Skip to Content

Анизотропия Вселенной

«Мир невозможно удержать силой. Его можно лишь достичь пониманием»

Альберт Эйнштейн

Пространство Вселенной не трёхмерное, оно имеет большее количество измерений и может быть описано математически. Возможно, пространство Вселенной анизотропно. (Анизотропи́я - неодинаковость свойств среды по различным направлениям внутри этой среды).

Вопрос анизотропии Вселенной обсуждается учёными достаточно давно и до настоящего времени остается нерешенным. После публикации данных о реликтовом излучении (микроволновом излучении, оставшемся от Большого взрыва), собранных космическим аппаратом WMAP (зонд микроволновой анизотропии Уилкинсона), многие ученые заявляли об обнаружении разного рода аномалий. В 2006 году китайские астрофизики заявили об обнаружении «оси зла» - региона, где реликтовое излучение мощнее, чем в остальных местах.

 

Колоссальная энергия, которая вырвалась из первоначального огненного облака, давшего начало звездам и галактикам, продолжает циркулировать в нашей Вселенной уже миллиарды лет. Её сняли на пленку в мельчайших деталях с помощью WMAP. Эта съемка принесла поразительно четкую фотографию неба, на которой учёные увидели микроволновое излучение - результат Большого Взрыва. WMAP измерил эхо Большого Взрыва, представив наиболее точные данные о возрасте Вселенной. Данные показали, что Вселенная возникла в результате Взрыва, который произошел 13,7 млрд. лет назад.

WMAP способен заглянуть в прошлое и посмотреть, что творилось во Вселенной примерно через 400 тыс. лет после Взрыва, однако, ответить на вопросы: почему произошел Большой взрыв, что его вызвало и что именно взорвалось, не может пока никто.

Объяснение особенностей реликтового излучения считается одной из основных задач космологии. Строятся разные геометрические модели, объясняющие реликтовое излучение. Картина распределения реликтового излучения имеет сложную структуру, ранее оно считалось изотропным, что соответствует принятой модели Вселенной, равномерно расширяющейся во все стороны. Однако, с повышением точности измерений, в реликтовом излучении обнаружились отклонения в изотропном распределении.

В процессе разбегания от нас удаленных объектов нет равноправности по разным направлениям, это может быть связано с глобальной анизотропией пространства. Астрофизикам удалось установить, что Вселенная расширяется не во всех направлениях одинаково (это и есть анизотропия), они сумели измерить скорость, с которой от нас отдаляются далекие галактики - скорость расширения Вселенной. Наибольшие значения скоростей достигаются в направлении созвездия Лисички. Ученые предполагают, если анизотропия подтвердится, то современные представления о Большом Взрыве придется пересмотреть.

 

Каждый новый вид излучения, который человечеству удавалось открыть, менял не только физические формулы, но и наш взгляд на мир. В 2020 году намечен запуск лазерной интерферометрической космической антенны LISA, которая будет регистрировать совершенно новый тип излучения - гравитационные волны, рожденные непосредственно в момент Большого взрыва. Согласно проекту, LISA будет состоять из трех аппаратов, соединенных лазерными лучами и образующих в космосе гигантский треугольник со стороной около 5 млн. км.

Это будет самый крупный прибор, когда-либо выведенный в космос. Аппараты системы LISA будут слегка покачиваться на гравитационных волнах, до сих пор блуждающих по Вселенной после Большого взрыва. Лазерные лучи, соединяющие аппараты, почувствуют любое возмущение, а специальные датчики позволят зарегистрировать частоту и другие характеристики этого возмущения. Если проект получится, ученые смогут увидеть мир таким, каким он был сразу после Большого взрыва, скажем, через одну триллионную долю секунды после него.

 

Вселенная не стационарна, она испытывает расширение, причем, расширяется с ускорением. Согласно закону Хаббла (закон разбегания галактик), чем дальше находится объект, тем быстрее удаляется от нас. Расширение Вселенной не является простым разлётом галактик в пустом пространстве, оно заключается в динамическом изменении самого пространства.

Согласно общей теории относительности, должны существовать и наблюдаться галактики, убегающие быстрее света. Астрофизики построили карту величин скорости разбегания галактик в разных направлениях. Галактики удаляются от Солнечной системы с разными скоростями, разница по разным направлением примерно 13-15%.

Большинство учёных признают, что Вселенная имеет фрактальную структуру: планетарные системы объединены в галактики, галактики в кластеры, кластеры в суперкластеры и так далее. Ученые полагают, что в 4-х мерных фракталах будут проявляться формы известного нам физического мира, поскольку непрерывность симметрии фрактала и непрерывность симметрии физического мира – это почти одно и то же.

 

В момент рождения Вселенная расширялась быстрее скорости света, сейчас её расширение продолжает стремительно ускоряться. Откуда же берется сила (энергия), «расталкивающая» Вселенную?

Как полагают учёные, причиной ускорения Вселенной, возможно, является тёмная энергия. В галактиках содержится большое количество «темной энергии», которую мы не можем наблюдать непосредственно, но, о существовании которой мы знаем благодаря её гравитационному воздействию на орбиты звёзд в галактиках. Учёные считают, что «темная энергия» создает антигравитационное поле, которое тянет галактики в разные стороны, и конечная судьба Вселенной будет определяться именно «темной энергией».

На данный момент никто и представить не может, откуда взялась эта «энергия пустоты». Количество «темной материи» во Вселенной значительно превышает количество обычного вещества. Наша Вселенная состоит из: 74% «темной энергии», 22 % - «темной материи», 3,6% - межгалактического газа и 0,4% - звёзды.

 

По мнению ряда ученых, принимавших участие в создании научно-популярного фильма Андрея Склярова и Дмитрия Павлова «Анизотропный мир», макрокосмос неразрывно связан с микромиром, и уже мало кто сомневается в том, что строение Вселенной и её эволюция определяется непосредственно тем, как она устроена на самом глубоком уровне. Теория суперструн дает 10100 или 101000 степени разных типов миров, она может описать любой мир, и поэтому получила название «теории всего».

Разработка единой теории, охватывающей все стороны нашего мироздания, требует больших усилий учёных. Большой адронный коллайдер (БАК) ищет частицы нового типа - так называемые суперчастицы, которые представляют собой высшие моды колебания суперструн.

Если допустить, что физиками ЦЕРНа на БАКе открыт НЕ бозон Хиггса Стандартной модели, а похожая на нее частица (объявлено 04.07.2012г.) это может означать начало настоящей революции в наших взглядах на Вселенную. В новой картине Вселенной Стандартная модель попросту будет представлять низшие частоты колебания суперструн.

Ряд ученых считают, что найденная частица очень похожа по своим свойствам на бозон Хиггса, но по некоторым параметрам она не совсем точно соответствует ожидаемому. Если так и окажется, это будет революция в физике, например, будет доказана теория существования дополнительных пространственных измерений.

Если существование бозона Хиггса не будет подтверждено, это докажет ограниченность Стандартной модели. В результате возникнет необходимость поиска альтернативной теории происхождения массы в соответствии с так называемой новой физикой. 

 

Комментарии

Камера темной энергии

Непрекращающиеся поиски тёмной энергии обрели недавно новые глаза: «Камеру тёмной энергии», установленную на 4-метровом телескопе Виктора М. Бланко, расположенном в здании обсерватории Серро-Тололо Национальной научной орнанизации в Чили.

Кульминацией восьми лет планирования и конструирования стала 570-мегапиксельная «Камера тёмной энергии» размером с телефонную будку, которая сейчас получила свои первые снимки, поймав свет, идущий от космических структур, расположенных за десятки миллионов световых лет от нас.

Обзорные исследования, проведённые в рамках новой научной программы, помогут астрономам раскрыть тайны тёмной энергии – загадочной силы, которую учёные считают ответственной за постоянное и ускоряющееся расширение Вселенной.

Являясь самым мощным в своём роде инструментом, «Камера тёмной энергии» будет использоваться для создания очень подробных цветных изображений целой одной восьмой ночного неба – это примерно 5000 квадратных градусов, – наблюдая тысячи сверхновых, галактических скоплений и буквально миллионы галактик, вглядываясь в космическую даль на глубину в 8 миллиардов световых лет.

Источник: http://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cgi?page=news&news=2831

Математика и анизотропия

"В момент рождения Вселенная расширялась быстрее скорости света, сейчас её расширение продолжает стремительно ускоряться. Откуда же берется сила (энергия), «расталкивающая» Вселенную?"

--------------------------------------------------------------------------------

Вот интересно, какую энергию свет "догонял" ? :) Когда математика берётся за дело, все остальные науки становятся её придатками. Уж очень строга и всемогуща эта девица. А так формулами можно описать любой процесс, то приходится физикам и астрономам доказывать правдивость её творческих фантазий. Ради её каприза, они уже готовы оторвать время от пространства. Разве уже есть доказательства того что анизотропно время, а пространство иллюзия или проще искать химеру "темной энергии"? :)

Геометрия Вселенной