Невероятные загадки вселенной, которые и сегодня будоражат учных

Фразы известных

«У рекламы одна цель – продать товар, все остальное от лукавого» (Раймонд Рубикам, снователь рекламного агентства Young & Rubicam).

«Только не говорите, пожалуйста, моей матери, что я работаю в рекламном агентстве. Она думает, что я служу тапером в борделе» (Жак Сегела, гений политической рекламы).

«В погоне за наградами мы забываем о релевантности. Мы превратились в эзотерическое братство, которое больше думает о себе, и меньше о том, как изменить этот мир». (Джеф Гудби, основатель и креативный директор Goodby, Silverstein & Partners).

«Реклама — самое увлекательное из того, что можно делать не раздеваясь». Джерри Делла Фемина (1936)

«Без рекламы произойдет самое ужасное — не произойдет ничего» — Том Бискарди

Каким будет конец Вселенной

Возможно, будущее уже наступило, вы стали членом галактического сообщества и сейчас читаете это. Имейте в виду, что в начале 21 века мы были существенно ограничены текущими возможностями науки и технологий. Вы же уже стали частью покоряющей звезды цивилизации, которая может задействовать энергию целой звезды. Кто знает? Возможно, вы уже нашли гипотетическое решение, либо найдете его в прошлом.

Еще в 2018 году люди не знали, какой именно конец ожидает Вселенную. Первыми на ум приходили несколько достаточно старых концепций: Большое Замерзание и Большое Сжатие. В расширяющейся Вселенной, однако, все либо должно было расширяться вечно, либо, в конечном счете, сжаться и сузиться. Если бы Вселенная продолжала расширяться, наступила бы ее тепловая смерть. Если бы она начала сжиматься, все бы сжалось в огненную сингулярность.

В 1979 году физик Фримен Дайсон предложил несколько стратегий выживания. Чтобы противостоять Большому Сжатию, он предложил высокоразвитой цивилизации «взломать закрытую вселенную и изменить топологию пространства-времени так, чтобы часть ее коллапсировала, а другая часть расширялась вечно». Тогда он утверждал, что подобная развитая цивилизация сможет справиться и с вечным расширением, но дальнейшие разработки все изменили.

Дело в том, что в 1998 году люди обнаружили, что расширение вселенной не только происходит, но и ускоряется. Автор BBC Адам Бекер обратился к Дайсону в 2015 году по этому вопросу и Дайсон заявил, что слегка поубавил в оптимизме, и самая приятная возможность состояла в том, что ускорение постепенно замедлится. В противном случае, Вселенная станет слишком разрозненной и холодной.

В 2018 году астрофизик Дэн Хупер задумался над вопросом долгосрочного выживания галактической цивилизации и предположил, что уничтожение может быть, по крайней мере, отложено. Точно так же, как ожидающий судного дня может собирать и сохранять консервы, так и высокоразвитая цивилизация может консервировать солнца. Она могла бы выдергивать с места звезды среднего размера и перетаскивать их в другие области космоса для безопасного хранения.

Если же кража звезд не в вашем стиле, физик Алан Гут, который, кстати, разработал теорию космической инфляции, рассказал BBC, что галактическая цивилизация может создать свою собственную карманную Вселенную. Сбегите в нее и спасетесь от разрушения предыдущей.

Это лишь несколько схем, которые можно было бы использовать во избежание космической стагнации — и они не подразумевают Большого Разрыва или Большого Изменения, в процессе которых любимая вами вселенная остывает из-за возникшего низкотемпературного вакуумного пузыря или внезапно разрывается плотной, фантомной энергией.

Возможно, вы могли бы стать звездными лордами в далеком будущем, но в конечном счете победить вам не удастся. Вселенная, насколько мы ее понимаем, просуществует невероятно долго, прежде чем изменится. Но после этого условия ее существования будут не очень приятными. Будем надеяться, что у вас под боком будет несколько звезд, когда это произойдет.

Какого конца Вселенной ждете лично вы? Расскажите в нашем чате в Телеграме.

Мир – это энергия

Старые взгляды уже не работают и это понимают и сами ученые, которые во многом достигли «потолка» и потихоньку начинают обращаться и в сторону расширения границ науки, рассматривая и изучая явления, которые раньше казались и вовсе антинаучными. Более того, периодически случаются прорывы, которые доказывают, что мир совсем иной и только с помощью материальных величин его не познать. Модель атома из школьной программы уже устарела, на ее место пришла квантовая реальность. Специалисты по квантовой физике доказали, что он состоит 99,999999999999% из пустого пространства, из энергии, а не из материи. То есть атомы содержат ничтожно малое количество материального вещества, более того, эта материя ведет себя хаотично и непредсказуемо, абсолютно игнорируя пределы пространства и времени и не соблюдая законы Ньютона – она то появляется, то исчезает. А все остальное пространство атома является невидимым взаимосвязанным полем информации. 

Исходя из этого, родилось удивительное и перевернувшее научный мир понимание, что вся Вселенная состоит из чистой энергии, какой бы плотной она ни казалась! То есть наш мир – это энергия! И с этим уже не поспоришь – это вывод ученых, а не магов и чародеев. В квантовой физике вообще не существует никаких определенных материальных объектов. Материя существует как некий феномен – как возможность или вероятность. А человечество при этом всеми силами пытается ухватиться именно за материальное, по-прежнему упрямо твердя, что остальное – эфемерно и «сказочно».

Вечная инфляция

Если предположить, что инфляция должна быть квантовым полем, то в любой заданной точке на этом этапе экспоненциального расширения существует вероятность того, что инфляция закончится, что приведет к Большому Взрыву, и вероятность продолжения инфляции с созданием большего пространства. Наши расчеты приводят нас к неизбежному выводу: для того чтобы инфляция произвела Вселенную, которую мы наблюдаем, она всегда должна создавать больше пространства, в котором инфляция будет продолжаться, по сравнению с областями, в которых инфляция завершилась Большим Взрывом.

Хотя наша наблюдаемая Вселенная могла появиться в результате конца инфляции в нашей области пространства 13,8 миллиарда лет назад, остаются области, в которых инфляция продолжается, создавая все больше и больше пространства, даже сегодня. Эта идея известна как вечная инфляция и в общем принимается сообществом физиков-теоретиков. Но насколько большой тогда должна быть вся ненаблюдаемая Вселенная?

Использование недостаточной информированности

В начале 2000-х практически каждая реклама подсолнечного масла сопровождалась упоминанием, что в нём нет холестерина. Не все понимали, что за холестерин такой, но было ясно: если говорят, что его нет, значит, это что-то плохое. Позднее выяснилось, что в подсолнечном масле его и быть не может. Но принцип, использованный в рекламе, сохраняется.

Нередко производители, пользуясь незнанием покупателей, лукавят. Например, в магазине рука сама тянется к соку, на котором написано «без консервантов». И действительно, в составе ни одного ингредиента, начинающегося с буквы Е, только безобидная лимонная кислота. Вот только она выступает в роли консерванта и входит в список пищевых добавок как Е330.

Сценарии дальнейшей эволюции

Вселенная и в наши дни продолжает свою эволюцию, так как эволюционируют её части. Время этой эволюции для каждого типа объектов разнится более, чем на порядок. И когда жизнь объектов одного типа заканчивается, то у других всё только начинается. Это позволяет разбить эволюцию Вселенной на эпохи. Однако конечный вид эволюционной цепи зависит от скорости и ускорения расширения: при равномерной или почти равномерной скорости расширения будут пройдены все этапы эволюции и будут исчерпаны все запасы энергии. Этот вариант развития называется тепловой смертью.

Если скорость будет всё нарастать, то, начиная с определённого момента, сила, расширяющая Вселенную, сначала превысит гравитационные силы, удерживающие галактики в скоплениях. За ними распадутся галактики и звёздные скопления. И, наконец, последними распадутся наиболее тесно связанные звёздные системы. Спустя некоторое время электромагнитные силы не смогут удерживать от распада планеты и более мелкие объекты. Мир вновь будет существовать в виде отдельных атомов. На следующем этапе распадутся и отдельные атомы. Что последует за этим, точно сказать невозможно: на этом этапе перестаёт работать современная физика.

Вышеописанный сценарий — это сценарий Большого разрыва.

Существует и противоположный сценарий — Большое сжатие. Если расширение Вселенной замедляется, то в будущем оно прекратится и начнётся сжатие. Эволюция и облик Вселенной будут определяться космологическими эпохами до того момента, пока её радиус не станет в пять раз меньше современного. Тогда все скопления во Вселенной образуют единое мегаскопление, однако галактики не потеряют свою индивидуальность: в них всё также будет происходить рождение звёзд, будут вспыхивать сверхновые и, возможно, будет развиваться биологическая жизнь. Всему этому придёт конец, когда Вселенная сожмётся ещё в 20 раз и станет в 100 раз меньше, чем сейчас; в тот момент Вселенная будет представлять собой одну огромную галактику. Температура реликтового фона достигнет 274 К, и на планетах земного типа начнёт таять лёд. Дальнейшее сжатие приведёт к тому, что излучение реликтового фона затмит даже излучения центральных светил в планетных системах, выжигая на планетах последние ростки жизни. А вскоре после этого испарятся или будут разорваны на куски сами звёзды и планеты. Состояние Вселенной будет похоже на то, что было в первые моменты её зарождения. Дальнейшие события будут напоминать те, что происходили в начале, но промотанные в обратном порядке: атомы распадаются на атомные ядра и электроны, начинает доминировать излучение, потом начинают распадаться атомные ядра на протоны и нейтроны, затем распадаются и сами протоны и нейтроны на отдельные кварки, происходит великое объединение. В этот момент, как и в момент Большого взрыва, перестают работать известные нам законы физики, и дальнейшую судьбу Вселенной предсказать невозможно.

Существует ли время?

В 2016 году две разные группы физиков изучали течение времени во Вселенной и предположили, что Большой взрыв, произошедший примерно 14 миллиардов лет назад, помимо нашей Вселенной, мог породить зеркальную вселенную, в которой время движется в противоположном направлении: назад, а не вперед. В принципе, если внимательно посмотреть на зеркальную вселенную, то можно увидеть, что время движется из будущего в прошлое с той же скоростью. Однако с точки зрения этой вселенной все выглядело бы так, словно это наше время движется назад, а не вперед. Но что нам известно о времени? Физики десятилетиями бьются над тем фактом, что ни один из фундаментальных законов Вселенной не утверждает, что время обязательно должно двигаться вперед.

Говоря простыми словами, несмотря на то, что каждый момент времени в котором мы находимся несет нас вперед, на самом деле времени – по крайней мере как описывают его законы физики и уравнения – все равно в какую сторону двигаться. В 1927 году британский астрофизик Артур Эддингтон предположил, что существует «стрела времени», которая действует как фундаментальное свойство области физики, называемой термодинамикой. Согласно второму закону термодинамики в любой изолированной системе — такой как Вселенная — энтропия (или беспорядок) должна увеличиваться. По этой причине – независимо от того, движется ли стрела времени назад или вперед – Вселенная всегда будет двигаться к более высокому состоянию энтропии.

Не исключено, что Большой взрыв породил не одну, а сразу две Вселенные

Наша версия Вселенной и ее термодинамической стрелы времени заключается в том, что когда произошел Большой Взрыв, Вселенная возникла как новое, цельное яйцо с низкой энтропией. Довольно скоро это «яйцо» было разбито и перемешано почти до неузнаваемости, что заставило все вокруг прийти в хаотичное, высокоэнтропийное состояние. Проблема с этим предположением заключается в том, что оно не допускает обратного движения времени, которое допускают фундаментальные законы физики. Таким образом, разбитое яйцо невозможно снова собрать в единое целое, а молоко, которое вы налили утром в кофе не отделить от этого ароматного напитка. Но о чем это говорит?

Как пишет , мы определяем будущее как то направление времени, в котором энтропия возрастает. Изучая движение далеких галактик, мы можем предсказать будущее развитие космоса. При этом мы можем как бы отмотать время назад и приблизиться к Большому взрыву – моменту, когда во Вселенной было гораздо меньше энтропии. Но стоит сделать это, как мы неизбежно столкнемся с космической головоломкой: действительно ли Большой взрыв был началом времен? И если да, то почему у этого события такая низкая энтропия? Как видите, это целый ряд невероятно интересных вопросов, ответы на которые ученым только предстоит найти. Но как физики пришли к выводу о том, что зеркальная вселенная существует?

Космологические эпохи

Введем понятие космологической декады (η) как десятичный показатель степени возраста Вселенной в годах:

Эпоха звёзд (6<η<14)

Нынешняя эпоха, эпоха активного рождения звёзд, закончится ровно в тот момент, когда галактики исчерпают все запасы межзвёздного газа; в это же время закончат свой путь и маломассивные звёзды — красные карлики, — полностью исчерпав свои источники горения.

Гораздо раньше потухнет Солнце. Но сначала оно превратится в красного гиганта, поглотив Меркурий и, вероятно, Венеру. Земля же, если не разделит их судьбу, раскалится настолько, что может быть похожа на нынешнюю планету COROT-7b и представлять собой сгусток лавы на дневной стороне.

Эпоха распада (15<η<39)

Если в предыдущей стадии основные объекты Вселенной — звёзды, подобные нашему Солнцу, то в эпоху распада — белые и коричневые карлики, и совсем немного нейтронных звёзд и чёрных дыр. Обычных звёзд нет вообще, они все дошли до конечного этапа своей эволюции: белые карлики, нейтронные звёзды, чёрные дыры.

Если в прошлой стадии горение водорода было самым распространённым процессом, то в эту эпоху его место в коричневых карликах, да и идет оно гораздо медленнее. Ныне главенствуют процессы аннигиляции тёмной материи и распад протонов.

Галактики также сильно отличаются от нынешних: все звёзды уже неоднократно сталкивались друг с другом. Да и размер галактик значительно больше: все галактики, входящие в состав локального скопления, слились в одну.

Эпоха чёрных дыр (40<η<100)

На этом этапе фактически всё вещество представляет собой море элементарных частиц. И лишь в некоторых уголках Вселенной продолжают жить нейтронные звёзды. На первый план выходят чёрные дыры.

За предыдущие декады они аккрецировали на себя вещество. В эту эпоху они только излучают. Основных механизмов тут два: столкновение двух чёрных дыр и последующее слияние высвобождает значительную гравитационную энергию, образуются гравитационные волны. Вторым механизмом является излучение Грибова-Хокинга: благодаря своей квантовой природе, некоторым фотонам удаётся пробираться за горизонт событий. Вместе с фотоном чёрная дыра теряет и массу, а потеря массы ведет к ещё большему потоку фотонов. В какой-то момент гравитация больше не может удерживать кванты света под горизонтом событий, и чёрная дыра взрывается, выкидывая последние остатки фотонов.

Однако возможен и другой сценарий. Чёрные дыры могут образовывать свои скопления и сверхскопления, и точно также они будут сливаться. В итоге образуется гигантская чёрная дыра, которая будет жить фактически вечно. Возможно, под действием гравитации она разогреется до Планковской температуры и достигнет Планковской плотности и станет причиной очередного Большого взрыва, дав начало новой Вселенной.

Эпоха вечной тьмы (η>101)

Это время уже без каких-либо источников энергии. Сохранились только остаточные продукты всех процессов, происходящих в прошлых декадах: фотоны с огромной длиной волны, нейтрино, электроны, позитроны и кварки. Температура приближается к абсолютному нулю. Время от времени позитроны и электроны образуют неустойчивые атомы позитрония, долгосрочная судьба их — полная аннигиляция.

Примечания[править]

1. если вас ввергла в депрессию эта песня, мы вас утешим: во времена Стэплдона (см. «примеры») о роли железа в нуклеосинтезе нихрена не знали, и на самом деле процесс, показанный в клипе проходит несколько иначе, и никакой «эры термодинамического равновесия» не будет
2. если это вбить в калькулятор, он откажется это вычислять. Потому что это реально много. Один из калькуляторов выдал значение „бесконечность“, что недалеко от истины. Потому что это реально сильно больше предполагаемого времени жизни Вселенной. Как так получается, что звезды ещё не погасли? А вот так: POV уже умеет их зажигать. Кроме того, гипотеза о времени жизни вселенной довольно старая и приблизительная, не учитывающая современных открытий, которые ставят это время под вопрос.
3. технически, если бы этих ребят не было — звёзды бы уже давно погасли
4. тут даже не «туман войны» и «будущее покрыто мраком», тут всё ещё хуже — за горизонт событий, за пределы Вселенной, куда можно проникнуть только силой воображения и математики, поскольку никакая иная сила туда проникнуть не может
5. причем если это правда, то время циклично и мы обречены повторять одни и те же ошибки раз за разом, не помня их. А если не правда и время идет по спирали — это значит, что наша Вселенная тоже куда-то летит и вокруг чего-то вращается, и кроме времени и пространства есть ещё что-то, за Пределом, куда нам проникнуть не суждено никогда и никакими силами. Впрочем, и оттуда к нам ничто залететь не может.
6. опыт построения языков программирования также доказывает, что проще иметь несколько языков с узкой специализацией, нежели чем мега-комбайн на все случаи жизни — потому что программист последний целиком выучить просто не в состоянии.
7. вы не поверите, но это возможно, проблема заключается в том, что из-за некоторых ограничений физического характера (ОТО) этот агрегат будет астрономических масштабов структурой, если такое вообще возможно построить, чтобы оно не схлопнулось в чёрную дыру. Принцип действия в примитивном исполнении, основан на демоне Максвелла, коим является световой горизонт, разделяющий области с разными системами отсчета в силу того что они банально охрененно далеко друг от друга. Даже не пытайтесь это понять, даже Эйнштейн в это так и не смог поверить
8. есть до хрена других гипотез, объясняющих нестыковки, и безо всякой темной энергии. Которую, к слову, так никто и не нашел, не смотря на астрономические бюджеты и мощь интеллекта Шелдона Купера.

Появится атом нового типа

Многие годы исследователи частиц говорили о позитронии, атомоподобной связи позитрона и электрона. Две этих частицы имеют противоположные заряды. (Позитрон — это античастица электрона). Следовательно, будут электромагнитно притягиваться. Когда пара таких частиц начнет взаимодействовать, у них могут появиться рудиментарные орбиты и поведение атомов.

Поскольку позитроний будет редким, назвать эту модель позитрониевой «химии» полной нельзя. Но из этих странных «атомов» могут выйти весьма любопытные вещи. Во-первых, они смогут существовать на гигантских орбитах, покрывающих межзвездные пространства. Пока две частицы взаимодействуют, они смогут сохранять пару независимо от расстояний.

Во время эпохи черных дыр некоторые из этих «атомов» будут иметь диаметры, охватывающие расстояния больше, чем наша нынешняя наблюдаемая Вселенная. Состоящие из лептонов позитрониевые атомы переживут распад протона и пройдут через эпоху черных дыр. Кроме того, черные дыры будут создавать позитрониевые атомы в процессе излучения. По прошествии определенного времени распадутся и позитрон-электронные пары. Но до этого Вселенная может родить совершенно неописуемую жизнь.

Жизнь после смерти Солнца не исчезнет

Тем не менее для планет, которые вращаются вокруг звезды на больших расстояниях (за пределами «линии промерзания» системы), эти новые условия могут фактически стать достаточно теплыми, чтобы поддерживать жизнь. Согласно недавнему исследованию, проведенному в Институте Карла Сагана при Корнелльском университете, эта ситуация у некоторых звездных систем может продолжаться миллиарды лет и привести к появлению совершенно новых форм внеземной жизни.

Примерно через 5,4 миллиарда лет наше Солнце выйдет из фазы главной последовательности. Исчерпав водородное топливо в ядре, пепел инертного гелия, который там соберется, станет нестабильным и коллапсирует под действием собственного же веса. Это приведет к тому, что ядро нагреется и станет плотнее, что, в свою очередь, приведет к увеличению Солнца в размерах — звезда войдет в фазу «ветви красных гигантов».

Этот период начнется, когда наше Солнце станет субгигантом и будет медленно увеличиваться вдвое в течение около полутора миллиардов лет. Следующие полмиллиарда лет оно будет расширяться быстрее, пока не превысит свой текущий размер в 200 раз и не станет в несколько тысяч раз ярче. Потом оно официально станет красным гигантом и его диаметр составит приблизительно 2 а. е. — Солнце выйдет за пределы текущей орбиты Марса.

Очевидно, Земля не переживет появление красного гиганта в Солнечной системе, как и Меркурий, Венера или Марс. Но за «линией промерзания», где достаточно холодно, чтобы летучие соединения — вода, аммиак, метан, диоксид углерода и окись углерода — оставались в замороженном состоянии, останутся газовые гиганты, ледяные гиганты и карликовые планеты. И начнется тотальная оттепель.

Короче говоря, когда звезда расширяется, ее «обитаемая зона» будет делать то же самое, охватывая орбиты Юпитера и Сатурна. Когда это произойдет, ранее нежилое место — вроде спутников Юпитера и Сатурна — может внезапно стать жилым. То же самое справедливо и для многих других звезд во Вселенной, которым суждено стать красными гигантами по мере взросления и умирания.

Когда же наше Солнце дойдет до красной фазы ветви гигантов, ему останется всего 120 миллионов лет активной жизни. Этого времени недостаточно, чтобы появились и развились новые формы жизни, способные стать воистину сложными (вроде людей и других видов млекопитающих). Но согласно недавно опубликованному в The Astrophysical Journal исследованию, некоторые планеты возле других красных гигантов в нашей Вселенной могут оставаться обитаемыми гораздо дольше — до девяти миллиардов лет или больше в некоторых случаях.

Чтобы вы понимали, девять миллиардов лет — это в два раза больше текущего возраста Земли. Предполагая, что интересующие нас миры будут располагать нужным составом элементов, у них будет достаточно времени, чтобы дать начало новым сложным формам жизни. Ведущий автор исследования, профессор Лиза Кальтеннегер, также является директором Института Карла Сагана. Она не понаслышке знает, как искать жизнь во Вселенной:

Когда звезда расширяется, она теряет массу и выталкивает ее наружу в виде солнечного ветра. Планеты, которые вращаются близко к звезде, либо имеют низкую гравитацию на поверхности, могут потерять атмосферу. С другой стороны, планеты с достаточной массой (или расположенные на безопасном расстоянии) могут эту атмосферу сохранить. В контексте нашей Солнечной системы это означает, что через несколько миллиардов лет миры вроде Европы и Энцелада (которые и без того могут иметь жизнь, скрывающуюся под ледяными панцирями) могут стать раем для жизни.

Что будет значить победа Рисса (или всех сразу)

Все это говорит о том, что «космологическая война» пока далека от завершения. Как надеются все ее участники, новые спутники и телескопы помогут определить победителя уже в ближайшие годы. От этого зависит, будет ли у Рисса и его коллег (или их оппонентов) шанс еще раз взойти на верхнюю ступень научного пьедестала — получить Нобелевскую премию.

Вне зависимости от того, кто победит в этой «войне», судьба Вселенной, скорее всего, от этого радикально не изменится, и мироздание вряд ли ожидает «Большой разрыв» или «Большое сжатие» для всех трех возможных значений постоянной Хаббла. С другой стороны, если и замеры Рисса, и данные «Планка» окажутся верными, это будет означать, что существует физика за пределами стандартных космологических теорий, объясняющая то, почему скорость расширения мироздания изменилась с момента рождения Вселенной.

Если же окажется, что верны расчеты всех сторон в этом конфликте, то это укажет на кое-что более важное, чем на фаворита в гонке за золотой медалью. Тогда получится, что за пределами наших теорий о том, как устроена Вселенная, есть другая, новая физика

Ученым ничего не останется, кроме как разработать еще одну, великую теорию XXI века, по революционности сравнимую с теорией относительности и квантовой механикой. Такая теория снова перевернет с ног на голову наши представления о мире.

Александр Телишев

И другие законы…

Также для понимания принципов работы Вселенной важно помнить о законе свободы воли, законе притяжения, законе эволюции, законе причины и следствия и других основополагающих законах. При этом все базовые законы переплетаются между собой и сложно провести границу, где начинается действие одного и заканчивается проявление другого.. Понимание этих основ и правил, а главное их правильное применение даст вам возможность выйти на новый уровень жизни и перестать находиться в состоянии борьбы

Ведь основная задача Вселенной – помочь нам развиваться. Поэтому она бережно, а иногда и достаточно жестко, через окружающую реальность направляет нас, чтобы мы не сошли со своего пути. И чем лучше мы знаем законы, тем легче нам по нему идти. 

Понимание этих основ и правил, а главное их правильное применение даст вам возможность выйти на новый уровень жизни и перестать находиться в состоянии борьбы. Ведь основная задача Вселенной – помочь нам развиваться. Поэтому она бережно, а иногда и достаточно жестко, через окружающую реальность направляет нас, чтобы мы не сошли со своего пути. И чем лучше мы знаем законы, тем легче нам по нему идти.