Skip to Content

Математика космоса

«Не может быть языка более универсального и более простого... более подходящего для выражения неизменных отношений естественных вещей, чем математика. Он интерпретирует все явления в одних и тех же терминах, как бы свидетельствуя о единстве и простоте плана Вселенной...»

Жозеф Фурье

Как писал американский астроном, астрофизик и выдающийся популяризатор науки Карл Саган в книге «Космос. Эволюция Вселенной, жизни и цивилизации», «Мы считаем, что есть язык, общий для всех технических цивилизаций, сколь бы различны они ни были. Этим общим языком является математика. Законы природы везде одинаковы. Образцы спектров далеких звезд и галактик выглядят так же, как спектр Солнца или спектры, полученные в лабораторных условиях. Повсюду во Вселенной не только присутствуют одни и те же химические элементы, но также действуют одинаковые законы квантовой механики, управляющие тем, как атомы поглощают и испускают излучение. Далекие галактики, обращающиеся одна вокруг другой, следуют тем же законам гравитационной физики, что заставляют яблоко падать на Землю, а «Вояджер» — продолжать свой путь к звездам. Природа везде действует по сходным схемам».

Интересные примеры загадочной математики космоса

 

Бетельгейзе

Красный сверхгигант Бетельгейзе, удалена от Солнечной системы (по разным оценкам) на 427 - 650 световых лет. Минимальная светимость Бетельгейзе больше светимости Солнца в 80 тысяч раз, а максимальная - в 105 тысяч раз. Бетельгейзе несется в пространстве со скоростью около 30 км/с. Это одна из крупнейших среди известных астрономам звёзд: если её поместить на место Солнца, то при минимальном размере она заполнила бы орбиту Марса, а при максимальном - достигала бы орбиты Юпитера. Расстояние до Бетельгейзе не известно с достаточной точностью, но если оно, как предполагается, составляет 650 световых лет, то диаметр звезды в ходе её пульсаций изменяется от 500 до 800 диаметров Солнца.

Бетельгейзе – будущая сверхновая звезда. Если бы сегодня случилось невероятное событие, и эта звезда взорвалась, то мы не узнаем об этом еще сотни лет, пока это «известие», распространяющееся со скоростью света, преодолеет межзвездное пространство. После взрыва Бетельгейзе над Землёй произойдет вспышка, сравнимая с появлением второго Солнца и останется нейтронная звезда или черная дыра.

 

Млечный путь

Млечный путь принадлежит группе из 40 галактик, расположенных недалеко друг от друга, которые имеют гравитационное воздействие друг на друга. Наиболее близкие друг к другу галактики - Млечный Путь и Андромеда, расстояние между ними 2,5 млн. световых лет. Галактика Андромеда в два раза больше Млечного Пути, ее диаметр составляет 220 тысяч световых лет. Млечный Путь и Андромеда уже миллионы лет находятся в гравитационном взаимодействии, которое в итоге неизбежно приведет к тому, что галактика Андромеда «подтянет» к себе Млечный Путь и галактики «сольются». Спиральные рукава Млечного Пути будут оторваны, и наше Солнце, вполне возможно, будет «вышвырнуто» в пустоту космоса. Черные дыры в центрах обеих галактик столкнутся и «сольются» воедино.

Астрономы утверждают, что галактическое «слияние» может наступить через 5 млрд. лет. Расчеты учёных показали, что гравитационное притяжение Андромеды сильнее гравитации Млечного Пути, в результате наша Галактика летит к Андромеде со скоростью порядка 120 километров в секунду!

 

Пространство и время

Пространство и время тесно переплетены. Мы не можем заглянуть в космос, не оглядываясь в прошлое. Свет движется очень быстро, но космическое пространство пустынно, а звезды крайне далеки друг от друга. До центра нашей Галактики Млечный Путь свет Солнца идет 30 тысяч лет, а между нашей и ближайшей к ней спиральной галактикой М31 в созвездии Андромеды пролегает 2 миллиона световых лет. Когда М31 испускала наблюдаемый сегодня свет, на Земле еще не было людей. От Земли до самых далеких квазаров 8-10 млрд. световых лет. Мы видим их такими, какими они были задолго до того, как сконденсировалась Земля, и даже раньше, чем образовался Млечный Путь.

 

Созвездия

Современные технологии пока не подошли к тому, чтобы позволить совершать межзвездные путешествия, по крайней мере, за разумное время. Но можно заложить в компьютер информацию о положении в трехмерном пространстве всех близких к нам звезд и дать ему задание отправиться в небольшое виртуальное путешествие — например, облететь вокруг группы ярких звезд, составляющих ковш Большой Медведицы, чтобы посмотреть, как при этом будут меняться созвездия.

Вид созвездий заметно преобразился даже за те несколько миллионов лет, в течение которых человек существует как биологический вид. Отправившись в прошлое с помощью компьютера, мы увидим, как звезды ковша приходят в движение, миллион лет назад они образовывали на небе совершенно иной рисунок, который больше напоминал копье.

 

Символ бесконечности

В центральной части Млечного Пути находится газопылевая структура в форме скрученной петли, протяжённость которой составляет около 600 световых лет. Разрозненные фрагменты структуры из газа температурой минус 258,15 градусов Цельсия, складываются в восьмёрку - символ бесконечности. Астрономы пока не могут объяснить форму и природу образования данной структуры. Ещё одна загадка, связанная с «символом бесконечности» - его центр не совпадает с центром Галактики, а немного сдвинут по отношению к нему. Астрономы предполагают, что появление таких структур можно объяснить гравитационным влиянием соседних галактик. Но как это происходит, ученым ещё предстоит разобраться.

 

Моделируемая Вселенная

В настоящее время гипотеза о том, что мы живем не в реальном мире, а в компьютерной симуляции, стала очень популярной. Существует вероятность того, что мы живем не в реальной, а в моделируемой Вселенной. Возможно, Вселенную можно оцифровать в завершенную компьютерную программу? Если Вселенную можно свести к нулям и единицам, то, каково суммарное информационное содержимое Вселенной?

По оценкам квантовых физиков, черная дыра диаметром около сантиметра могла бы содержать 1066 бит информации. В квантовом мире, возможно, саму Вселенную можно «загнать» на компакт-диск! Теоретически, если можно поместить 10100 бит информации на компакт-диск, то мы можем наблюдать за тем, как любое событие нашей Вселенной разворачивается у нас в гостиной. 

 

Карл Саган высказал в свое время идею существования бесконечной иерархии вселенных, и если бы мы проникнуть внутрь элементарной частицы, такой как электрон, она сама оказалась бы замкнутой вселенной. Знакомая нам Вселенная со всеми галактиками, звездами, планетами и людьми может оказаться одной элементарной частицей во вселенной более высокого уровня.  

Согласно одной из теорий модели пульсирующей Вселенной - Космос не имеет ни начала, ни конца, мы находимся посреди бесконечного цикла космических смертей и перерождений. Ни одна из галактик, звезд, планет, цивилизаций, возникших в прошлом «воплощении» Вселенной, не перетекает в нынешнюю реальность.

В концепции «множественных миров» Вселенная существует одновременно во множестве параллельных состояний, которые определяются волновой функцией Вселенной. В Мультивселенной могут существовать и другие вселенные. Существует бесконечное число вселенных - для каждого цикла своя.

Размеры и возраст космоса лежат за пределами нормального человеческого понимания. Космос — это все, что есть, что когда-либо было и когда-нибудь будет, и наше будущее зависит от того, насколько хорошо мы будем знать этот Космос.

 

Комментарии

Картина Вселенной

Описание картины Вселенной ученые основывают на общей теории относительности. Однако математика в действительности не может оперировать бесконечными числами. Утверждая, что Вселенная началась с Большого Взрыва, общая теория относительности тем самым предсказывает, что во Вселенной есть точка, где сама эта теория перестает работать. Подобная точка - пример того, что математики называют сингулярностью.

Путешествия во времени

Языком физики является именно математика. Стивен Хокинг долго пытался найти новый закон физики, который запрещал бы путешествия во времени, — он назвал его «гипотезой сохранения хронологии». Однако долгие годы тяжкого труда ни к чему не привели: он не смог доказать выдвинутый принцип. Напротив, физики сумели продемонстрировать, что закон, который запрещал бы путешествия во времени, находится за пределами сегодняшней математики. Теперь закона, который не позволял бы построить машину времени, не существует.

Математика проще в пятимерной модели

Ученые надеются, что те проблемы, которые не поддаются решению в четырех измерениях могут разрешиться в пятимерной модели, где математика проще, поскольку в пятимерном мире, возможно, информация никогда не теряется.


Универсальный язык Вселенной

Это тот язык, на котором говорит и понимает всё и вся, вне зависимости от математических наклонностей, в частности... математика же не отвечает этому требованию и не может быть универсальным языком для всех и вся... но что же тогда???... Гармония в Равновесии или Равновесие в Гармонии или Чувство гармонического равновесия в бесконечно-убывающей-нарастающей из глубины центральной точки бесконечно наполняющейся пустоты вокруг себя самой, в себе и для себя...закрой глаза ...останови внутренний диалог...понимай, не думая, без слов...здесь и сейчас,в своей точке сборки собственного мира, собственной Вселенной...