PostHeaderIcon 1.Если атомы по большей части пустые…2.Юпитер…3.Первый в мире завод по удалению углекислого газа…4.«Мозг — многомерная структура.5.Другие измерения Вселенной.6.Где случился Большой взрыв?

Если атомы по большей части пустые, почему вещи твердые на ощупь и на вид.

Химик Джон Дальтон предложил теорию, что вся материя и объекты состоят из частиц — атомов, — и эта теория до сих пор принята научным сообществом, спустя двести лет. Каждый из этих атомов состоит из невероятно маленького ядра и еще меньших электронов, которые движутся на относительно большом расстоянии от центра. Если представить стол, который в миллиард раз больше, его атомы будут размером с арбузы. Но даже тогда ядро в центре будет все еще слишком маленьким, чтобы его можно было разглядеть, не говоря уж об электронах. Почему же тогда наши пальцы не проходят сквозь атомы? Почему свет не проникает через эти щели?
Чтобы понять это, нам нужно рассмотреть электроны. К сожалению, в школе нас учили упрощенным понятиям — электроны на самом деле не вращаются вокруг центра атома, как планеты вокруг солнца. Хотя говорили нам именно так. Вместо этого электроны можно представить в виде роя пчел или стаи птиц, отдельные движения которых слишком быстрые, чтобы их можно было уловить, но вы все еще видите общую форму этого роя.
«Танец» электронов.
На деле, электроны танцуют — и нет слова лучше, чтобы описать этот процесс. Но это не случайный танец — скорее, бальный танец, в котором электроны движутся по определенным схемам, следуя шагам, установленным математическим уравнением имени Эрвина Шредингера.
Эти схемы, модели могут отличаться — некоторые медленные и нежные, как вальс, другие быстрые и энергичные, как буги. Каждый электрон придерживается одной и той же схемы, но иногда может переключиться на другую, если никакой другой электрон еще эту схему не выполняет. Никакие два электроны в атоме не могут двигаться одинаково: это правило называется принципом запрета, принципом Паули.
Хотя электроны никогда не устают, переход на более быстрый шаг требует энергии. И когда электрон переходит на медленную схему, он теряет энергию. Поэтому когда энергия в виде света падает на электрон, он может поглотить некоторую энергию и перейти к более быстрому, высокому «танцу». Луч света не проходит через ваш стол, потому что электроны во всех атомах пытаются захватить немного энергии у света.
Через некоторое время они теряют полученную энергию, иногда в виде того же света. Изменения в характере поглощения и отражения света дает нам отражения и цвета — поэтому мы видим стол в виде твердого объекта.
Сопротивление при прикосновении.
Почему же стол твердый и на ощупь? Возможно, вы слышали, что это происходит из-за отталкивания — что два отрицательно заряженных объекта должны отталкивать друг друга. Но это не так. Твердый он тоже из-за танцующих электронов.
Если прикоснуться к столу, электроны из атомов в ваших пальцах окажутся близко к электронам в атомах стола. И когда электроны в одном атоме приближаются к ядру в другом, схема их танцев меняется. Потому что электрон в низкоэнергетическом состоянии возле одного ядра не может делать то же самое возле другого — это место уже занято. Новоприбывшему приходится переходить в незанятое положение. И избыточную энергию нужно куда-то деть, не в форме света в этот раз, а в форме силы от вашего трогающего пальца.
Поэтому процесс близкого подведения атомов требует энергии, поскольку все их электроны должны перейти в другие, незанятые, высокоэнергетические состояния. Попытка совместить все атомы стола и пальца вместе потребует колоссальное количество энергии — больше, чем могут обеспечить ваши мышцы. Вы чувствуете сопротивление пальца, а стол чувствует твердость вашего тела при прикосновении. Источник: hi-news.ru

______________________________________________________________________________________________

Юпитер объявили самой древней планетой Солнечной системы.

На фоне всего остального газовый гигант Юпитер образовался очень быстро. В последнем опубликованном номере журнала Proceedings of the National Academy of Sciences ученые сообщили, что твердое ядро планеты сформировалось менее чем за миллион лет после появления Солнечной системы. За какие-то следующие 2-3 миллиона лет его масса стала 50 раз больше массы Земли.
Исследователи и раньше создавали компьютерные модели рождения Юпитера, однако новая работа – «это первый случай, когда модель создавалась с использованием тех фактических данных, которые нам уже известны об этой планете», прокомментировал соавтор исследования Томас Крюйер, научный сотрудник Ливерморской национальной лаборатории (Калифорния, США). Для создания наиболее достоверной модели эксперты провели анализ внеземного материала, который попал на Землю вместе с древними метеоритами.
Наша Солнечная система начала свою жизнь в виде пылевого диска около 4,6 миллиарда лет назад. Среди планет первыми появились газовые гиганты, затем начали формироваться твердые планеты, такие как Земля. Самой же большой планетой системы является величественный Юпитер.
Несмотря на то, что основу его массы составляет именно газ, планета в 300 раз массивнее Земли. А факт о том, что планете удалось собрать вокруг себя больше материала, по сравнению с другими, более молодыми соседями, натолкнул ученых на мысль о том, что Юпитер является древнейшим из них. И новое исследование лишь усилило эти предположения.
Когда Юпитер только появился, растущая планета начала притягивать к себе газ и пыль, кружащие вокруг Солнца. Газовый гигант действовал и продолжает действовать в качестве щита для внутренней области Солнечной системы, защищая остальные планеты от мириад метеоритов. Когда возраст системы составлял около 1 миллиона лет, гравитация Юпитера была уже достаточно мощной для того, чтобы не пропускать космические булыжники через свою орбиту. Планета выступала своего рода «вышибалой», не пропуская потенциальных хулиганов в «закрытый клуб», говорят ученые.
«Примерно через 1 миллион лет Юпитер стал уже таким большим, что фактически перекрыл доступ из внешних границ к внутренней Солнечной системе», — говорит Брэндон Джонсон, планетолог Университета Брауна, не принимавший участие в новом исследовании.
Когда Солнечная система достигла возраста около 4 миллионов лет, масса Юпитера к этому моменту уже в 50 раз превышала массу Земли. Его орбита стала сближаться с Солнцем, что открыло доступ астероидам из внешних границ системы к внутренним. Сейчас эти космические булыжники образуют единый пояс, располагающийся между Юпитером и Марсом. Несколько камней в итоге попали на Землю, где такие ученые, как Крюйер, смогли их изучить.
Результаты исследования подтверждают ранее высказанное мнение о том, что Юпитер мог временно разделить имеющиеся в Солнечной системе метеориты на два «лагеря»: на те, что находятся между самим Юпитером и Солнцем, а также на все остальные, что находятся позади Юпитера.
Упади оба камня (из внутренней и внешней границ системы) в ваш огород, то вы бы, вероятнее всего, не нашли в них каких-то отличий. Однако Крюйер и его команда обладают возможностью проведения анализа особых химических сигнатур метеоритов, благодаря которому можно не только выяснить возраст последних, но и узнать, к какой именно из двух этих групп принадлежал тот или иной камень. Как говорит Крюйер, развитие технологий только недавно позволило проводить анализ такого уровня.
Согласно данным анализа, метеориты разделились на две группы спустя около 1 миллиона лет после формирования Солнечной системы и находились в таких условиях примерно до того момента, как системе стукнуло 4 миллиона лет. То есть в системе в течение нескольких миллионов лет одновременно существовало два скопления метеоритов.
«Это не было каким-то обычным временным изменением. Это было полноценное пространственное разделение», — говорит Крюйер.
Что-то должно было удерживать их разделенными такое продолжительное время. И этим «чем-то», по мнению авторов исследования, вероятнее всего, являлся молодой Юпитер.
«Вряд ли это было что-то другое», — добавляет Крюйер.
«Это очень интересная работа, дающая очень интересные результаты, хорошо согласующиеся с нашими нынешними представлениями об истории Солнечной системы. Вероятнее всего, все так и было», — комментирует работу исследователей Константин Батыгин, планетарный астрофизик Калифорнийского технологического института, не принимавший участия в исследовании.
Батыгин сравнивает планетологов с детективами. И те и другие исследуют места событий в поиске оставшихся намеков о том, что на самом деле произошло.
«Порой на месте преступления крошечные капли крови на потолке могут рассказать гораздо больше, чем отрезанные конечности», — говорит Батыгин.
Согласно этой аналогии, планеты представляют собой те самые конечности, в то время как метеориты – капли крови. Но, как и при поиске нужных улик, добавляет ученый, всегда остается место для сомнений.
Например, по мнению астронома Юго-Восточного исследовательского института Колорадо Кевина Уолша, все могло быть совсем иначе. В то время структура протодиска Солнечной системы могла сама разделить метеориты на группы.
«Ключевой момент, который выделяют авторы исследования, заключается в том, что Юпитер сперва должен был сформироваться, чтобы иметь возможность удерживать метеоритные поля раздельными друг от друга», — добавляет Уолш.
«Хотя никто не исключает варианта, что мы просто плохо понимаем особенности распределения метеоритов и астероидов в ранней Солнечной системе, и планета с массой Юпитера на самом деле могла и не играть столь значимой роли во всем этом».
Тем не менее новое исследование пока только подтверждает более ранние идеи о молодой Солнечной системе и в частности эволюции Юпитера. Например, согласно одной из них, носящей название гипотезы большого отклонения, Юпитер начал менять орбиту в ранний период истории Солнечной системы, причем сначала планета приближалась к Солнцу, а затем начала удаляться от светила — подобно лавирующей яхте (отсюда и название, взятое из парусного спорта). Идея была предложена самим Уолшем и получила поддержку других ученых в 2011 году.
Притягивание к Солнцу могло происходить ровно до того момента, пока не сформировался Сатурн, который начал тянуть Юпитер обратно от светила. Такая перетяжка, в свою очередь, могла стать причиной объединения групп метеоритов в единый пояс. Более того, по мнению некоторых ученых, молодой и массивный Юпитер может являться объяснением тому, почему наша Земля получилась относительно маленькой и имеет относительно тонкую атмосферу.
«С галактической точки зрения мы являемся жителями очень странной планеты», — комментирует Батыгин.
Научные данные указывают, что Земля появилась из солнечной туманности примерно через 100 миллионов лет после формирования системы и к этому моменту обладала слишком малой гравитацией, «чтобы нарастить богатую водородом и гелием атмосферу», как правило, встречающуюся у других миров. Благодарить за это нужно Юпитер, который буквально высосал большинство этого материала себе.
Охотники за экзопланетами, наблюдающие за другими звездными системами, обнаружили несколько супер-Земель – планет размером больше Земли, но меньше таких газовых гигантов, как Нептун. Несколько из этих экзопланет больше Земли всего в два раза и находятся в обитаемых зонах своих звезд. По мнению Крюйера, причиной, по которой наша Солнечная система лишена супер-Земель, как раз заключается в Юпитере и его влиянии.
«Даже в своем младенчестве Юпитер оказал серьезное влияние на динамику и эволюцию Солнечной системы. Несмотря на то, что это влияние сейчас сократилось, полностью он его не утратил. Даже через миллион лет Юпитер будет играть важную роль в том, как будет выглядеть наша система», — соглашается Джонсон. Источник: hi-news.ru

______________________________________________________________________________________________

Первый в мире завод по удалению углекислого газа из воздуха начал работу.

Установка может удалять из атмосферы 900 тонн углекислого газа в год. Отфильтрованный углекислый газ владельцы завода продают в качестве удобрения на ближайшую овощную ферму.
На территории Швейцарии заработал первый в мире завод, который вытягивает из воздуха углекислый газ. Он представляет собой установку «прямого захвата воздуха» DAC (Direct air capture), разработанную компанией Climeworks.
Установка способна удалять из атмосферы 900 тонн CO2 ежегодно. После того, как углекислый газ извлекается из воздуха, его поставляют в качестве сырья на ближайшую овощную ферму, где он используется в качестве удобрения.
Инженеры компании Climeworks впервые задумались о создании установки DAC еще в 2008-м году. Теперь, 9 лет спустя, первый завод по извлечению углекислого газа установлен в пригороде Цюриха.
Установка расположена на крыше одного из «обычных» заводов. Она состоит из 18 стальных контейнеров с вентиляторами. Контейнеры «собирают» приблизительно 2460 кг углекислого газа в день (в зависимости от погодных условий).
«Вентиляторы, установленные снаружи, всасывают воздух», — объясняют инженеры. — «Затем внутри каждого коллектора воздух проходит процессы адсорбции и десорбции, а затем «выдувается» наружу».
Фильтры насыщаются углекислым газом в течение нескольких часов, а затем нагреваются до 100 °C, чтобы пройти процесс десорбции. Технология состоит в том, что, благодаря использованию фильтрующего материала, пропитанного специальными химическими веществами, проходящий воздух очищается от углекислого газа.
В завершении чистый CO2 будет передаваться через подземный газопровод в близлежащие сельскохозяйственные теплицы и использоваться в качестве удобрения для выращивания сельскохозяйственных культур.
Climeworks утверждает, что может ежегодно поставлять 900 тонн улавливаемого углерода, это эквивалентно годовому объему парниковых газов, выделяемых 190 пассажирскими автомобилями.
Швейцарская компания Climeworks планирует поставить дополнительные 250 тысяч установок ЦАП для достижения своей цели — захвата одного процента глобальных ежегодных выбросов углекислого газа к 2025 году. Это важно, учитывая, что ученые-климатологи прогнозируют опасное глобальное потепление на 2° C в пределах следующих 22 лет из-за увеличения концентрации углекислого газа в атмосфере.

______________________________________________________________________________________________

«Мозг — многомерная структура, в которой вплоть до 11 измерений».

Нейробиологи из проекта Blue Brain (Швейцария) использовали математические методы для того, чтобы совершенно по-новому описать архитектуру нашего мозга. И обнаружили, что она состоит из многомерных геометрических фигур, достигающих 11 измерений.
При помощи алгебраической топологии, описывающей свойства объектов и пространств вне зависимости от изменений их формы, ученые заметили, что нейроны соединяются в группы, и число нейронов в них указывает на размер этого многомерного геометрического объекта.
«Мы обнаружили мир, о котором даже не подозревали, — говорит Генри Маркрам, руководитель проекта. — Даже в небольшой крупинке мозга этих объектов десятки миллионов, у которых до 7 измерений. А в некоторых сетях их число доходило до 11».
Для проведения математического анализа нейробиологи воспользовались подробной компьютерной моделью неокортекса, которую создали еще в 2015 году. Неокортекс, или новая кора — самая «современная» часть нашего мозга, сформировавшаяся позже всего, и отвечающая за функции высшего порядка — сознание и восприятие.
В мозгу человека примерно 86 миллардов нейронов, и связи между ними простираются во всех возможных направлениях, образуя сеть, формирующую наше сознание.
После разработки математической модели ученые протестировали ее на виртуальных стимулах, а затем испытали на подопытных крысах. И обнаружили большое число многомерных геометрических структур в мозгу, сформированных нейронами и пустыми пространствами между ними, которые не видели раньше в нейронных сетях, ни в биологических, ни в искусственных.
Пустые пространства между нейронами оказались критически важными для функционирования мозга. Когда в мозг поступает стимулирующий сигнал, нейроны реагируют на него крайне организованно. «Выглядит это так, будто мозг откликается на стимулы, создавая, а затем увеличивая башню из многомерных блоков, начиная с одномерных палочек, затем переходя к доскам (2D), затем к кубам (3D), затем к более сложной геометрии с 4D, 5D и т. д.», — говорит участник проекта, математик Ран Леви.
Это открытие дает новое понимание процессов обработки информации мозгом. Ученым еще предстоит разобраться, что именно заставляет группы нейронов соединяться в такие конструкции, пишет Science Alert.
Поиск источника сознания — цель недавнего исследования нейробиологов Германии. Изучив воздействие общей анестезии на мозг, они обнаружили, что она не блокирует передачу информации от одного участка мозга другому, а вмешивается в деятельность префронтальной коры, активно меняя связи между нервными клетками. Источник: hightech.fm

______________________________________________________________________________________________

Другие измерения Вселенной: какие они и как их найти.

Если человечество хочет когда-нибудь понять космос, ученые должны согласовать основные компоненты реальности. Клиффорд Джонсон, профессор физики и астрономии в USC Dornsife, объяснил, как Вселенная может вмещать дополнительные, скрытые измерения. Четырехмерная Вселенная, известная людям, представлена тремя пространственными и одним временным измерением, но на самом деле их может быть гораздо больше — просто они слишком малы, чтобы их обнаружить.
Джонсон, который описывает свое исследование как попытку понять основную ткань природы, является известным специалистом в теории струн, одной из немногих теорий (впрочем, состоящей из множества подтеорий), которые близки к единой «теории всего», объясняющей все во Вселенной — всю реальность.
Если он и его коллеги правы, струны могут быть основными единицами бытия. Каждая частица силы или материи может сводиться к простой, одномерной, вибрирующей струне.
На протяжении большей части истории человеческий взгляд на Вселенную и на то, как она работает, обращался к крупномасштабным явлениям — планетарному движению, свойствам видимого свет и эффектам магнитных полей, например. На рубеже 20 века, когда физики начали изучать микроскопическую вселенную атомов и их составляющих, они обнаружили, что субатомный мир управляется совершенно другим набором правил. Макс Планк, Альберт Эйнштейн, Нильс Бор и множество творческих ученых начали изучать это царство при помощи математики и прямых экспериментов.
По мере работы ученых в течение следующих нескольких десятилетий, они обнаружили, что есть два разных класса фундаментальных частиц, фермионы и бозоны. Первые являются основными составляющими материи, тогда как последние переносят взаимодействия частиц материи.
Проще говоря, разные типы бозонов передают силы между различными видами фермионов. Фотоны, к примеру, передают электромагнитную силу между заряженными фермионами вроде электронов.
«Этот большой прорыв — что есть частицы, которые могут связывать силы или взаимодействия — и был прекрасным проявлением квантовой физики, которую поняли к середине прошлого века», — говорит Джонсон.
Эта квантовая система прекрасно работает в отношении трех из четырех известных сил природы — сильного ядерного взаимодействия, которое удерживает вместе частицы в ядрах атомов; слабого ядерного взаимодействия, которое приводит к радиоактивному распаду этих ядер; и электромагнетизма.
Другими словами, эти субатомные силы соответствуют единой и унифицированной теории квантовой физики. Единственная сила, которая сопротивляется общим квантовым правилам — и, следовательно, мешает созданию единой теории всего, — это гравитация.
Эйнштейн прекрасно описал гравитацию как искривление в ткани пространства-времени. Его революционная общая теория относительности — которой исполнилось сто лет в ноябре 2015 года — похоже, работает на всех крупных масштабах (на уровне планет, звезд и галактик) и низких энергиях. Ломается она лишь в крошечных высокоэнергетических пространствах, где выступают бозоны и фермионы.
Иными словами, квантовая физика прекрасно работает там, где не работает гравитация, а относительность работает в крупных системах — намного больше субатомных масштабов — где квантовые эффекты неизмеримо малы.
«Мы считаем неизбежным существование чего-то вроде гравитона, если квантовать гравитацию, и мы бы удивились, если бы гравитация не была квантово-механической, — говорит Джонсон. — Тот факт, что мы пока в этом не преуспели, это наша проблема, а не природы».
В конце 1960-х – начале 70-х годов физики по-другому взглянули на бозоны и фермионы в ядрах атомов. Они обнаружили, что участвующие в этом процессе частицы могут быть описаны как невероятно малые, одномерные, вибрирующие струны.
Теория струн быстро привлекла внимание, но также быстро ушла из поля зрения, когда возникли другие модели взаимодействия частиц. Взлеты и падения интереса продолжались некоторое время.
«Эту теорию принимали и отвергали в течение нескольких лет, — объясняет Николас Уорнер, профессор физики, астрономии и математики. — Впервые ее изобрели как теорию сильного взаимодействия, но в таком виде она провалилась. В 80-х ее воскресили как теорию квантовой гравитации, и вроде бы получилось».
На самом деле, на ранней стадии сделали одно важное наблюдение — эти вибрирующие струны могли описать ожидаемые свойства гравитонов.
«Самое классное в теории струн то, что это единственная теория, которая примиряет квантовую механику и общую теорию относительности, — говорит Уорнер, использующий теорию струн, чтобы понять квантовую физику черных дыр, самый гравитационно мощный феномен во всей Вселенной. — Она словно расширяет все, что мы могли рассчитать до текущего момента».
Но у этих расчетов есть одно но. Вселенная должна вмещать дополнительные измерения.
К счастью, дополнительные измерения — не проблема. Вселенная может содержать бесчисленные измерения, которые слишком малы, чтобы их засечь. Но поскольку струны тоже невероятно малы и одномерны, они могут вибрировать в любом из этих измерений. Это важно, поскольку хотя теория струн хорошо описывает наблюдаемые частицы — и даже гравитоны — она преуспевает лишь в том случае, если струны вибрируют в 10 измерениях как минимум.
«Когда вы начинаете работать с математикой, струны возвращаются и говорят вам, что математика не будет работать, если вы не обеспечите им свободу вибрации в других измерениях», — говорит Джонсон. И добавляет: — Когда вы позволяете струнам становиться многомерными, диапазон ваших возможностей существенно увеличивается, и появляется возможность включить все, что вы наблюдаете, в струнную теорию».
Теория струн.
«Теоретики струн пытаются сказать, что есть один базовый тип частиц, и все зависит от разных вибрирующих состояний струны, — объясняет Уорнер. — Гравитон — это одна флуктуация или вибрация струны, фотона — другая… и так далее».
В конце концов, все может быть сведено к простейшим вещам — к струнам. Если бы не еще одно но. Хотя теория струн потенциально может объяснить все известные частицы материи и силы, ее еще предстоит проверить.
«Всегда остается возможность того, что эта база не полная или же просто неправильная, — говорит Джонсон. — Нам нужен способ получения измеримых прогнозов из теории, чтобы мы могли пойти и проверить — ключевой шаг в любой научной деятельности».
Струны, однако, скорее всего, слишком малы, чтобы их можно было увидеть непосредственно с помощью хоть какого-нибудь эксперимента в обозримом будущем. Поэтому ученые должны искать косвенные признаки струн, а теория струн до сих пор не настолько хорошо разработана, чтобы предсказать, какими могли бы стать эти признаки.
Но надежда есть. Теория струн может получить косвенную проверку, если применить ее к самому распространенному материалу во Вселенной. Наблюдения показывают, что темная материя и темная энергия составляют более 95% Вселенной. Ученые установили, что это незнакомые нам формы вещества и энергии, но их точная природа остается неизвестной. Возможно, они прячут ключи, подтверждающие правдивость теории струн, считает Джонсон.
«Все это удивительно — и унизительно. Существуют формы материи, которые естественным образом вписываются в теорию струн и которые могут быть кандидатами на темную материю, — говорит он. — Люди надеются, что они могут стать ключом, соединяющим теорию и природу». По материалам: hi-news.ru

________________________________________________________________________________________________

Где случился Большой взрыв?

Из всех обсуждаемых концепций и тем, Большой взрыв – наиболее противоречивое понятие. Конечно, это довольно старая научная теория, присутствующая с 1940-х годов, и уже с 1960-х годов существует несметное количество доказательств в её пользу. Идея проста: у Вселенной было начало. У неё был день рождения. Был день, у которого не было «вчера», когда материя, излучение и расширяющаяся, охлаждающаяся Вселенная, известная нам, не существовали до определённого момента времени. И всё же мы здесь. Что вызывает шквал вопросов у любого пытливого ума. Один из наших читателей как раз обладает таким умом, и он хочет узнать:
Есть ли теории или эксперименты, способные вычислить и доказать наше расположение в космосе относительно точки Большого взрыва? Я думаю, что поскольку с позиции расположения нашей планеты наши возможности наблюдений весьма ограничены, будет непросто определить кривизну пространства. Почему мы думаем, что Большой взрыв произошёл в некоторой точке трёхмерного пространства? Почему мы считаем, что Вселенная – это сфера?
Это очень хорошие вопросы, и все они демонстрируют распространённое представление людей о Вселенной. Но верны ли эти представления?
Мы часто считаем, что Большой взрыв был реальным взрывом. И Вселенная действительно напоминала огромный, энергичный и расширяющийся огненный шар на самых ранних её этапах.
• Она была заполнена частицами и античастицами самых разных типов, а также излучением.
• Всё это расширялось и все частицы, античастицы и кванты излучения отдалялись друг от друга.
• Всё это охлаждалось и замедлялось при расширении.
Это и вправду походит на взрыв. На самом деле, если бы вы смогли перенестись в эти первые моменты, и каким-то образом были защищены от всей этой энергии, там даже был бы и звук, который вы можете услышать благодаря следующему видео.
Но я неспроста использую слово «расширение» вместо «взрыва», описывая это явление. Взрыв – это то, что происходит в одной точке пространства, из которой разлетаются осколки. Сверхновая – это взрыв; всплеск гамма-лучей – это взрыв; детонация бомбы – это взрыв; срабатывание гранаты – это взрыв.
Но Большой взрыв – это не взрыв (по-английски Большой взрыв, Big Bang, дословно значит «Большой хлопок» – прим. перев.). Говоря о «горячем Большом взрыве», мы имеем виду самый первый момент, в который Вселенную можно описать, как состояние, содержащее частицы, античастицы и излучение. С этого момента Вселенная начала расширяться и охлаждаться согласно законам Общей теории относительности, и мы пошли по пути уничтожения антиматерии, формирования атомных ядер и нейтральных атомов, и в итоге звёзд, галактик и видимых сегодня крупномасштабных структур. Ключ к первому вопросу в том, чтобы точно понять, что делала Вселенная в этот момент: в момент, который мы впервые можем описать, опираясь на эту платформу горячего Большого взрыва.
Насколько нам известно, никакой особенной начальной точки не было. Не было «источника», из которого началась Вселенная. Все доказательства говорят о контринтуитивном, но от этого не менее истинном заключении: Большой взрыв случился везде одновременно. Доказательств тому предостаточно, и даёт их нам сама Вселенная. Вселенная, судя по крупномасштабным структурам, скоплениям галактик, внешнему виду послесвечения Большого взрыва, средней плотности участков космоса размером более нескольких сотен миллионов световых лет, и т.п., даёт нам два важных наблюдаемых факта. Её свойства повсюду одинаковы, и выглядит она одинаково по всем направлениям. Физически говоря, Вселенная гомогенна и изотропна.
Такие характеристики Вселенной нельзя получить при помощи взрыва – и точка. При взрыве самые быстро движущиеся осколки оказываются самыми удалёнными, но и самыми рассеянными в пространстве. Чем больше расстояние, тем меньше там должно было быть галактик на единицу объёма – но во Вселенной это не так. В случае взрыва можно было бы явно указать его начальную точку. Вселенная работает так, что эта точка была бы всего в нескольких миллионах световых лет от Млечного пути, на границе локальной группы. Статистически, шансы на наличие такой точки, с учётом присутствия во Вселенной более 170 млрд галактик, в 100 раз хуже, чем на победу в лотерее Powerball или Mega Millions.
То, что Вселенная гомогенна и изотропна, говорит о том, что Большой взрыв случился в один момент, примерно 13,8 млрд лет назад, и во всех местах одинаково. Но мы не можем видеть его во всех местах. Мы видим его только там, где находимся. Наш обзор ограничен. Поэтому вы часто можете встретить подобные иллюстрации: как наша Вселенная видится с нашей точки, с нами в центре.
Но это не значит, что Вселенная – сфера! Мы, на самом деле, можем измерить форму Вселенной, и наложить на неё некоторые ограничения. Если вы выйдете наружу и отправите двух ваших друзей в двух разных направлениях так, что вы сможете видеть друг друга, вы втроём образуете треугольник. Каждый из вас сможет измерить видимый угол между двумя другими. После этого вы можете сложить эти углы и вы получите 180º — именно такова сумма углов треугольника.
Любого треугольника в плоском пространстве.
Но пространство не обязано быть плоским! Оно может обладать отрицательной кривизной, как поверхность седла, когда сумма углов будет меньше 180º. Оно может быть искривлено положительно, как поверхность сферы, когда сумма углов будет больше 180º. Если вы встанете на экваторе в Южной Америке, один ваш друг встанет на экваторе в Африке, а второй – на Северном полюсе, вы обнаружите, что разница углов будет большой. Сумма углов окажется ближе к 270º, чем к 180º. В космосе друзей у нас нет, но у нас есть нечто не хуже: флуктуации фонового излучения. В зависимости от кривизны пространства они должны выглядеть совершенно по-разному.
Мы провели наблюдения, и обнаружили нечто удивительное: Вселенная, насколько мы можем судить, плоская. Очень, очень плоская. Последние данные с экспериментов Planck и Sloan Digital Sky Survey говорят о том, что если Вселенная и искривлена – положительно или отрицательно – то это заметно на масштабе по меньшей мере в 400 больше, чем наблюдаемая нами часть Вселенной. А мы можем видеть её часть диаметром в 92 млрд световых лет.
Так что, Большой взрыв случился везде одновременно, 13,8 млрд лет назад, и наша Вселенная пространственно плоская согласно лучшим нашим измерениям. Большой взрыв произошёл не в какой-то точке, и мы можем судить об этом по крайней изотропности и гомогенности Вселенной. Эти свойства настолько точны, что когда мы натыкаемся на неоднородность с отклонением в 0,01% от среднего значения, мы уже считаем, что что-то не так. Так что, если вы будете утверждать, что Большой взрыв случился именно там, где находитесь вы, и вы стоите прямо в центре всего происходящего, никто вам не возразит. Просто все и всё, во всей Вселенной может сказать о себе то же самое. Источник: geektimes.ru

 

Комментарии запрещены.

Мой электронный адрес

Если кто хочет со мной связаться, или есть какие то предложение, информации. Об пожеланиях, ошибках и.т.д.. Пишите, вот моя электронная почта:
alavka907@gmail.com

Свежие записи
Декабрь 2017
Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
« Ноя    
 123
45678910
11121314151617
18192021222324
25262728293031
Архивы

Декабрь 2017
Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
« Ноя    
 123
45678910
11121314151617
18192021222324
25262728293031