distante al redshift z a intervalli di 1 secondo, ci raggiunge a intervalli di 1 +z secondi.

Nel 1939, l'astronomo americano Olin Wilson pubblicò una nota in cui notava la sorprendente costanza della forma delle curve di luce della supernova (vedi la curva di luce della supernova di Tycho Brahe in Fig. 4 e Fig. 23 per un esempio) e suggerì di utilizzare queste curve come "ore cosmologiche". L'esplosione di una supernova è uno dei processi catastrofici più potenti dell'Universo. Durante una tale esplosione, la stella, a una velocità di ~104 km/s, perde un involucro con una massa paragonabile a quella del Sole. Allo stesso tempo, la stella diventa più luminosa di decine di milioni di volte e alla sua massima luminosità è in grado di eclissare l'intera galassia in cui è esplosa. Un oggetto così luminoso è naturalmente visibile a distanze cosmologiche molto grandi. In che modo le curve di luce delle supernovae possono essere utilizzate come "orologi"? (Possono anche essere usati come "candele standard", ma ne parlerò un po' più avanti.) Primo, non tutte le supernove sono uguali nelle loro manifestazioni osservative e nelle curve di luce. Sono divisi in due tipi (I e II) e quelli a loro volta sono suddivisi in diversi sottotipi. In quanto segue, discuteremo solo le curve di luce delle supernove di tipo Ia. In secondo luogo, anche per questo tipo di stelle, le curve di luce a prima vista sembrano molto diverse e non è affatto ovvio cosa si possa fare con esse. Ad esempio, la Figura 23 mostra le curve di luce osservate di diverse supernove di tipo Ia vicine. Queste curve sono abbastanza diverse: ad esempio, le luminosità delle stelle mostrate nella figura alla massima luminosità differiscono di quasi tre volte.

Riso. 23. Curve di luce di SN Ia: la figura in alto mostra le curve osservate, quella in basso le riassume in una, tenendo conto della correlazione tra la forma della curva di luce e la luminosità massima della supernova. L'asse orizzontale mostra i giorni dopo la massima luminosità e l'asse verticale mostra la magnitudine assoluta (una misura della luminosità). Secondo l'indagine sulla supernova Calan-Tololo

La situazione è salvata dal fatto che la varietà di forme delle curve di luce osservate è soggetta a una chiara correlazione: più SN è luminoso al massimo, più uniformemente diminuisce la sua luminosità. Questa dipendenza è stata scoperta dall'astronomo sovietico Yuri Pskovskiy negli anni '70 e successivamente, già negli anni '90, è stata studiata in dettaglio da altri ricercatori. Si è scoperto che, tenendo conto di questa correlazione, le curve di luce di SN Ia sono sorprendentemente uniformi (vedi Fig. 23) – ad esempio, la diffusione della luminosità di SN Ia alla luce massima è solo del 10% circa! Di conseguenza, la variazione di luminosità di SN Ia può essere considerata come un processo standard, la cui durata nel sistema di riferimento locale è ben nota. L'uso di questi "orologi" ha mostrato che in supernove lontane (diverse dozzine di SN con z> 1) le variazioni della luminosità apparente e dello spettro sono rallentate di un fattore (1 + z). Questo è un argomento diretto e molto forte a favore della realtà dell'espansione cosmologica. Un altro argomento è l'accordo tra l'età dell'Universo, ottenuta nell'ambito del modello dell'Universo in espansione, e l'età degli oggetti effettivamente osservati. L'espansione significa che nel tempo le distanze tra le galassie aumentano. Invertendo mentalmente questo processo, arriviamo alla conclusione che questa espansione globale deve essere iniziata prima o poi. Conoscendo l'attuale tasso di espansione dell'Universo (è determinato dal valore della costante di Hubble) e l'equilibrio delle densità dei suoi sottosistemi costitutivi (materia ordinaria, materia oscura, energia oscura), possiamo scoprire che l'espansione è iniziata intorno al 14 miliardi di anni fa. Ciò significa che non dovremmo osservare oggetti nel nostro Universo con un'età superiore a questa stima.

Ma come si può trovare l'età degli oggetti spaziali? Diversamente. Ad esempio, con l'aiuto di "orologi" radioattivi - metodi di cosmocronologia nucleare, che ci consentono di stimare l'età degli oggetti analizzando l'abbondanza relativa di isotopi con lunghe emivite. Lo studio del contenuto di isotopi nei meteoriti, nelle rocce terrestri e lunari ha mostrato che l'età del sistema solare è vicina ai 5 miliardi di anni. L'età della Galassia in cui si trova il nostro sistema solare è, ovviamente, maggiore. Può essere stimato dal tempo necessario per la formazione della quantità di elementi pesanti osservata nel sistema solare. I calcoli mostrano che la sintesi di questi elementi deve essere continuata per circa 5 miliardi di anni prima della formazione del sistema solare. Pertanto, l'età delle regioni della Via Lattea che ci circonda è vicina ai 10 miliardi di anni.

Un altro modo per datare la Via Lattea si basa sulla stima dell'età delle sue stelle e ammassi stellari più antichi. Questo metodo si basa sulla teoria dell'evoluzione stellare, ben supportata da una varietà di osservazioni. Il risultato di questo approccio è che l'età di vari oggetti nella Galassia (stelle, ammassi globulari, nane bianche, ecc.) non supera i 10-15 miliardi di anni circa, il che è coerente con le idee moderne sull'ora di inizio dell'espansione cosmologica .

L'età di altre galassie è, ovviamente, più difficile da determinare dell'età della Via Lattea. Non vediamo singole stelle vicino a oggetti distanti e siamo costretti a studiare solo le caratteristiche integrali delle galassie - spettri, distribuzione della luminosità, ecc. Queste caratteristiche integrali sono costituite dai contributi di un numero enorme di stelle che compongono la galassia. Inoltre, le caratteristiche osservate delle galassie dipendono fortemente dalla presenza e dalla distribuzione del mezzo interstellare in esse contenuto: gas e polvere. Tutte queste difficoltà possono essere superate e gli astronomi moderni hanno imparato a ricostruire le storie della formazione stellare, che avrebbe dovuto portare alle caratteristiche integrali delle galassie attualmente osservate. Per galassie di tipo diverso, queste storie sono diverse (ad esempio, le galassie ellittiche sono nate durante un potente singolo scoppio di formazione stellare molti miliardi di anni fa, le stelle sono nate in galassie a spirale al momento attuale), ma non sono state trovate galassie in che l'inizio della formazione stellare supererebbe l'età dell'Universo. Inoltre, c'è una tendenza abbastanza definita, prevista per un Universo in piena espansione, la tendenza: l'oltre z saliamo nell'Universo, cioè ci spostiamo a stadi sempre precedenti della sua evoluzione, quindi, in media, osserviamo oggetti più giovani.

Argomenti importanti a sostegno dell'espansione dell'Universo sono anche l'esistenza del CMB, l'aumento osservato della sua temperatura con l'aumento del redshift, così come l'abbondanza di elementi nell'Universo, ma di questo parlerò un po' più avanti. Per finire la mia storia, voglio, forse, la prova più chiara dell'espansione dell'Universo: immagini di galassie lontane (vedi un esempio in Fig. 24).

Uno dei risultati più spettacolari del lavoro del telescopio spaziale Hubble (Hubble Space Telescope), senza dubbio, sono le meravigliose immagini di vari oggetti spaziali: nebulose, ammassi stellari, galassie, ecc. circa dieci volte più nitide di quelle terrestri. Queste immagini molto nitide (la loro risoluzione angolare è di circa 0.""1) negli anni '90 sono riuscite per la prima volta a vedere in dettaglio la struttura di galassie lontane. Come si è scoperto, le galassie lontane non sono come quelle che osserviamo intorno a noi. All'aumentare dello spostamento verso il rosso, la proporzione di galassie asimmetriche e irregolari, nonché di galassie in sistemi interagenti e in fusione, aumenta: se a z= 0, solo una piccola percentuale di galassie può essere attribuita a tali oggetti, quindi a z= 1 la loro quota aumenta a ~ 30-40%.

Riso. 24. Un frammento del campo ultra profondo del telescopio spaziale Hubble (dimensioni dell'immagine 30"" x 30"") La maggior parte delle galassie visibili nella figura ha z~0,5:1, il che significa che si riferiscono a un'era in cui l'universo aveva circa la metà della sua età.

Perché sta succedendo? La spiegazione più semplice è legata all'espansione dell'Universo: in epoche precedenti, le distanze reciproche tra le galassie erano minori (a z= 1, erano due volte più piccole) e, di conseguenza, le galassie avrebbero dovuto perturbarsi a vicenda più spesso con passaggi ravvicinati e più spesso fondersi. Questo argomento non è così inequivocabile come quelli menzionati in precedenza, ma indica chiaramente una ben definita, corrispondente all'immagine dell'Universo in espansione, l'evoluzione delle proprietà delle galassie nel tempo. Quindi, l'espansione dell'universo è confermata da vari test osservazionali indipendenti, completamente indipendenti. Inoltre, la non stazionarietà dell'Universo emerge inevitabilmente negli studi teorici della sua struttura ed evoluzione. Tutto ciò ha permesso al famoso fisico teorico sovietico Yakov Zeldovich di concludere, già all'inizio degli anni '80, che la teoria del Big Bang, che si basa sull'espansione dell'Universo, "è tanto attendibilmente stabilita e vera quanto è vero che la Terra ruota attorno al Sole. Entrambe le teorie occupavano un posto centrale nel quadro dell'universo del loro tempo, ed entrambe avevano molti oppositori che sostenevano che le nuove idee incorporate in esse erano assurde e contrarie al buon senso. Ma tali discorsi non sono in grado di impedire il successo di nuove teorie.

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L'universo è un luogo ricco e complesso, ma la sua geometria è straordinariamente semplice. Forse ci costringerà a fare la prossima grande rivoluzione nella fisica del pensiero.

Il nostro universo è in realtà molto semplice. Rappresenta le nostre teorie cosmologiche, che sono inutilmente complesse. Questa idea è stata espressa da uno dei principali fisici teorici del mondo.

Questa conclusione può sembrare controintuitiva. Dopotutto, per comprendere appieno la vera complessità della natura, devi pensare in grande, studiare le cose in modo più dettagliato, aggiungere nuove variabili di equazione e inventare una fisica "nuova" ed "esotica". Alla fine, impareremo cos'è la materia oscura e avremo un'idea di dove si nascondono queste onde gravitazionali, se solo i nostri modelli teorici fossero più avanzati e più... complessi.

"Non è del tutto vero", afferma Neil Turk, direttore del Perimeter Institute for Theoretical Physics in Ontario, Canada. Secondo lui, l'Universo, alle sue scale più grandi e più piccole, ci dice che in realtà è molto semplice. Ma per comprendere appieno cosa significhi, dovremo rivoluzionare la fisica.

In un'intervista a Discovery News, Turk ha osservato che le più grandi scoperte degli ultimi decenni hanno confermato la struttura dell'universo su scala cosmologica e quantistica.

"Su larga scala, abbiamo mappato l'intero cielo - il fondo cosmico a microonde - e misurato l'evoluzione dell'universo mentre cambia con l'espansione... e queste scoperte mostrano che l'universo è sorprendentemente semplice", ha detto. "In altre parole, puoi descrivere la struttura dell'universo, la sua geometria e la densità della materia... puoi essenzialmente descrivere tutto con un solo numero."

Il risultato più eccitante di questo ragionamento è che descrivere la geometria dell'universo con un numero è in realtà più facile che descrivere numericamente l'atomo più semplice che conosciamo, l'atomo di idrogeno. La geometria dell'atomo di idrogeno descrive 3 numeri che derivano dalle caratteristiche quantistiche di un elettrone in orbita attorno a un protone.

“In pratica ci dice che l'universo è liscio, ma ha una piccola quantità di fluttuazione descritta da questo numero. Ed è tutto. L'universo è la cosa più semplice che conosciamo".

D'altra parte, qualcosa di simile è accaduto quando i fisici stavano facendo ricerche nel campo di Higgs usando la macchina più sofisticata mai costruita dall'umanità, il Large Hadron Collider. Quando i fisici hanno fatto la scoperta storica di una particella nel campo di Higgs nel 2012, il bosone di Higgs, si è rivelato essere il tipo semplice di Higgs descritto nel modello standard della fisica.

"La natura ha trovato una via d'uscita con la più piccola soluzione e il più piccolo meccanismo che si possa immaginare per dare loro masse di particelle, cariche elettriche e così via", ha detto Turok.

I fisici del 20° secolo ci hanno insegnato che una volta ottenuta una maggiore precisione e abbassando la sonda più in profondità nel regno quantistico, troverai uno zoo di nuove particelle. Poiché i risultati sperimentali sono generati dalla generosità delle informazioni quantistiche, i modelli teorici hanno previsto particelle e forze più stravaganti. Ma ora abbiamo raggiunto un bivio in cui molte delle nostre intuizioni teoriche più avanzate su ciò che si trova "dietro" la nostra attuale comprensione della fisica si stanno rivolgendo a risultati sperimentali che supportano le loro previsioni.

"Siamo in una situazione così strana in cui l'Universo ci parla, dicendoci che queste teorie molto semplici allo stesso tempo che sono state popolari (negli ultimi 100 anni di fisica) stanno diventando sempre più complesse e arbitrarie", ha detto. .

Turok ha indicato la teoria delle stringhe annunciata come la "teoria unificata definitiva" che presentava tutti i misteri dell'universo in un pacchetto ordinato. Alla ricerca anche di prove di inflazione - la rapida espansione dell'universo subito dopo il Big Bang circa 14 miliardi di anni fa - sotto forma di onde gravitazionali primordiali incise nel fondo cosmico a microonde (CMB), o "echi" del Big Bang. Ma mentre cerchiamo prove sperimentali, continuiamo ad aggrapparci a proverbiali cannucce; i dati sperimentali semplicemente non sono d'accordo con le nostre teorie intollerabilmente complesse.

Le nostre origini cosmiche

Il lavoro teorico di Turks è incentrato sull'origine dell'universo, un argomento che ha attirato molta attenzione negli ultimi mesi.

L'anno scorso, BICEP2, che utilizza un telescopio situato al Polo Sud per studiare la CMB, ha annunciato la scoperta di segnali di onde gravitazionali primordiali provenienti dagli echi del Big Bang. In effetti, questo è il "Santo Graal" della cosmologia: la scoperta delle onde gravitazionali generate dal Big Bang. Ciò potrebbe confermare alcune teorie inflazionistiche dell'universo. Ma, sfortunatamente per il team BICEP2, hanno annunciato la "scoperta" prematuramente e il Planck Space Telescope (che monitora anche la CMB) ha mostrato che il segnale BICEP2 era causato dalla polvere nella nostra Galassia e non da antiche onde gravitazionali.

E se queste onde gravitazionali primordiali non venissero mai trovate? Molti teorici che hanno riposto le loro speranze in un Big Bang seguito da un rapido periodo di inflazione potrebbero essere delusi, ma secondo Turok "è un indizio molto potente" che il Big Bang (in senso classico) non può essere l'inizio assoluto della universo.

"La sfida più grande per me è stata descrivere matematicamente il Big Bang stesso", ha aggiunto Turok.

Forse questo modello ciclico di evoluzione universale - in cui il nostro universo si rompe e rimbalza di nuovo - potrebbe adattarsi meglio alle osservazioni. Questi modelli non generano necessariamente onde gravitazionali primordiali e, se queste onde non vengono rilevate, forse le nostre teorie inflazionistiche dovrebbero essere scartate o modificate.

Per quanto riguarda le onde gravitazionali che si prevede saranno prodotte dal rapido movimento di oggetti massicci nel nostro universo attuale, Turok è fiducioso che stiamo raggiungendo il regno della sensibilità, che i nostri rivelatori di onde gravitazionali le rileveranno molto presto, confermando ancora un altro Einstein -Previsione del tempo.

"Ci aspettiamo che le onde gravitazionali emergano dalle collisioni di buchi neri entro i prossimi 5 anni", ha detto.

Prossima rivoluzione?

Dalle grandi scale a quelle piccole, l'universo sembra essere "senza scala". E questa scoperta in realtà suggerisce che l'universo ha una natura molto più semplice di quanto suggeriscano le teorie attuali.

"Sì, è una crisi, ma è una crisi al suo meglio", ha detto Turok.

Quindi, per spiegare l'origine dell'universo e venire a patti con alcuni dei suoi misteri più enigmatici, come la materia oscura e l'energia oscura, potremmo aver bisogno di guardare il nostro cosmo in modi diversi. Ciò richiede una rivoluzione nella fisica.

“Abbiamo bisogno di una comprensione completamente diversa della fisica fondamentale. È giunto il momento per nuove idee radicali", ha concluso, osservando che questo è un grande momento nella storia umana per i giovani per lasciare un segno nel campo della fisica teorica. Molto probabilmente cambieranno il modo in cui vediamo l'universo.

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Universi paralleli: teoria o realtà? Molti fisici hanno lottato per risolvere questo problema per più di un anno.

Esistono universi paralleli?

Il nostro universo è uno dei tanti? L'idea di universi paralleli, precedentemente attribuita esclusivamente alla fantascienza, sta ora diventando sempre più rispettata tra gli scienziati, almeno tra i fisici, che di solito spingono qualsiasi idea ai limiti di ciò che può essere assunto. In effetti, esiste un numero enorme di potenziali universi paralleli. I fisici hanno proposto diverse possibili forme del "multiverso", ognuna delle quali è possibile secondo alcuni aspetti delle leggi della fisica. Il problema, che deriva direttamente dalla definizione stessa, è che gli esseri umani non potranno mai visitare questi universi per verificarne l'esistenza. Quindi, la domanda è come verificare l'esistenza di universi paralleli che non possono essere visti o toccati con altri metodi?

La nascita di un'idea

Si presume che almeno alcuni di questi universi siano abitati da controparti umane che vivono vite simili o addirittura identiche con persone del nostro mondo. Un'idea del genere tocca il tuo ego e risveglia le fantasie, motivo per cui i multiversi, non importa quanto distanti e indimostrabili, hanno sempre ricevuto una popolarità così ampia. Hai visto l'idea del multiverso in modo più vivido in libri come The Man in the High Castle di Philip K. Dick e film come Beware the Doors Are Closing. In effetti, non c'è nulla di nuovo nell'idea di multiversi - questo è chiaramente dimostrato dalla filosofa religiosa Mary-Jane Rubenstein nel suo libro Worlds Without End. A metà del sedicesimo secolo, Copernico sostenne che la terra non era il centro dell'universo. Decenni dopo, il telescopio di Galileo gli mostrò le stelle irraggiungibili, dando così all'umanità il primo assaggio della vastità del cosmo. Così, alla fine del XVI secolo, il filosofo italiano Giordano Bruno sostenne che l'universo poteva essere infinito e contenere un numero infinito di mondi abitati.

universo matrioska

L'idea che l'universo contenga molti sistemi solari divenne abbastanza comune nel diciottesimo secolo. All'inizio del XX secolo, il fisico irlandese Edmund Fournier D'Alba suggerì addirittura che potesse esserci una regressione infinita di universi "nidificati" di varie dimensioni, sia grandi che piccoli. Da questo punto di vista, un singolo atomo può essere considerato un vero e proprio sistema solare abitato. Gli scienziati moderni negano l'esistenza di un multiverso matrioska, ma invece hanno proposto diverse altre opzioni in cui possono esistere multiversi. Ecco i più popolari tra loro.

universo patchwork

La più semplice di queste teorie nasce dall'idea dell'infinito dell'universo. È impossibile sapere con certezza se sia infinito, ma è anche impossibile negarlo. Se è ancora infinito, dovrebbe essere diviso in "patch" - regioni che non sono visibili l'una all'altra. Come mai? Il fatto è che queste regioni sono così distanti che la luce non può superare una tale distanza. L'universo ha solo 13,8 miliardi di anni, quindi tutte le regioni che distano 13,8 miliardi di anni luce sono completamente separate l'una dall'altra. A detta di tutti, queste regioni possono essere considerate universi separati. Ma non rimangono così per sempre - alla fine la luce attraversa il confine tra loro e si espandono. E se l'universo è effettivamente costituito da un numero infinito di "universi insulari" contenenti materia, stelle e pianeti, allora da qualche parte devono esserci mondi identici alla Terra.

Multiverso inflazionistico

La seconda teoria nasce da idee su come è iniziato l'universo. Secondo la versione dominante del Big Bang, iniziò come un punto infinitesimale che si espanse incredibilmente rapidamente in una calda sfera di fuoco. Una frazione di secondo dopo l'inizio dell'espansione, l'accelerazione aveva già raggiunto una velocità tale da superare di gran lunga la velocità della luce. E questo processo è chiamato inflazione. La teoria inflazionistica spiega perché l'universo è relativamente omogeneo in qualsiasi punto al suo interno. L'inflazione ha ampliato questa palla di fuoco a proporzioni cosmiche. Tuttavia, lo stato iniziale aveva anche un gran numero di diverse variazioni casuali, anch'esse soggette a inflazione. E ora sono immagazzinati come radiazione cosmica a microonde, il debole bagliore residuo del Big Bang. E questa radiazione permea l'intero Universo, rendendolo non così uniforme.

Selezione naturale cosmica

Questa teoria è stata formulata da Lee Smolin dal Canada. Nel 1992 suggerì che gli universi potessero evolversi e riprodursi proprio come gli esseri viventi. Sulla Terra, la selezione naturale favorisce tratti "benefici", come velocità di corsa più elevate o una particolare posizione del pollice. Ci deve anche essere una certa pressione nel multiverso che rende alcuni universi migliori di altri. Smolin chiamò questa teoria "selezione naturale cosmica". L'idea di Smolin è che l'universo "madre" possa dar vita a quelli "figlie" che si formano al suo interno. L'universo madre può farlo solo se ha buchi neri. Un buco nero si forma quando una grande stella collassa sotto la propria gravità, spingendo insieme tutti gli atomi fino a raggiungere una densità infinita.

brana multiverso

Quando la teoria della relatività generale di Albert Einstein iniziò a guadagnare popolarità negli anni Venti, molte persone discussero della "quarta dimensione". Cosa potrebbe esserci? Forse un universo nascosto? Era una sciocchezza, Einstein non presumeva l'esistenza di un nuovo universo. Tutto quello che ha detto è che il tempo è la stessa dimensione, che è come le tre dimensioni dello spazio. Tutti e quattro si intrecciano tra loro, formando un continuum spazio-temporale, la cui materia è distorta - e si ottiene la gravità. Nonostante ciò, altri scienziati iniziarono a discutere la possibilità dell'esistenza di altre dimensioni nello spazio. I primi accenni di dimensioni nascoste sono apparsi nelle opere del fisico teorico Theodor Kaluza. Nel 1921 dimostrò che aggiungendo nuove dimensioni all'equazione della relatività generale di Einstein, si poteva ottenere un'equazione aggiuntiva in grado di predire l'esistenza della luce.

Interpretazione multi-mondo (multiverso quantistico)

La teoria della meccanica quantistica è una delle più riuscite in tutta la scienza. Discute il comportamento degli oggetti più piccoli, come gli atomi e le loro particelle elementari costituenti. Può prevedere qualsiasi cosa, dalla forma delle molecole al modo in cui la luce e la materia interagiscono, il tutto con incredibile precisione. La meccanica quantistica considera le particelle sotto forma di onde e le descrive con un'espressione matematica chiamata funzione d'onda. Forse la caratteristica più strana della funzione d'onda è che consente a una particella di esistere in più stati contemporaneamente. Questo si chiama sovrapposizione. Ma le sovrapposizioni si rompono non appena un oggetto viene misurato in qualsiasi modo, poiché le misurazioni costringono l'oggetto a scegliere una posizione specifica. Nel 1957, il fisico americano Hugh Everett suggerì di smettere di lamentarci della strana natura di questo approccio e di conviverci. Ha anche suggerito che gli oggetti non passano a una posizione particolare quando vengono misurati, ma credeva che tutte le possibili posizioni date alla funzione d'onda fossero ugualmente reali. Pertanto, quando un oggetto viene misurato, una persona vede solo una delle molte realtà, ma esistono anche tutte le altre realtà.

Hai già visto analogie simili: gli atomi assomigliano ai sistemi solari, le strutture su larga scala dell'universo sono simili ai neuroni nel cervello umano e ci sono anche curiose coincidenze: il numero di stelle in una galassia, le galassie nell'universo, gli atomi in una cellula e le cellule in un essere vivente sono approssimativamente le stesse (da 10^11 a 10^14). Sorge la seguente domanda, come formulata da Mike Paul Hughes:

Siamo semplicemente le cellule cerebrali di una creatura planetaria più grande che non è ancora consapevole di sé? Come possiamo sapere? Come possiamo testarlo?

Che ci crediate o no, l'idea che la somma totale di tutto nell'universo sia un essere senziente esiste da molto tempo e fa parte del concetto dell'Universo Marvel e dell'essere ultimo, l'Eternità.

È difficile dare una risposta diretta a questo tipo di domanda perché non siamo sicuri al 100% di cosa significhino veramente coscienza e autocoscienza. Ma abbiamo fiducia in alcune cose fisiche che possono aiutarci a trovare la migliore risposta possibile a questa domanda, comprese le risposte alle seguenti domande:

Qual è l'età dell'universo?

Quanto tempo hanno oggetti diversi per inviare segnali l'uno all'altro e ricevere segnali l'uno dall'altro?

Quanto sono grandi le strutture più grandi legate dalla gravità?

"E quanti segnali dovranno avere strutture connesse e non connesse di varie dimensioni per scambiarsi informazioni di qualsiasi tipo?"

Se facciamo questo tipo di calcoli e poi li confrontiamo con i dati che emergono anche nelle più semplici strutture simili al cervello, allora possiamo almeno dare la risposta più vicina possibile alla domanda se ci siano dove - o grandi strutture cosmiche nell'universo dotato di capacità intelligenti.

L'universo esiste da circa 13,8 miliardi di anni dal Big Bang, e da allora si è espanso a un ritmo molto veloce (ma in calo) ed è costituito da circa il 68% di energia oscura, il 27% di materia oscura, il 4,9% dalla normale materia, lo 0,1% dai neutrini e circa lo 0,01% dai fotoni (il rapporto percentuale indicato era diverso, in un momento in cui materia e radiazione erano più significative).

Poiché la luce viaggia sempre alla velocità della luce, attraverso l'universo in espansione, siamo in grado di determinare quante comunicazioni diverse sono state effettuate tra i due oggetti catturati da questo processo di espansione.

Se definiamo "comunicazione" come la quantità di tempo necessaria per inviare e ricevere informazioni in una direzione, allora questo è il percorso che possiamo intraprendere in 13,8 miliardi di anni:

- 1 comunicazione: fino a 46 miliardi di anni luce, l'intero universo osservabile;

- 10 comunicazioni: fino a 2 miliardi di anni luce o circa lo 0,001% dell'universo; i prossimi 10 milioni di galassie.

- 100 comunicazioni: quasi 300 milioni di anni luce o una distanza incompleta dall'ammasso di coma, che contiene circa 100mila galassie.

- 1000 comunicazioni: 44 milioni di anni luce, quasi ai confini del Superammasso della Vergine (ammasso della Vergine), contenente circa 400 galassie.

- 100mila comunicazioni: 138mila anni luce o quasi l'intera lunghezza della Via Lattea, ma non oltre.

- 1 miliardo di comunicazioni - 14 anni luce o solo le prossime 35 (o giù di lì) stelle e nane brune; questo indicatore cambia mentre le stelle si muovono all'interno della galassia.

Il nostro gruppo locale ha legami gravitazionali: è composto da noi, Andromeda, la galassia del Triangolo e forse altre 50 nane molto più piccole, e alla fine formeranno tutte un'unica struttura connessa diverse centinaia di migliaia di anni luce (questo dipenderà più o meno sulla dimensione della struttura associata).

La maggior parte dei gruppi e degli ammassi in futuro avranno lo stesso destino: tutte le galassie associate al loro interno formeranno insieme un'unica, gigantesca struttura di diverse centinaia di migliaia di anni luce, e questa struttura esisterà per circa 110^15 anni.

Nel momento in cui l'universo ha 100.000 volte la sua età attuale, le ultime stelle consumeranno il loro carburante e affonderanno nell'oscurità, e solo lampi e collisioni molto rari causeranno nuovamente la fusione, e questo continuerà fino a quando gli oggetti stessi non cominceranno a gravitazionalmente separati - nell'intervallo di tempo da 10^17 a 10^22 anni.

Tuttavia, questi grandi gruppi separati si allontaneranno sempre più l'uno dall'altro e quindi non avranno l'opportunità di incontrarsi o comunicare tra loro per un lungo periodo di tempo. Se, ad esempio, inviassimo un segnale oggi dalla nostra posizione alla velocità della luce, potremmo raggiungere solo il 3% delle galassie nell'universo attualmente osservabile e il resto è già fuori dalla nostra portata.

Pertanto, i singoli gruppi o ammassi connessi sono tutto ciò che possiamo sperare, e i più piccoli come noi - e la maggior parte di essi - contengono circa un trilione (10^12) di stelle, mentre i più grandi (come il futuro ammasso di coma) contengono circa 10^15 stelle.

Ma se vogliamo rilevare l'autocoscienza, l'opzione migliore è confrontarla con il cervello umano, che ha circa 100 miliardi (10^11) di neuroni e almeno 100 trilioni (10^14) di connessioni neurali, mentre ogni neurone si attiva circa 200 una volta al secondo. Se partiamo dal fatto che una vita umana, in media, dura circa 2-3 miliardi di secondi, allora otteniamo molti segnali per l'intero periodo!

Ci vorrebbe una rete di trilioni di stelle nell'ambito di un milione di anni luce in 10^15 anni solo per ottenere qualcosa di paragonabile al numero di neuroni, connessioni neuronali e volume dei segnali trasmessi nel cervello umano. In altre parole, questi numeri combinati - per il cervello umano e per le grandi galassie finali completamente formate - sono, di fatto, comparabili tra loro.

Tuttavia, la differenza essenziale è che i neuroni all'interno del cervello hanno strutture collegate e definite, mentre le stelle all'interno di galassie o gruppi collegati si muovono rapidamente, avvicinandosi o allontanandosi l'una dall'altra, il che avviene sotto l'influenza di tutte le altre stelle e masse all'interno di galassie.

Riteniamo che un tale metodo di selezione casuale di sorgenti e orientamenti non consenta la formazione di strutture di segnali stabili, ma ciò potrebbe essere necessario o meno. Sulla base della nostra conoscenza di come sorge la coscienza (in particolare nel cervello), credo che semplicemente non ci siano abbastanza informazioni coerenti che si muovono tra entità diverse perché ciò sia possibile.

Tuttavia, il numero totale di segnali che possono essere scambiati a livello galattico durante l'esistenza delle stelle è attraente e interessante e indica che esiste un potenziale per la quantità di scambi di informazioni che ha un'altra cosa, di cui sappiamo che lei ha autocoscienza.

Tuttavia, è importante notare quanto segue: anche se ciò bastasse, la nostra galassia sarebbe equivalente a un neonato nato appena 6 ore fa - un risultato non molto grande. Quanto alla coscienza più ampia, non è ancora apparsa.

Inoltre, possiamo dire che il concetto di "eternità", che include tutte le stelle e le galassie dell'universo, è senza dubbio troppo grande, data l'esistenza dell'energia oscura e quello che sappiamo sul destino del nostro universo.

Sfortunatamente, l'unico modo per verificarlo è basato sulla simulazione (questa opzione ha i suoi difetti intrinseci) o sul sedersi, aspettare e guardare cosa succede. Fino a quando un'intelligence più ampia non ci invierà un ovvio segnale "intelligente", rimarremo con la scelta del Conte di Montecristo: aspettare e sperare.

Ethan Siegel, fondatore del blog Starts With A Bang, editorialista della NASA e professore al Lewis & Clark College.