Парадоксы Вселенной
«Есть две бесконечности — Вселенная и глупость. Впрочем, я не уверен насчет Вселенной»
Эйнштейн
Бесконечность Вселенной. Расширяющаяся Вселенная. Голографическая Вселенная. Фрактальная Вселенная. Мультивселенная. Большой Взрыв. Темная материя. Антиматерия. Черные дыры. Вселенная – Матрица. Жизнь во Вселенной 12 млрд. лет назад.
Есть ли у Вселенной центр? Есть ли у неё границы? Человечество живет в моделируемой или реальной Вселенной? Возможно, наш мир представляет собой часть Мультимира? Чем большими сведениями располагают ученые о Вселенной, тем больше перед ними возникает неразрешимых парадоксов.
Бесконечность Вселенной
Действительно ли Вселенная бесконечна или просто очень велика? Поскольку размеры Вселенной, время ее существования, масса вещества не могут быть выражены числовыми значениями, ученые ввели понятие бесконечности космоса. В соответствии с теорией Фридмана, конечная Вселенная должна либо расширяться, либо сжиматься. Парадокс заключается в том, что понятие расширения или сжатия Вселенной в случае ее бесконечности не имеют смысла. Возникновение Вселенной в момент Большого Взрыва из объема в один нейтрон, опровергается ее бесконечностью.
Если исходить из того, что время — понятие векторное и не имеет обратной направленности, следовательно, до Большого Взрыва времени не существовало. Согласно теории Эйнштейна пространство и время не могут существовать друг без друга, значит, был такой момент, когда не было пространства. Этот парадокс для большинства ученых является основанием утверждать об отсутствии Бога, создавшего Вселенную.
Расширяющаяся Вселенная
Вселенная непрерывно расширяется и расстояния между галактиками постоянно увеличиваются. Чем дальше находится Галактика, тем быстрее она удаляется. Вселенная начала расширяться 13,75 млрд. лет назад после Большого взрыва. В момент рождения она расширялась быстрее скорости света, сейчас расширение Вселенной продолжает стремительно ускоряться.
Популяризатор науки, физик Мичио Каку в книге «Параллельные миры» пишет, что «расширение Вселенной является длительным и вечным, большие взрывы случаются постоянно, одни вселенные «отпочковываются» от других вселенных. Согласно этому сценарию, вселенные могут «распускаться бутонами» других вселенных, создавая тем самым «Мультивселенную» — гипотетическое множество всех возможных реально существующих параллельных вселенных, включая ту, в которой находимся мы».
Поскольку эволюция Вселенной происходит не однородно, а скорость, с которой сверхновые звёзды движутся от нас, увеличивается, учёные выдвинули гипотезу существования гипотетических параллельных миров и параллельных Вселенных.
Голографическая Вселенная
Известный астрофизик современности Стивен Хокинг убеждён, что наша Вселенная не является единственной. Согласно современной физической М-теории (мембранная теория), существует огромное множество вселенных, созданных буквально из ничего, и их создание не требовало вмешательства какого-либо сверхъестественного существа или Бога. («Великий замысел»). И первым шагом на пути создания новой картины мира является концепция голографической Вселенной.
Основные положения голографического принципа были сформулированы в середине XX века Дэвидом Бомом, учеником Альберта Эйнштейна. Согласно теории Бома, весь мир устроен как голограмма. Вселенная представляет собой гигантскую голограмму, где самая крошечная часть изображения несет информацию об общей картине, где всё взаимосвязано и взаимозависимо.
Фрактальная Вселенная
Сегодня не существует одной математической модели или теории, которая могла бы описать каждый аспект Вселенной. Теория бесконечной вложенности материи — фрактальная теория – это альтернативная теория, не входящая в стандартные академические области науки. В настоящее время теории фрактальной Вселенной не существует. Если академическая наука признает, что материя во Вселенной распределена в виде фрактала, потребуется пересмотр практически всех существующих моделей Вселенной.
Большинство учёных признают, что Вселенная имеет фрактальную структуру: планетарные системы объединены в галактики, галактики в кластеры, кластеры в суперкластеры и так далее. Ранее учёные полагали, что распределение материи можно считать непрерывным, начиная с объектов размером около 200 миллионов световых лет. Данные о более чем 900 тысячах галактик и квазаров показали, что непрерывность отсутствует и при масштабе в 300 миллионов световых лет.
Полученные выводы противоречат основам теории Большого Взрыва, согласно которой в первые моменты после рождения Вселенной материя была распределена равномерно и непрерывно.
Мультивселенная
Расширяющаяся вокруг нас Вселенная — не единственная, нас могут окружать миллиарды других вселенных. Возможно, наш мир представляет собой лишь часть Мультимира — гипотетического множества всех возможных параллельных вселенных. Существуют гипотезы, что вселенные Мультимира могут быть с разными законами физики и разным количеством пространственных измерений.
Путем моделирования на суперкомпьютере, исследователи впервые продемонстрировали, как в нашей Вселенной образовалось три пространственных измерений из десяти, девять из которых относились к пространству, а одно ко времени. Полученные результаты продемонстрировали, что привычное для нас трехмерное пространство, первоначально состояло из девяти измерений, как и предсказывает теория суперструн.
Большой Взрыв.
Согласно теории Большого Взрыва, приблизительно 13,7 млрд. лет назад вся Вселенная была сжата в точку нулевого размера, сферу с нулевым радиусом. Расстояние между соседними галактиками должно было равняться нулю. Плотность Вселенной и кривизна пространства-времени должны были тогда быть бесконечными. Этот момент назван Большим Взрывом.
Согласно общей теории относительности, Вселенная началась с бесконечно высокой температуры и плотности в сингулярности Большого взрыва. По мере расширения Вселенной, температура и интенсивность излучения убывали. Примерно через одну сотую долю секунды после Большого взрыва, температура составляла около 100 млрд. градусов, а Вселенная была наполнена в основном фотонами, электронами, нейтрино и их античастицами, а также некоторым количеством протонов и нейтронов.
Однако, существует предположение о том, что наша Вселенная — мембрана, плавающая в одиннадцатимерном пространстве-времени вместе с другими вселенными в единой Мультивселенной. Ударная волна при столкновении двух гигантских мембран стала причиной возникновения нашей Вселенной.
Одна из самых интригующих загадок — кварк-глюонная плазма. Ученые предполагают, что вещество Вселенной находилось в состоянии кварк-глюонной плазмы в первые мгновения после Большого Взрыва. Максимальную температуру плазмы — свыше 10 триллионов градусов Цельсия, ученые получили в ноябре 2010 года, на Большом адронном коллайдере.
Темная материя
«Тёмная материя» — гипотетическая форма материи, которая не испускает электромагнитного излучения и не взаимодействует с ним. В нашей и других галактиках содержится большое количество «темной материи», которую мы не можем наблюдать непосредственно, но, о существовании которой мы знаем благодаря её гравитационному воздействию на орбиты звёзд в галактиках.
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.
Недавно команда астрофизиков чилийского исследовательского института под руководством Кристиана Мони Бидина провела исследование передвижения более чем 400 звезд на удалении до 13 тыс. световых лет от Солнца. Вычислив массу вещества в форме звезд, пыли и газа в околосолнечной области, астрономы не нашли темную материю?! Результаты исследований противоречат принятым моделям, тайна темной материи стала еще загадочнее.
Антиматерия
Долгие годы для ученых оставалось загадкой — где во Вселенной находится антиматерия? Если есть антиматерия и антимир, параллельный нашему, то в нем есть антипространство и антивремя. Возможно, существуют целые антимиры и антилюди, состоящие из античастиц. Согласно научным теориям, каждый вид материи во Вселенной, созданной после Большого взрыва, должен сопровождаться равным количеством антиматерии, идентичной по структуре, но с прямо противоположными свойствами.
Где во Вселенной находится антиматерия? Учёные задаются вопросом: если наблюдаемый нами мир кроме материи состоит и из антиматерии, то где эта антиматерия находится и почему не происходит повсеместной аннигиляции? Это порождает главную загадку Вселенной – почему же при таком раскладе вещей мы существуем?
Может быть, детектор частиц, созданный учеными Европейского центра ядерных исследований, сможет найти доказательства существования антимира. Если антимир, который находится за границей известной нам Вселенной, реален, то можно будет найти доказательства его существования.
Черные дыры
Необычность чёрных дыр связана с тем, что у них нет поверхности, а есть так называемый «горизонт событий» — внешняя граница черной дыры, из-под которой ничто не может попасть обратно в нашу Вселенную. Согласно общей теории относительности в далеком прошлом должно было существовать состояние Вселенной с бесконечной плотностью — Большой Взрыв. Если Вселенная снова сожмется, то в будущем ее должно ожидать другое состояние бесконечной плотности — «большое схлопывание». Даже если Вселенная в целом не сожмется, сингулярности должны возникнуть в ограниченных ее областях, что приведет к образованию черных дыр.
Астрофизики полагают, что чёрные дыры являются коридорами времени. Вокруг чёрной дыры образуется гравитационное поле, в котором объекты достигают скорости света. Внутри чёрных дыр, время и пространство перестают функционировать и меняются местами, в результате чего путешествие в пространстве становится перемещением во времени.
Американский физик-теоретик Никодем Поплавски из Университета Индианы — автор теоретической модели, согласно которой наша Вселенная представляет собой внутренности чёрной дыры, расположенной где-то в родительской пра-Вселенной. Поплавски полагает, что другой конец кротовой норы чёрной дыры соединён с белой дырой. При этом внутри кротовой норы возникают условия, напоминающие расширяющуюся Вселенную, аналогичную наблюдаемой нами. Из этого следует, что и наша Вселенная может оказаться просто внутренней частью какой-то кротовой норы.
Недавно группа физиков из Германии и Греции представила принципиально новый взгляд на проблему кротовых нор. По их мнению, после Большого взрыва Вселенная состояла из квантовой пены, и в каждый момент времени в ней возникали не только черные дыры, но и кротовые норы. Причем, в отличие от черной дыры, газ, попавший в кротовую нору (у которой нет горизонта событий) продолжает испускать рентгеновское излучение. Подобное поведение газа было недавно зафиксировано «Хабблом» в окрестностях объекта Стрелец A, который считается массивной черной дырой. Судя по поведению газа, возможно, это устойчивая кротовая нора.
Вселенная – Матрица
В настоящее время гипотеза о том, что все мы живем не в реальном мире, а в компьютерной симуляции, стала очень популярной. Насколько высока вероятность того, что это так? Профессор Оксфордского университета Ник Бостром попытался ответить на этот вопрос и пришел к неожиданному выводу: существует 20% вероятность того, что мы живем не в реальной, а в моделируемой Вселенной.
Может ли вся Вселенная быть оцифрована в завершенную компьютерную программу? Если Вселенную можно оцифровать и свести к нулям и единицам, то каково же суммарное информационное содержимое Вселенной? По оценке квантового физика Джейкоба Бекенштейна, черная дыра диаметром около сантиметра могла бы содержать 1066 бит информации. В квантовом мире, возможно, саму Вселенную можно загнать на компакт-диск! Теоретически, если мы можем поместить 10100 бит информации на компакт-диск, то мы можем наблюдать за тем, как любое событие нашей Вселенной разворачивается у нас в гостинной.
Жизнь во Вселенной вскоре после Большого Взрыва
Ранее считалось, что новорожденная Вселенная состояла из двух самых легких газов: водорода и гелия. Затем, на протяжении миллиардов лет, в ходе термоядерных реакций в недрах первых звезд образовывались более тяжелые элементы.
Исследуя квазары, которые светят ярче тысячи галактик, физики из Копенгагенского университета пришли к выводу, что жизнь во Вселенной могла зародиться 10-12 млрд. лет назад, поскольку процесс формирования тяжелых элементов проходит значительно быстрее, чем следует из существующих космологических теорий. Возможно, разумные существа, жили во Вселенной вскоре после Большого Взрыва?
Получит ли человечество в ближайшие десятилетия ответы на все эти вопросы? Может быть, ускоритель заряженных частиц — Большой адронный коллайдер позволит учёным приблизиться к разгадкам тайн Вселенной?
