Горячее
Лучшее
Свежее
Подписки
Сообщества
Блоги
Эксперты
Войти
Забыли пароль?
или продолжите с
Создать аккаунт
Регистрируясь, я даю согласие на обработку данных и условия почтовых рассылок.
или
Восстановление пароля
Восстановление пароля
Получить код в Telegram
Войти с Яндекс ID Войти через VK ID
ПромокодыРаботаКурсыРекламаИгрыПополнение Steam
Пикабу Игры +1000 бесплатных онлайн игр Модное кулинарное Шоу! Игра в ресторан, приготовление блюд, декорирование домов и преображение внешности героев.

Кулинарные истории

Казуальные, Новеллы, Симуляторы

Играть

Топ прошлой недели

  • cristall75 cristall75 6 постов
  • 1506DyDyKa 1506DyDyKa 2 поста
  • Animalrescueed Animalrescueed 35 постов
Посмотреть весь топ

Лучшие посты недели

Рассылка Пикабу: отправляем самые рейтинговые материалы за 7 дней 🔥

Нажимая «Подписаться», я даю согласие на обработку данных и условия почтовых рассылок.

Спасибо, что подписались!
Пожалуйста, проверьте почту 😊

Помощь Кодекс Пикабу Команда Пикабу Моб. приложение
Правила соцсети О рекомендациях О компании
Промокоды Биг Гик Промокоды Lamoda Промокоды МВидео Промокоды Яндекс Маркет Промокоды Пятерочка Промокоды Aroma Butik Промокоды Яндекс Путешествия Промокоды Яндекс Еда Постила Футбол сегодня
0 просмотренных постов скрыто
1
asbcorps
asbcorps
Серия ВСЕЛЕННАЯ ДЛЯ ВСЕХ: ОТ БОЛЬШОГО ВЗРЫВА ДО ЧЕРНЫХ Д

ВСЕЛЕННАЯ ДЛЯ ВСЕХ: ОТ БОЛЬШОГО ВЗРЫВА ДО ЧЕРНЫХ ДЫР⁠⁠

7 месяцев назад

Эта книга — как волшебный телескоп, только для мозга. Она расскажет о самых сложных вещах на языке простых слов, эмодзи и аналогий из реальной жизни. Тут нет заумных формул, зато есть:
– пирожки с космической начинкой,
– черные дыры в виде пылесосов,
– Вселенная, как тесто, что поднимается,
– звезды, которые живут, стареют и "умирают" — как актеры в космосе.

Она идеально подойдет:
– детям младше 8 лет,
– скуфам (тем, кому за 40 и "раньше такого не было"),
– и тем, кто просто хочет понять, но не хочет напрягаться.


✨ Предисловие: "Почему тут всё ТАК просто?"

Привет, читатель! 😊

Ты держишь в руках книгу, которая не стесняется быть простой. Почему?

Потому что мозг — штука удивительная, но с возрастом он... становится немного ленивым. Особенно если ты давно закончил школу или только в неё пошёл. У детей нейроны быстро бегают. У взрослых — сидят в кресле и просят попроще. А если ты просто устал от сложных слов — значит, ты нормальный человек.

Поэтому в этой книге всё объяснено:

  • Просто, как мультик,

  • Ярко, как витрина с мороженым,

  • И понятно, даже если ты не помнишь, чем Сатурн отличается от Сардины.

Эта книга не делает вид, что ты — профессор. Она делает вид, что вы — друзья. А хорошие друзья всё объясняют просто.

Хочешь узнать, как устроена Вселенная, и не чувствовать себя глупо? Эта книга — твоя ракета. 🚀


💥

БОЛЬШОЙ ВЗРЫВ — НАЧАЛО ВСЕГО!

Это не был взрыв в космосе. Это был момент, когда вся Вселенная была размером с точку 🔴 — и вдруг начала расширяться!


🔹 1. Что произошло?

  • 13.8 миллиардов лет назад всё: материя, энергия и даже время — были сжаты в одну крошечную точку (называемую сингулярностью).

  • Потом эта точка “лопнула” — не как бомба, а как надувающийся шарик 🎈.

  • С тех пор Вселенная растёт. И до сих пор продолжает расширяться! 🌌


🔹 2. Что было после?

  • ⏱️ Первые секунды: вокруг — пылающий шар из частиц (в триллионы раз горячее Солнца ☄️).

  • 💨 Через 380 000 лет: появились первые атомы — водород и гелий. Эти "кирпичики" стали основой для звёзд и галактик.

  • 🪐 Через миллиарды лет: из этих атомов собрались галактики, звёзды и планеты — и мы с вами!


🔹 3. Как учёные узнали про Большой взрыв?

  • 📚 Теория Эйнштейна: показала, что Вселенная не может быть неподвижной.

  • 🔭 Доказательства:

    • Вселенная холодная — около −270 °C. Это остаточное тепло от Большого взрыва (называется реликтовым излучением).

    • Все галактики разбегаются, как точки на надувающемся шарике 🎈.


🔹 4. А что мы не знаем?

  • 🤔 Что было до Большого взрыва? (Может, вообще ничего. Даже времени.)

  • ❓ Почему Вселенная начала расширяться? Это пока главная тайна учёных.


🔹 Аналог из жизни

Представь, что Вселенная — это хлеб в духовке:

  • 🍞 Большой взрыв — это момент, когда тесто начало подниматься.

  • 🌌 Сейчас — хлеб всё ещё печётся. А галактики — это изюминки внутри.


🌟 Вывод:

Большой взрыв — это день рождения Вселенной!
Мы до сих пор видим его "следы":

  • 🌡️ Остывающее тепло (реликтовое излучение).

  • 💨 Разлетающиеся галактики.

Если сложно представить — вообрази, что кто-то нажал гигантскую кнопку “СТАРТ”…
…и всё началось 😄


РАСШИРЕНИЕ ВСЕЛЕННОЙ 🌌📏

Коротко:
Вселенная не стоит на месте, она растёт, как тесто в духовке 🍞.
Астроном Хаббл заметил, что все галактики от нас убегают. Это и есть расширение Вселенной.

1. Что вообще значит "расширяется"?

  • Представь, что Вселенная — это воздушный шар 🎈, а галактики — это наклейки на нём.

  • Когда шарик надувается — наклейки (галактики) отдаляются друг от друга, хотя не двигаются по шарику.

  • Ткань самого пространства "растягивается" — это не галактики летят через космос, а сам космос становится больше!

2. Что увидел Хаббл? 🔭

  • В 1929 году Эдвин Хаббл посмотрел на свет от далёких галактик.

  • Он заметил:

    • Чем дальше галактика, тем быстрее она от нас удаляется.

    • Это значит: Вся Вселенная расширяется во всех направлениях!

3. Красное смещение — что за покраснение? 🌈

  • Свет — это волна (как волна в воде 🌊).

  • Когда источник света от тебя удаляется, волны растягиваются — и становятся краснее (это и есть "красное смещение").

  • Это как с сиреной машины:

    • Она подъезжает — звук высокий.

    • Уезжает — звук ниже (волны растягиваются).

  • С галактиками то же самое:

    • Чем краснее свет — тем быстрее и дальше галактика от нас.

4. Значение открытия 🤯

  • Хаббл доказал: Вселенная не вечна и не неподвижна, а живая и изменчивая.

  • Это стало подтверждением теории Большого взрыва 💥 — если всё удаляется, значит когда-то было в одной точке.

5. Не центр Вселенной! 🚫🎯

  • Мы не в центре.

  • Расширение происходит везде одновременно — как изюм в булке: каждый кусочек отдаляется от других.

  • Любой наблюдатель в любой галактике увидит то же самое — разбегающиеся соседи.

Аналог из жизни

Представь разрисованный шарик:

  • Чем больше ты его надуваешь — тем дальше рисунки друг от друга.

  • Никто из них не "бежит", просто ткань шарика растягивается.

Или:

  • Космос — как бесконечная булка с изюмом.

  • Изюмки (галактики) всё дальше друг от друга, хотя не шевелятся.

Вывод:

  • Галактики удаляются — потому что пространство расширяется.

  • Это видно по красному смещению в свете от них.

  • Астроном Хаббл первым это заметил — и мы поняли, что Вселенная не статична, а "живая" и растущая 🌌🚀

КОСМИЧЕСКОЕ МИКРОВОЛНОВОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ 📡🌌

Коротко:
Это свет от самого рождения Вселенной, который всё ещё летит по космосу. Его называют "эхо Большого взрыва".
🌡️ Он очень холодный (−270 °C), но без него мы бы не знали, что Вселенная когда-то была огненным шаром.

1. Что это вообще такое? 🤔

  • Через 380 000 лет после Большого взрыва, горячий и плотный космос остыл настолько, что появились атомы.

  • До этого свет не мог пройти: всё было как в густом супе — свет постоянно "натыкался" на частицы.

  • А потом Вселенная "прозрачнела" — и этот первый свет "вырвался" наружу.

  • Этот древний свет мы и видим сегодня — его зовут:

    Космическое микроволновое фоновое излучение (или КМФИ, англ. CMB).

2. Почему микроволны? 📶

  • Сначала это был яркий и горячий свет (как у звёзд).

  • Но за 13.8 миллиардов лет пространство расширилось, и волны растянулись — стали длиннее, "прохладнее".

  • Теперь это микроволны — такие же, как в микроволновке, только не жарят, а еле тлеют.

  • Температура этого излучения:

    −270 °C или 2.7 Кельвина (почти абсолютный ноль 🧊).

3. Как его нашли? 🔍

  • В 1965 году двое инженеров (Пензиас и Вильсон) поймали странный фоновой шум в радиоантенне 📡.

  • Они думали, что это помехи или птичий помёт, но нет — это был отголосок рождения Вселенной!

  • Так случайно подтвердили предсказание физиков:

    "Если был Большой взрыв — его тепловой след должен остаться".

4. Почему это важно? 🤯

  • Это главное доказательство того, что Вселенная была горячей и плотной в начале.

  • Без КМФИ теория Большого взрыва была бы просто догадкой.

  • У этого "эхо" даже есть мелкие пятна и неравномерности — они показывают, где потом родились галактики!

5. Что мы видим на карте КМФИ? 🗺️

  • Учёные сделали "фото" всего неба в этих микроволнах.

  • Оно выглядит как разноцветная овалка с пятнышками — как карта температуры неба.

  • Эти пятна — зародыши будущих галактик 🌌✨.

Аналог из жизни

  • Представь, что ты услышал эхо далёкого взрыва, которое всё ещё гуляет по воздуху 🌬️.

  • Или: запах костра, который остался в лесу, хотя сам костёр давно потух.

  • Или: когда в духовке что-то горело, и даже через день остаётся запах.

Вот КМФИ — это такой запах, свет и эхо Большого взрыва, который всё ещё везде вокруг.

Вывод:

  • Космическое микроволновое излучение — это самый древний свет во Вселенной.

  • Он показывает, что Вселенная была горячей, плотной и молодой.

  • Мы до сих пор видим это эхо рождения мира — и благодаря ему знаем, как всё началось 🌀💥

ТЁМНАЯ МАТЕРИЯ И ТЁМНАЯ ЭНЕРГИЯ 🌑⚡

Коротко:
Всё, что ты видишь — планеты, звёзды, галактики — это только 5% Вселенной.
А 95% — это что-то невидимое, но мы точно знаем, что оно есть.
Это:

  • Тёмная материя (27%) — держит галактики вместе.

  • Тёмная энергия (68%) — расталкивает галактики всё быстрее.

1. Тёмная материя — что это за "невидимка"? 🕵️‍♂️💫

Представь:

  • Галактики вращаются, как карусели 🎠.

  • Но учёные заметили: звёзды на краях двигаются слишком быстро, как будто там есть лишняя масса, которую не видно!

  • Это как если бы машина ехала по кругу слишком быстро, но не вылетала, потому что её держит невидимая сила.

Значит:

Есть что-то, что не светится, не излучает, не отражает свет,
но обладает гравитацией — и держит всё вместе.
Это и есть тёмная материя.

🧊 Она:

  • Не взаимодействует со светом (поэтому "тёмная").

  • Не состоит из атомов, как мы.

  • Обнаружена по гравитации, а не глазами.

2. Тёмная энергия — что за космический "раздуватель"? 🎈💥

Помнишь, как Вселенная расширяется?
Учёные думали, что гравитация замедлит расширение.
А оказалось:

Расширение ускоряется! 😲

Это значит:

  • Есть какая-то невидимая сила, которая расталкивает галактики.

  • Назвали её: тёмная энергия.

Она действует против гравитации — как анти-притяжение.
Не знаем, что это, но она ускоряет рост Вселенной.

3. А как узнали, что всё это есть? 🔍

  • Галактики вращаются неправильно — значит, есть тёмная материя.

  • Сверхновые взрывы показали, что расширение ускоряется — значит, есть тёмная энергия.

  • Компьютерные модели без этих "тёмных штук" просто не работают.

4. Сколько чего во Вселенной? 📊

Примерно вот так делится "масса-энергия" всего существующего:

КомпонентПримерно %🧪 Обычное вещество (всё видимое)5%🌑 Тёмная материя27%⚡ Тёмная энергия68%

5. Аналог из жизни 🍩

  • Представь, что в комнате темно, и ты видишь только 5% объектов.

  • Но ты чувствуешь ветер, слышишь шаги, что-то шевелит занавески — это тёмная материя и тёмная энергия: они есть, просто невидимы.

Или:

  • Твоя любимая пончика с начинкой 🍩 — начинку не видно, но она внутри и придаёт вкус и форму.

Видимое — это тесто, невидимое — начинка (тёмные штуки).

Вывод:

  • Тёмная материя — невидимое "клеймо", которое удерживает галактики.

  • Тёмная энергия — невидимая "пружина", которая раздувает Вселенную.

  • Мы их не видим, но ощущаем по эффектам.

  • Вместе они — 95% всего.

То есть… вся видимая Вселенная — это всего лишь крошечный кусочек общего пирога 🎂

ГАЛАКТИКИ 🌟🌍

Коротко:
Галактика — это огромная куча звёзд, газа, пыли и тёмной материи, связанных гравитацией.
Наш дом — это галактика Млечный Путь 🌌, в ней сотни миллиардов звёзд — и мы одна маленькая пылинка на краю.

1. Что такое галактика? 🌀

  • Представь себе город из звёзд — только не из миллионов, а из сотен миллиардов 🏙️✨

  • Внутри — звёзды, планеты, чёрные дыры, газ, пыль, тёмная материя и даже целые системы.

  • Всё это вращается и живёт вместе — как гигантская "космическая страна".

2. Какие бывают галактики? 🔭

Астрономы делят галактики по форме. Вот три главных типа:

1. Спиральные галактики 🌪️✨

✅ Пример: Млечный Путь, галактика Андромеды

  • Выглядят как космические вихри 🌀

  • Есть яркое ядро в центре

  • От него отходят спиральные рукава, где много молодых звёзд, газа и пыли

  • Они часто голубоватые (из-за молодых звёзд)

📌 Это как пицца с крутящимися ломтиками 🍕 или ракушка 🐚

2. Эллиптические галактики 🥚🔴

✅ Пример: M87

  • Форма: от почти круглых до вытянутых, как мяч для регби

  • В них почти нет газа и пыли, мало новых звёзд

  • В основном — старые звёзды, красноватые

  • Почти не видно структуры — просто "световое пятно"

📌 Это как яйцо, шарик из звёзд или просто звёздное облако

3. Неправильные галактики 🤯💥

✅ Пример: Магеллановы Облака

  • Нет чёткой формы — хаос, куски, изгибы

  • Часто такие формы получаются после столкновений галактик

  • Там много газа, пыли и новых звёзд — активные и "молодые"

📌 Это как если кто-то уронил торт, и он размазался по столу 🎂😅

3. Как появляются такие формы? 🔄

  • Масса, вращение, состав, и даже столкновения влияют на форму.

  • Спиральные галактики могут со временем стать эллиптическими, если врежутся друг в друга.

  • Неправильные — это часто “раненые” галактики после столкновений 🚑🌌

4. А сколько их вообще? 🤯

  • Только в видимой части Вселенной — более 2 триллионов галактик.

  • В каждой — сотни миллиардов звёзд.

То есть звёзд больше, чем песчинок на всех пляжах Земли 🏖️🌠

Аналог из жизни 🧠

  • Спиральная галактика — как красивый пончик с завитками 🍩

  • Эллиптическая галактика — как луковица или яйцо из света 🥚

  • Неправильная галактика — как размятый пластилин или разбитая лепёшка

Вывод:

  • Галактики — это гигантские звездные города, разных форм и размеров

  • Бывают:

    • 🌀 Спиральные — красивые, молодые, с газом

    • 🔴 Эллиптические — старые, плотные, тусклые

    • 🤪 Неправильные — странные, после столкновений

  • Мы живём в одной из них — Млечный Путь 🌌

КРУПНОМАСШТАБНАЯ СТРУКТУРА ВСЕЛЕННОЙ 🧠🌌

Коротко:
Вселенная — это не просто хаос звёзд. Она устроена как гигантская космическая паутина 🕸️.
Там есть узлы, нити и пустоты — и всё это из галактик и скоплений галактик.

1. Что такое "структура" во Вселенной? 🧱

  • Представь, что галактики — это кирпичики 🧱.

  • Они собираются в дома (скопления), районы (сверхскопления), и соединяются дорогами (филаментами).

  • А между ними — пустые области, где почти ничего нет.

Вот так выглядит архитектура Вселенной на самых больших масштабах.

2. Элементы этой структуры:

1. Скопления галактик 🏙️

  • Это как город из галактик.

  • Внутри — сотни или тысячи галактик, связанных гравитацией.

  • Всё вместе летает в одной гравитационной "яме".

  • Пример: Скопление Девы (включает и наш Млечный Путь).

2. Сверхскопления 🌐

  • Это как регион или континент из городов.

  • Включает несколько скоплений галактик.

  • Пример: Сверхскопление Ланиакея — "наш дом в космосе".

    В нём более 100 000 галактик! 😳

3. Филаменты (нитевидные структуры) 🧵🌉

  • Это гигантские космические нити, в которых галактики и скопления выстроены в линию.

  • Могут быть сотни миллионов световых лет длиной!

  • Форма — как нитки паутины, соединяющие узлы.

4. Пустоты (войды) 🌌🕳️

  • Это огромные области, где почти нет галактик.

  • Их диаметр может быть до 1 миллиарда световых лет.

  • Это как пустые поля между мегаполисами.

Почти "ничего", только немного газа и тёмной материи.

3. Как всё это выглядит? 🕸️

Представь:

  • Космос — это гиперогромная 3D-паутина.

  • Узлы — это скопления галактик.

  • Нити — филаменты.

  • Промежутки между ними — пустоты.

  • Похоже на губку, паутину или пену из мыльных пузырей 🫧.

4. Как это появилось? 🧬

  • После Большого взрыва материя была почти равномерной…

  • Но с маленькими флуктуациями (пятнышками плотности).

  • Со временем гравитация "собирала" вещество в узлы, оставляя пустоты между ними.

  • Вот и получилась паутинка!

Аналог из жизни 🍝

  • Представь лапшу быстрого приготовления (рамен) в 3D 🍜:

    • Нити лапши — это филаменты

    • Скопления — узлы

    • Пустоты — вода между ними

Или:

  • Воздушный хлеб:

    • Тесто — структура

    • Пузырьки воздуха — пустоты

    • Изюм — галактики

Вывод:

  • Вселенная имеет структуру, как паутина из галактик.

  • Она состоит из:

    • 🏙️ Скоплений галактик

    • 🌐 Сверхскоплений

    • 🧵 Филаментов

    • 🕳️ Пустот

  • Всё это сформировано гравитацией за миллиарды лет.

Мы живём в одном узелке этой космической паутины 🧑‍🚀🌌

МЕСТНАЯ ГРУППА ГАЛАКТИК 🏡🌠

Коротко:
Местная группа — это наш космический район, где живут Млечный Путь, Андромеда и ещё пара десятков галактик.
Все они связаны гравитацией — как соседи в одном дворе 🏘️.

1. Что это за "группа"? 👥

  • Галактики любят собираться вместе, образуя скопления.

  • Местная группа — это наш маленький "галактический клуб", в котором:

    • ≈ 80 галактик, большинство — маленькие

    • 2 главных "гиганта":

      • Млечный Путь 🌌

      • Андромеда (М31) 🌌

    • 1 "поменьше, но всё ещё большая" — галактика Треугольника (M33)

📌 Все эти галактики движутся друг относительно друга, но удерживаются вместе гравитацией — как семья с разными характерами, но одной квартирой.

2. Кто в главной роли? 🎬

🌀 Млечный Путь — наш дом

  • Спиральная галактика, в ней живёт Солнце и ты

  • Примерно 100–400 миллиардов звёзд

🌀 Андромеда (М31) — ближайшая "сестра", но крупнее

  • Тоже спиральная, примерно в 2 раза больше Млечного Пути

  • Сейчас на расстоянии 2.5 млн световых лет, но...

Через 4 млрд лет врежется в Млечный Путь! 💥 (спокойно, к тому времени нас уже не будет 😅)

🌀 Треугольник (M33) — младшая "сестра"

  • Меньше, но активная галактика

  • Связана с Андромедой и, возможно, с Млечным Путём

3. А остальные? 🪐

Остальные ≈ 77 галактик — это в основном:

  • Карликовые галактики (малюсенькие) 🧁

  • Некоторые из них:

    • Большое Магелланово Облако (спутник Млечного Пути)

    • Малое Магелланово Облако

    • Карликовая галактика в Стрельце

    • Галактика Лев I, II, III и т. д. 🦁

Эти "малыши" крутятся вокруг больших галактик, как спутники 🛰️

4. Насколько это всё большое? 📏

  • Диаметр всей Местной группы — около 10 миллионов световых лет 🌌↔️🌌

  • Но это маленькая капелька в масштабе Вселенной

  • Местная группа — часть сверхскопления Ланиакея, который включает сотни тысяч галактик!

5. Движение и будущее ⏳

  • Млечный Путь и Андромеда движутся навстречу со скоростью ≈ 110 км/с 🚀

  • Через 4–5 миллиардов лет они столкнутся → будет новая большая галактика ("Милкомеда" или "Млекомеда" 🤭)

Аналог из жизни 🧠

  • Представь, что Вселенная — это город

  • Местная группа — это один дом/подъезд

    • Млечный Путь и Андромеда — две большие квартиры

    • Остальные — маленькие студии и кладовки, но все живут в одном доме и периодически шумят, сближаются, спорят 😅

Вывод:

  • Местная группа — наш домашний район галактик

  • В ней есть 2 главных гиганта — Млечный Путь и Андромеда

  • Вокруг них кружится куча маленьких галактик

  • Все вместе они гравитационно связаны

Мы — всего лишь одна звёздная пылинка в этой маленькой компании галактик 🌟💫

КОСМИЧЕСКАЯ ИЕРАРХИЯ 📏🌌

Коротко:
Всё в космосе — как матрёшки: маленькое внутри большого.
Начинаем с планет, а заканчиваем огромной Вселенной.

Каждое “следующее” — в сотни миллиардов раз больше предыдущего 🤯

1. Планеты 🌍🪐

  • Это такие большие шары из камня, газа или льда, которые вращаются вокруг звёзд.

  • Пример: Земля, Марс, Юпитер

  • Мы с тобой живём на планете 🌍, которая крутится вокруг Солнца.

📌 Масштаб: ~10 000 км в диаметре

2. Звёзды ☀️🌟

  • Это огромные шары из горячего газа, в основном водорода.

  • Они светятся и излучают энергию, потому что внутри них идут ядерные реакции (как постоянный термоядерный взрыв).

  • Пример: Солнце — обычная звезда

📌 Солнце = ~100 раз больше Земли

Внутрь Солнца влезло бы 1.3 миллиона Земель 😲

3. Звёздные системы 🪐☀️🌌

  • Это звезда + всё, что вокруг неё крутится:

    • Планеты

    • Луны

    • Астероиды

    • Кометы

    • Космическая пыль

  • Пример: Солнечная система

📌 От Солнца до края Солнечной системы — миллиарды километров

4. Галактики 🌠🌌

  • Это гигантские “города” из звёзд, пыли, газа и тёмной материи.

  • В одной галактике может быть:

    от сотен миллионов до триллионов звёзд

  • Пример: Млечный Путь, в котором живёт Солнечная система

📌 Диаметр Млечного Пути ≈ 100 000 световых лет

Это как если бы ты ехал на ракете со скоростью света — и тебе понадобилось бы 100 000 лет, чтобы проехать галактику целиком 😳

5. Вселенная 🌌🔭🚀

  • Это всё, что существует:

    • Все галактики

    • Всё пространство

    • Всё время

    • Вся материя и энергия

  • Учёные думают, что во Вселенной — 2+ триллиона галактик

Мы видим только "видимую часть" — возможно, она бесконечна

📌 Возраст: ~13.8 млрд лет
📏 Размер: постоянно расширяется, границ не видно

Аналог из жизни 🧠

Представь себе такую матрёшку:

  1. 🟤 Маленький шарик — планета

  2. 🔵 Он крутится вокруг жёлтого шара — звезды

  3. 🪐 Это всё внутри звёздной системы

  4. 🌌 А таких систем — миллиарды внутри галактики

  5. 🌐 А галактик — триллионы внутри Вселенной

Вывод:

  • Космос устроен иерархично, как папка в папке в папке

  • Всё начинается с планет и заканчивается бескрайней Вселенной

А мы живём на малюююююсенькой планетке, в одной звезде, в одной галактике, в одном районе всей Вселенной 🧍‍♂️🌍🌌🕳️

ТЕОРИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ ⏰🌀🚀

Коротко:
Эйнштейн сказал:

  • Время и пространство — это единая штука (пространство-время)

  • Гравитация — это не сила, а изгиб этой штуки

Масса гнёт пространство-время — и всё падает не потому, что "тянется", а потому что "катится по изгибу" 🌀

🧠 Разделим на два пункта:

🔹 1. Специальная теория относительности (СТО, 1905) 🚀⏱️

Ключевая идея:

Время и расстояние — не абсолютны. Они зависят от движения.
Когда ты двигаешься очень быстро — всё ведёт себя странно.

Основные выводы:

  1. Скорость света всегда одинакова — хоть ты стоишь, хоть летишь 🚦

  2. Чем быстрее движешься — тем медленнее у тебя идёт время 🕒
    (Это называется замедление времени)

    Космонавт на ракете постареет медленнее, чем его брат на Земле.

  3. Объекты становятся короче в направлении движения 🚗📏
    (сжимаются — только для наблюдателя, конечно)

  4. Масса увеличивается с ростом скорости 💪

    Чем ближе к скорости света — тем тяжелее тело, и тем больше энергии нужно, чтобы ускорить.

Вывод:

Пространство 🗺️ и время 🕓 — гибкие и зависят от того, как ты двигаешься.
Это перевернуло физику.

🔸 2. Общая теория относительности (ОТО, 1915) 🌌🪐

Ключевая идея:

Гравитация — это не сила (как у Ньютона),
а искривление пространства-времени из-за массы.

Как это работает?

  • Представь, что пространство и время — это батут 🎯

  • Если положить туда шар (планету, звезду) — он прогнёт батут

  • Всё вокруг катится по этим изгибам

Так планеты “падают” по кругу вокруг Солнца — не потому что их “тянет”, а потому что они катятся по кривизне 🌀

Примеры, где это работает:

  1. 🕒 Часы на высоте тикают быстрее, чем на Земле
    (чем сильнее гравитация — тем медленнее идёт время)
    → GPS работает с учётом этого эффекта, иначе бы навигатор ошибался на километры!

  2. 💡 Свет отклоняется около звёзд
    → Свет "падает" по изгибу, хотя он "весит ничего" — потому что пространство искривлено

  3. 🌑 Чёрные дыры — это экстремальный изгиб, где даже свет не может выбраться
    → Это "бездонная яма" в пространстве-времени

Простыми словами:

Масса→Искривляет пространство-время Пространство-время→Говорит телам, как двигаться

📦 Итог: Всё — это ткань

Представь, что пространство и время — это одно “пространство-время” — как ткань 🧶

  • Масса мнёт эту ткань

  • Всё остальное катится по складкам

Весь космос — как гигантская скатерть, по которой всё движется 🥄🍽️

🧠 Аналог из жизни

  • Мир — это батут, а большие шары (планеты, звёзды) делают на нём вмятины

  • Мелкие шарики (лёгкие тела) катаются по этим вмятинам

  • Так и работает гравитация по Эйнштейну — не "тянет", а "гнёт"

Вывод:

  • Пространство и время — единое целое, и оно гибкое

  • Масса и энергия искажают эту ткань

  • Гравитация — это не сила, а геометрия

То, что мы чувствуем как “падение” — это движение по искривлённому пути

Показать полностью
[моё] Образование Вселенная Астрофизика Длиннопост
4
VladimirDzjuvin
VladimirDzjuvin
Наука | Научпоп

Ответ на пост «Деление на 0 и пределы»⁠⁠

8 месяцев назад

Ноль - это ни что: то, что мы обозначаем за ноль - этого просто нет. Можно ли делить число на то, чего нет? Поэтому, как нет нуля, так и нет 1/0 - бесконечности. Это математические хитрости, которые с физикой (природой) несовместимы. Как это я объяснял детям: 10 яблок можно разделить на 5 человек, получим 2 яблока на 1 человека. А если разделить на ноль человек? Как можно делить на людей, которых нет! Поскольку 0 человек - это 0*1человека=0*1яблоко=0*1Вселенную=0 - это число не связано ни с человеком, ни с яблоками, ни с другими частицами, телами Вселенной - физически это «ничего», то есть нет у числа размерности - дырка, оставшаяся от съеденного бублика. А если это пустота, то у этого числа нет характеристик - скорости, массы, энергии и единиц измерения. Может ли отсутствующий на занятиях ученик получить двойку, съесть в столовой завтрак, произвести какое то другое действие? Математически же получается: в пределе при х-> к бесконечности 1/х->0, но физически (в природе) ни нуля, ни бесконечности у тел не бывает. Умные дети говорили о вакууме (- это не ноль, а электромагнитные, гравитационные поля), кричали о 0км, 0 секундах на координатных осях... Характеристики тел такие, как скорость, сила, энергия могут быть равны нулю относительно выбранной системы отсчёта - значит ноль может появиться в сравнении, на координатной оси привязанной к телу отчёта - относительный ноль, но масса (энергия покоя), объем (размеры тел), температура в ноль никогда не превратятся. Сложно с электрическими зарядом: что это? И заметьте, что даже скорость не бывает бесконечной, и ограничивается скоростью света в вакууме. Но говоря о скорости света непонятно в какой системе отчёта её ещё нет, а потом сразу: бах-тарабах и 3*10⁸м/с!

Может быть великие философы были не правы с введением в круговорот отрицательных чисел? Бывает ли -2 яблока? -5км? Мы привыкли, что всё наше окружение положительное, а минусы - это только действие (уменьшение на или координата слева от тела отчета), а не вещество, не количество, не единицы измерения и т.д. Не будь минусов в математике (поскольку в природе их нет), не было бы и мнимой единицы и других не объяснимых физических заморочек.

Показать полностью
[моё] Математика Высшее образование Образование Физика Гравитация Гравитационные волны Электромагнитное излучение Астрофизика Вселенная Текст
24
APCEHKA
APCEHKA
АстролОргия:: Лига пвевданаук

Астрология⁠⁠

11 месяцев назад

Астрология (др.-греч. от «звезда» и «мысль, причина») — разновидность гадательной магии, группа описательных и предсказательных практик, традиций и верований, постулирующих воздействие небесных тел на земной мир и человека (на его темперамент, характер, поступки и судьбу) и, в частности, возможность предсказания будущего по движению и расположению небесных тел на небесной сфере и относительно друг друга. Астрология противоречит научным данным и представляет собой антинаучное учение.

Несмотря на предпринимаемые в паранауке попытки дать обоснование астрологии, ни одна из них не увенчалась успехом, и современная наука полностью отрицает действенность астрологических методик. Национальный научный фонд США использует астрологию в качестве «эталонной» лженауки в оценочной системе «Science and Engineering Indicators». Энциклопедия Британника относит астрологию к магическим гадательным практикам, основанным на концепциях, несовместимых с научными данными.

Некоторые современные астрологи называют астрологию метафорическим «символическим языком», в котором одно и то же высказывание допускает множество различных интерпретаций.

Европейская и индийская астрология ведут своё происхождение от шумеро-вавилонских астральных мифов, в которых небесные тела (Солнце, Луна, планеты) и созвездия были ассоциированы с богами и мифологическими персонажами, влияние богов на земную жизнь в рамках этой мифологии трансформировалось во влияние на жизнь небесных тел — символов божеств. Вавилонская астрология была заимствована греками и, затем, в ходе контактов с эллинистическим миром, проникла в Индию.

Вопрос о времени и месте возникновения астрологии сложен, поскольку наука обладает лишь ограниченным кругом достоверных сведений о древнейших этапах развития человеческой культуры, а соответственно и ранней истории мифологии и наблюдательной астрономии.

Некоторые исследователи относят возникновение астрологии к периоду мустьерской эпохи (около 40—100 тысяч лет назад), когда происходили фиксации простейших наблюдений за движением Солнца, а также развивались первоначальные навыки счёта и геометрия в разных районах Евразии.

Точно можно сказать лишь, что не позднее последних веков III тысячелетия до н.э. в Древней Месопотамии уже была известна астрология предзнаменований: в это время велись систематические астрономические наблюдения, а отдельным явлениям, таким как появление комет, солнечные и лунные затмения и т.п., придавалось астрологическое, предсказательное значение. Об этом свидетельствует найденный в 1847 году в Ниневийской дворцовой библиотеке ассирийского царя Ашшурбанапала клинописный текст «Энума Ану Энлиль». Однако почти до начала новой эры астрология оставалась мунданной и занималась предсказанием событий лишь государственного масштаба; идея индивидуального гороскопа не была знакома вавилоно-ассирийским астрологам.

Появление первых индивидуальных гороскопов датируют приблизительно V—IV веками до н.э. Именно к этому периоду относятся наиболее древние из дошедших до наших дней личные гороскопы. Вероятно, появление концепции индивидуального гороскопа было обусловлено слиянием введённого к IV веку до н.э. в употребление 12-знакового зодиака и развивающейся традиции гемерологий, напоминающих календари-месяцесловы списков благоприятных и неблагоприятных дней. Примером такого календаря может служить папирус из Древнего Египта, относящийся к периоду XIX или XX династии (около 1200 года до н.э.).

Окончательно традиция гороскопической астрологии сложилась под влиянием греческой культуры около I века н.э. В работе Птолемея «Тетрабиблос», относящейся к тому времени, излагаются принципы классической астрологии, которые сохранились практически неизменными вплоть до Новейшего времени.

https://ru.wikipedia.org/wiki/Астрология

Показать полностью
Общество Лингвистика Наука Цивилизация Образование НаукаPRO Наука и религия Борьба с лженаукой Научпоп Ученые Критическое мышление Гороскоп Астрофизика Исследования Текст
8
date15052009
date15052009
Интересные факты 2.0

Об определениях Времени и Бога. О категориальной картине мира и континууме "Пространство-Время". Так, на всякий случай...⁠⁠

1 год назад
Об определениях Времени и Бога. О категориальной картине мира и континууме "Пространство-Время". Так, на всякий случай...
Показать полностью 1
Юмор Лор вселенной Наука Научпоп Исследования Физика Ученые Россия Цивилизация Астрофизика НаукаPRO Эволюция Образование
0
date15052009
date15052009
Интересные факты 2.0

Нет времени⁠⁠

1 год назад

Нет времени как отдельно существующего параметра. Время есть скорость течения процессов. Например есть у тебя кусок мяса, ты положил его на солнце на высокую температуру и скорость разложения т. е. процесс ускорился и для куска мяса время побежало быстро... оно начало грубо говоря стареть, если ты положишь кусок мяса в холодильник оно заморозится и время для него практически остановится.. так как скорость разложения многократно замедлилась.

То же самое и с биологическим временем живых организмов, их время определяется тактовой частотой биения сердца. Сердце черепахи бьется 7 раз в минуту, она для нас кажется тормозом, а сердце калибри бьется 1000 ударов в минуту, поэтому взмах ее крыльев можно увидеть только в замедленной съемке. Поэтому человек и сообразил себе такую размерность на часах, где в минуте 60 секунд т. е. примерно 60 ударов сердца в минуту.. суть подгонка биологического времени к времени которое на стенных часах у нас висит... Т. е. не скорость тела влияет на ход его времени, как пишут бабуины в своих трактатах, а скорость течения процессов определяет ход времени для тел, в том числе и для биологических объектов.. В свою очередь скорость течения процессов определяется тактовой частотой так называемой "точки сборки". Для живых тел это сердце, для не живых центр тяжести.

Лор вселенной Наука Научпоп Исследования Физика Ученые Россия Цивилизация Астрофизика НаукаPRO Эволюция Образование Текст
9
XTinto
XTinto
Популярная наука

Метавселенная: новый этап цифровой эры и его влияние на человечество⁠⁠

1 год назад

В последние годы термин "метавселенная" стал одним из самых обсуждаемых в технологическом мире. От корпоративных гигантов до независимых разработчиков — все стремятся внести свой вклад в формирование этой новой цифровой реальности. Но что такое метавселенная, и как она повлияет на нашу жизнь?

Что такое метавселенная?

Метавселенная — это коллективное виртуальное пространство, созданное слиянием физической и цифровой реальностей. Она предоставляет пользователям возможность взаимодействовать друг с другом и с окружающей средой в режиме реального времени через аватары и различные устройства. Метавселенная выходит за рамки обычных виртуальных миров, предлагая более глубокий и интегрированный опыт.

Новые возможности и перспективы

Социальное взаимодействие

Метавселенная обещает революционизировать способы, которыми люди общаются и взаимодействуют. Представьте себе возможность посещать концерты, выставки или даже рабочие встречи в полностью виртуальной среде, не выходя из дома. Это не только расширяет границы возможного, но и делает такие мероприятия более доступными для людей по всему миру.

Экономические изменения

Создание метавселенной открывает новые рынки и возможности для бизнеса. Виртуальные товары и услуги, цифровая недвижимость и даже виртуальные рабочие места становятся реальностью. Компании могут взаимодействовать с клиентами на более глубоком уровне, предлагая персонализированные и интерактивные продукты.

Образование и обучение

Метавселенная может стать мощным инструментом для образования. Виртуальные классы, интерактивные лаборатории и симуляции предоставляют студентам уникальные возможности для обучения и развития навыков в безопасной и контролируемой среде.

Вызовы и опасения

Приватность и безопасность

С расширением виртуальных взаимодействий возникают вопросы о защите персональных данных и безопасности пользователей. Необходимо разработать надежные системы защиты, чтобы предотвратить мошенничество, кибератаки и нарушение приватности.

Этические и социальные аспекты

Метавселенная может усилить социальное неравенство, особенно если доступ к ней будет ограничен по финансовым или техническим причинам. Также существует риск того, что люди могут предпочесть виртуальную реальность реальной жизни, что приведет к социальной изоляции.

Регулирование и законодательство

С развитием новых технологий возникает необходимость в обновлении законодательной базы. Правительства и международные организации должны сотрудничать, чтобы установить нормы и правила, регулирующие деятельность в метавселенной.

Заключение

Метавселенная представляет собой следующий этап эволюции цифровых технологий, предлагая беспрецедентные возможности для развития общества. Однако для того, чтобы полностью реализовать ее потенциал и минимизировать риски, необходимо совместное усилие со стороны технологических компаний, правительств и общества в целом. Будущее метавселенной зависит от того, как мы справимся с возникающими вызовами и сможем ли мы использовать ее для общего блага.

Источники

  1. "The Metaverse: And How It Will Revolutionize Everything" — Мэтью Болл, 2022.

  2. Отчет World Economic Forum о будущем виртуальной реальности и дополненной реальности — weforum.org.

  3. Статья MIT Technology Review "Meta's big bet on the metaverse" — technologyreview.com.

Показать полностью
[моё] Исследования Развитие Наука Политика Будущее Ученые Цивилизация Образование Инновации Критическое мышление НаукаPRO Эволюция Статистика Научпоп Астрофизика Промышленность Мифы Физика Текст
9
1150
date15052009
date15052009
Наука | Научпоп

Российский физик предсказал существование второго бозона Хиггса⁠⁠

1 год назад
Зоны распада бозона Хиггса

Зоны распада бозона Хиггса

Физик из Санкт-Петербурга теоретически предсказал существование еще одного бозона Хиггса. Согласно предложенной модели, эта новая элементарная частица должна быть примерно в четыре раза тяжелее обычной «частицы Бога». Предсказание, полученное в работе, поможет заполнить целый ряд пробелов в Стандартной модели, которая описывает взаимодействие всех элементарных частиц, а также, вероятно, приблизит к разгадке тайны темной материи. Результаты работы, поддержанной грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Physics Letters B.

Стандартная модель позволяет ученым описывать происходящие вокруг нас процессы на уровне мельчайших частиц, предсказывать пока неизвестные свойства материи и пробовать «создать» новые. Она как бы является описанием «матрицы» нашего мироздания на микроуровне. Эта теория о строении и взаимодействии элементарных частиц основывается на небольшом количестве постулатов, многократно и с точностью до сотых долей процента подтверждавшихся в экспериментах.

Наблюдение в ЦЕРНе ранее предсказанного бозона Хиггса — «частицы Бога», с которой могла начаться Вселенная, — как будто бы завершило эпоху открытий фундаментальных элементарных частиц. На самом же деле вопросов к Стандартной модели меньше не стало — она может объяснить далеко не все явления. Например, непонятно, почему во Вселенной почти нет антивещества (проблема барионной асимметрии Вселенной); почему нейтрино имеют хоть и ничтожно малую, но ненулевую массу; почему вакуум Стандартной модели выглядит метастабильным (измеренная масса частицы Хиггса лежит в узкой области между границами стабильности и нестабильности вакуума); почему масса бозона Хиггса относительно невелика, хотя ожидаемый вклад от квантовых поправок на очень малых расстояниях, согласно современной теории, должен вести к гигантским значениям этой массы. Наконец, осталась загадкой природа темной материи.

«Есть довольно старая, но все еще привлекательная идея, что существуют другие бозоны Хиггса, которые влияют на “стандартный”. Расширение Стандартной модели хотя бы на одну такую частицу потенциально может “одним махом” объяснить вышеупомянутые несостыковки. На эту тему есть немало работ, однако здесь остро встает вопрос о величине массы второго бозона Хиггса, так как от нее решающим образом зависит то, как именно можно решить имеющиеся проблемы на уровне количественных предсказаний, а также понять, по каким признакам искать такую частицу в экспериментах на Большом адронном коллайдере», — рассказывает автор новой работы и руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Сергей Афонин, доктор физико-математических наук, профессор кафедры физики высоких энергий и элементарных частиц, руководитель лаборатории теории ядра и элементарных частиц имени В. А. Фока Санкт-Петербургского государственного университета (Санкт-Петербург).

Исследователь разработал теоретическую модель, которая позволила предсказать массу второго гипотетического бозона Хиггса. В основе концепции лежит идея о том, что бозон Хиггса может быть составной частицей, части которой очень сильно связаны, наподобие того, как кварки сильно связаны внутри протонов и нейтронов.

Идея «композитного Хиггса» часто используется для решения проблемы стабилизации его массы, обеспечивая «защиту» от быстро растущего вклада квантовых поправок — грубо говоря, величина массы стабилизируется размером «внутренних частей». При очень сильной связи «структурных частей» между собой могут появляться некоторые универсальные характеристики, что, при определенных предположениях, позволяет описывать систему без знания конкретной природы этих «частей». В квантовой теории поля на этом основан так называемый голографический подход, изначально возникший в теории струн. Именно в рамках такого подхода и была построена модель. Сначала, в совместной работе исследователя с коллегами, она была успешно протестирована на описании масс известных легких частиц, составленных из кварка и антикварка, где также имеет место сильная связь составных частей, а затем применена к Стандартной модели.

Расчеты показали, что второй бозон Хиггса имеет массу примерно в четыре раза больше первого, однако доказать его существование еще предстоит. Более того, эпитет «частица Бога», скорее всего, к ней вряд ли применим в том же смысле, как к стандартному бозону Хиггса.

«Современный уровень согласия теории и эксперимента показывает, что частицы Стандартной модели напрямую не взаимодействуют или почти не взаимодействуют с какими-то другими гипотетическими частицами. Исключение составляет бозон Хиггса, для которого на это пока нет сильных экспериментальных ограничений. Это указывает на то, что из частиц Стандартной модели второй бозон Хиггса, скорее всего, заметно взаимодействует только с известным бозоном Хиггса, поэтому в образовании масс других элементарных частиц не участвует. Тогда эта частица, по определению, не является бозоном Хиггса. Более интригующий вариант — она действительно бозон Хиггса, но не в нашем “светлом” мире наблюдаемых элементарных частиц, а в “темном” мире ненаблюдаемых частиц темной материи. Тогда, если уж прибегать к популярным метафорам, ее, вероятно, было бы точнее называть не второй “частицей Бога”, а “частицей антипода Бога”. Если она существует, и физики научатся экспериментально наблюдать ее эффекты, то мы как бы приоткроем портал в мир темной материи, находясь в земной лаборатории», — поясняет Сергей Афонин.

Напомним, что в настоящее время эффекты темной материи наблюдают только в космологических масштабах. Например, именно темная материя ответственна за своего рода «хаос» в наблюдаемых законах движения звезд во многих галактиках. Причем, по современным данным, ее общая масса почти в пять раз превышает массу обычной материи.

«Довольно неожиданным в предсказанном значении массы второго бозона Хиггса стало то, что она практически в точности соответствует максимальной вероятности распада такой частицы на топ-кварк и топ-антикварк — самых тяжелых частиц в нынешней Стандартной модели. При этом масса обычного бозона Хиггса соответствует максимальной вероятности распада на глюоны — переносчики сильного взаимодействия, являющиеся, как и фотон, безмассовыми векторными бозонами. В будущем было бы интересно исследовать подмеченное соответствие, что могло бы дать новые, независимые аргументы в пользу существования второго бозона Хиггса с предсказанной массой, а следовательно, сильнее мотивировать физиков к его целенаправленному поиску в планируемых экспериментах на Большом адронном коллайдере», — подводит итог Сергей Афонин.

Показать полностью
Лор вселенной Наука Научпоп Исследования Физика Ученые Россия Цивилизация Астрофизика НаукаPRO Эволюция Образование Длиннопост
218
961
luchik.magazine
luchik.magazine
Это страница журнала «Лучик». Ежемесячный 80-страничный журнал для детей школьного возраста и их родителей.
Наука | Научпоп
Серия Занимательная физика

Сколько весит пустота? Рассказывает журнал «Лучик»⁠⁠

1 год назад

Мы называем «пустой» банку, из которой съедено всё варенье. Но с точки зрения физики она не пустая. В ней есть воздух, и этот воздух сколько-то весит. А если откачать из этой банки весь воздух и вообще всё-всё-всё, чтобы внутри остался абсолютный вакуум? Что тогда? Ведь вакуум ничего не весит?

Как бы не так...

Давайте вспомним, что существуют две физики, причём очень непохожие друг на друга – классическая физика (та самая, которую изучают в школе) и квантовая физика.

Что будет, если мы разгоним до сверхбольшой скорости две малые элементарные частицы, скажем, два электрона, а потом столкнём их друг с другом? С ними ничего не случится, они останутся такими же, как были. Но при столкновении родится несколько новых элементарных частиц! Откуда? Из ниоткуда!

Сколько именно частиц родится и каких? А это зависит только от скорости электронов. Чем она будет выше, чем ближе она будет к скорости света в вакууме (примерно 300 000 километров в секунду), тем больше частиц вещества будет рождено при столкновении. И в теории при столкновении всего лишь двух крохотных электронов может родиться миллион частиц. Миллиард. Квадриллион. Из столкновения двух электронов может родиться целая вселенная!

Поверить в такое «просто так», на интуитивном уровне, не получится. Тем не менее, так оно и есть.

Но может быть и по-другому. Допустим, летят друг другу навстречу электрон и другая элементарная частица – позитрон. Сталкиваются – и... Исчезают! Мы видим яркую вспышку – при столкновении рождаются две частицы света, два фотона. А сами электрон и позитрон исчезают в никуда, аннигилируют, как говорят учёные. Слово «аннигиляция» происходит от латинского «нигиль», то есть «ничто». От электронов не останется никаких осколков или обломков – они именно исчезнут. Как в сказке.

Что же разделяет классическую физику и квантовую? Классическая физика – это физика «большого мира», макромира. А квантовая физика – это физика микромира, мира, в котором всё вокруг немыслимо маленького размера, мира, в котором все события происходят за невообразимо короткое время, мира, в котором скорости движения запредельно огромны.

Классическую физику можно представить в виде куклы-матрёшки: внутри самой большой матрёшки спрятана матрёшка поменьше, потом ещё поменьше, и так далее – но по сути у всех этих «матрёшек» свойства одинаковы, они подчиняются одним и тем же законам. Например, закону сохранения энергии: «энергия не возникает из ниоткуда и не исчезает в никуда». Ну, или «из ничего не выйдет ничего».

А вот квантовая физика – совершенно иное. И очень многие законы «нормальной» физики в квантовой физике не работают или работают, но совсем не так... В частности, в квантовой физике пустоту можно взвесить!

Во поле, во тензорном...

Чтобы взвесить пустоту, сперва немножко подготовимся. Начнём вот с чего. А знаете ли вы, что такое «поле»? В научном смысле? В физике, в математике? В этом нет ничего сложного: полем называется какой-то объект, каждой точке которого приписано определённое число. Возьмём, например, кусочек листа из тетради в клетку, и в каждой клеточке напишем число.

Такая штука называется "скалярное поле"

Такая штука называется "скалярное поле"

Чем-то напоминает поле для какой-то настольной игры, правда? Вот то, что мы сейчас нарисовали, и называется полем. Более научно – скалярным полем. Слово «скаляр» происходит от латинского слова «скала», то есть «лестница» (отсюда же наше слово «шкала» – на линейке, на термометре и так далее).

А если мы в каждой клеточке не напишем число, а нарисуем стрелочку-направление? Или, как любят говорить учёные, «вектор» (по-латыни слово «вектор» буквально означает «носильщик», «транспортировщик»)? Что у нас получится – тоже поле? Совершенно верно, это тоже поле. Только уже не скалярное, а векторное.

А это уже векторное поле

А это уже векторное поле

А если мы в каждую клеточку листа «впихнём» какой-нибудь сложный объект? Скажем, у математиков и физиков большой любовью пользуются «суперчисла», которые называются «матрицы» и «тензоры». Что если мы впишем в каждую клетку матрицу или тензор? Что у нас получится? Да тоже поле. С матрицами – матричное поле. С тензорами – тензорное поле. Всё как в деревне: сеем пшеницу – будет пшеничное поле. Сеем картошку – картофельное. Сеем рис – рисовое. Так что ничего сложного!

А теперь магнитное!

Само собой, реальные физические поля – в отличие от тетрадного листа – никаких чисел или векторов нам не показывают, потому что они невидимы. Тем не менее, в каждой точке поля существует некая величина (скажем, сила), которую можно обнаружить, увидеть и даже измерить. Скажем, собрались вы искупаться в ванной. А чтобы было весело и не скучно, взяли с собой резиновый мячик (или другую маленькую игрушку) и пустую пластиковую бутылку. Наполняем бутылку, потом под водой резко сжимаем её – и любуемся, как под действием абсолютно невидимой водяной струи мячик вдруг «сам по себе» отпрыгивает на другой край ванной! Невидимая под водой струя – это грубый, но наглядный пример того самого поля (силового поля из фантастических книжек): в каждой точке внутри ванной каждая крохотная частичка воды движется с определённой скоростью, то есть обладает импульсом, силой (эту силу можно даже измерить и написать «в клеточке» на бумажке). Снаружи мы этого не видим, но брошенный в ванну мячик под действием множества таких сил начинает двигаться!

Но... Почему мы назвали этот пример «грубым»? Потому что – вы сами прекрасно это понимаете! – мячик движется под действием потока воды, в общем случае – какого-то вещества. Если мы вместе с мячиком и пластиковой бутылкой вдруг перенесёмся в космическое пространство (где нет ни воды, ни воздуха, где царит абсолютная пустота, то есть вакуум), то «погонять» мячик у нас уже не выйдет – сколько мы ни будем сжимать-разжимать бутылку, игрушка даже с места не сдвинется. Потому что вещества вокруг нет!

А вот настоящее физическое поле – дело другое, ему вещество совершенно не требуется! Скажем, магнитное поле. Самый обыкновенный магнитик для холодильника будет прекрасно работать и в воде, и в воздухе, и в вакууме космоса! Потому что магнитному полю никакое вещество, никакое «рабочее тело» не требуется. Как такое может быть, как можно действовать «сквозь абсолютное ничто» – об этом немного погодя, хорошо?

Итак, магнитное поле – его нельзя увидеть, нельзя услышать, невозможно потрогать или понюхать. Тем не менее, оно есть, оно реально, оно обладает силой! Достаточно поднести к магниту гвоздь, ключ или другой металлический предмет – и вы сразу же почувствуете ту самую силу. А мощный магнит вообще может вырвать металлический предмет у человека из рук или даже поднять настоящий автомобиль!

Проведём простой классический опыт, который много раз был описан в учебниках: насыплем на бумажный лист горсть железных опилок и поднесём с другой стороны магнит. Опилки тут же «нарисуют картинку», вытянутся в тонкие линии – то есть соберутся вдоль силовых линий магнитного поля.

Силовые линии магнитного поля видны благодаря железным опилкам

Силовые линии магнитного поля видны благодаря железным опилкам

Мы не можем увидеть само магнитное поле, но можем видеть направление его силы, его воображаемые стрелочки-векторы. Так что магнитное поле – да, абсолютно правильно, это векторное поле, если вы уже сами об этом догадались, то просто молодцы!

Как устроен атом?

Когда я пошёл в младшую школу, на рукаве моей формы был шеврон – красный, с раскрытой книгой и солнышком. А когда перешёл из младшей в среднюю, шевроны у нас стали другими – синими, а на фоне солнышка появился какой-то странный «цветочек». Учительница быстро объяснила нам, что это никакой не цветочек, а атом – в центре атомное ядро, вокруг которого по орбитам летают электроны.

Шевроны (нарукавные нашивки) старой школьной формы

Шевроны (нарукавные нашивки) старой школьной формы

Между прочим, во многих книгах так атомы изображают до сих пор – с шариками-электронами, которые вращаются вокруг ядра по орбитам, в точности как планеты вокруг Солнца.

Это не очень правильная картинка (с точки зрения современной науки), но зато простая, понятная и наглядная, так что мы воспользуемся именно ей. Итак, каждый атом содержит центральное ядро, вокруг которого летают маленькие отрицательные электроны. Самый простой атом – это атом водорода: у него всего лишь один отрицательный («-») электрон, и в ядре всего лишь один положительный («+») протон.

Модель атома водорода

Модель атома водорода

Глядя на эту картинку, физики уже давно задались вопросом: а какая же сила заставляет электрон никуда не улетать, а вращаться вокруг протона? Земля вращается вокруг Солнца благодаря притяжению, гравитации. Может быть, и электрон тоже притягивается к протону гравитацией? Расчёты сразу же показали – нет, этого не может быть. Значит, тут работает какая-то другая сила. А какая?

Нетрудно сообразить – это сила магнитная, точнее, электромагнитная! В магните «минус» всегда притягивается к «плюсу», верно? Вот и «минусовый» (то есть отрицательно заряженный) электрон точно так же притягивается к «плюсовому» (положительно заряженному) протону.

Та же самая модель атома водорода

Та же самая модель атома водорода

А это означает, что между электроном и протоном, то есть ядром атома, существует электромагнитное поле. С точки зрения школьной, то есть классической, физики электромагнитное поле ни в каком вещественном «носителе» не нуждается – оно просто существует, и баста! Однако, как мы уже говорили, с точки зрения «другой» физики, то есть квантовой, «всё всегда не так».

В квантовой физике для того, чтобы существовало поле, обязательно нужна некая элементарная частица, которую учёные называют калибровочный бозон... А расчёты показали, что калибровочный бозон электромагнитного поля внутри атома физикам давно известен – это уже упоминавшийся нами квант электромагнитного излучения, «частица света», то есть фотон!

Необыкновенный настольный теннис

С точки зрения расчётов и формул квантовой физики электрон «привязан» к ядру потому, что испускает фотон, который летит к протону и поглощается. Затем протон, в свою очередь, испускает фотон, который летит к электрону и тоже поглощается. Если бы этого фотона не существовало, то атом бы развалился, рассыпался на составные части.

Это как будто игра двух детей в настольный теннис – играть в эту игру можно только если есть мячик. Без мячика в теннис не поиграешь... В смысле, если протон и электрон не будут постоянно «играть в теннис» фотоном, то не будет и атома...

Но – и тут многие учёные схватились за головы! – при этом нарушается чуть ли не самый главный закон физики, а именно закон сохранения энергии. С точки зрения этого закона фотон не может испуститься «сам по себе», для этого нужна энергия извне, «толчок», «пинок». А никакого поступления энергии снаружи нет. А атом водорода спокойно себе существует.

В итоге физики пришли вот к какому выводу: протон и электрон обмениваются фотоном с немыслимой скоростью. Всего за одну секунду «мячик»-фотон перелетает от одного «игрока» к другому триллион миллиардов раз (цифрами: 1 000 000 000 000 000 000 000).

И вот в масштабах такого микроскопически малого времени начинают изо всех сил работать законы квантовой механики – в таких случаях закон сохранения... не работает! Если быть совсем-совсем точным, то работает, но уже «немножко не так», «с ошибками». Результатом этих «ошибок» и является рождение «из ничего» фотона. Физикам эта особенность показалась настолько примечательной, что такие фотоны (и вообще такие частицы) стали называть виртуальными.

Что такое «виртуальный»?

Слово «виртуальный» вам наверняка знакомо. Изначально слово «виртуальный» означало «действующий», «сильный», «способный произвести эффект», оно происходит от латинского слова «вир» – то есть «мужчина». Но уже в XV веке это слово приобрело другой оттенок – слово «виртуальный» стало обозначать «нечто, производящее какой-то эффект, но при этом не существующее в действительности».

Физики пользуются словом «виртуальный» уже почти 100 лет, то есть с 1924 года. Внутри атома водорода происходит постоянный обмен виртуальными фотонами – именно благодаря этому существует электромагнитное поле, и электрон «не убегает» от атомного ядра...

Пустота превращается... в квантовую пустоту!

Но если такие виртуальные частицы существуют внутри атома, – рассудили учёные, – то почему бы им не существовать и вообще везде? Ведь тогда получается, что тот самый вакуум является «абсолютной пустотой» только с точки зрения классической физики. А с точки зрения квантовой он совсем не пуст! В каждой его точке постоянно рождаются пары виртуальных частиц и античастиц – например, электрон и позитрон.

Эта пара частиц рождается «из ничего», какое-то время «живёт», а затем сталкивается друг с другом и исчезает – аннигилирует! – «в никуда». Без выделения энергии в окружающую среду. Этот совершенно невообразимый бурлящий «коктейль» из виртуальных частиц назвали квантовым вакуумом.

Рождение и аннигиляция виртуальной пары частиц в квантовом вакууме

Рождение и аннигиляция виртуальной пары частиц в квантовом вакууме

Квантовый вакуум можно сравнить со спальней в детском лагере. Тихий час, детишки из младшего отряда мирно спят, закрыв глазки и укрывшись одеялками; тут вожатую срочно вызывают к начальнику, она уходит... Немедленно начинается жуткий тарарам, беготня, визг! Кто-то прыгает на матрасе, как на батуте, кто-то дерётся подушками, кто-то, завернувшись в простыню, изображает привидение. Но вот на тропинке появилась вожатая. «Вожатка идёт!!!» – раздаётся клич, и тут же дети разбегаются по кроватям, накрываются одеялами и закрывают глаза. Вернувшаяся вожатая чуть не плачет от умиления – какие же у неё в отряде примерные детки.

Вот и квантовый вакуум – казалось бы, абсолютная пустота. В которой ничего нет. Но на самом деле там постоянный кавардак, и в каждой точке триллион миллиардов раз в секунду рождаются и аннигилируют пары виртуальных частиц! Учёные назвали этот механизм флуктуациями квантового вакуума или просто квантовыми флуктуациями.

(Слово «флуктуация» тоже латинское, и означает «колебание, отклонение, волнообразное движение».)

«Они настоящие!!!»

Сперва физики считали, что квантовый вакуум, квантовые флуктуации и виртуальные частицы – это чистой воды выдумка, игра ума, просто удобная математическая модель для вычислений. Что в реальности виртуальных частиц не существует, что виртуальный фотон или электрон никогда не сможет превратиться в настоящий, проявить реальное наблюдаемое со стороны действие. Но в 1948 году голландский физик Хендрик Казимир сделал очень важное открытие.

Если в вакууме разместить две отполированные параллельные пластины – причём очень близко – тогда внутри пространства между ними квантовых флуктуаций будет происходить меньше, чем снаружи. И тогда «из ничего», «из вакуума», образуется сила, которая будет притягивать пластины друг к другу! Учёные обрадовались – у них появилась возможность произвести критический эксперимент, то есть понять, являются ли виртуальные частицы чисто виртуальными «формулами на бумажке», или же они всё-таки реальны?

В 1958 году опыт был поставлен. Эффект Казимира действительно существовал! Виртуальные частицы оказались реальностью! Они были настоящими!!! Казавшийся абсолютно пустым вакуум («ничто») оказался буквально «под завязку» нашпигован энергией!

Три синих озера малинового цвета

Но можно ли эту энергию из вакуума каким-то образом «достать», «извлечь»? На помощь пришла астрономия. В 1973 году советские учёные Алексей Старобинский и Яков Зельдович предсказали, что энергию из квантового вакуума могут извлекать особенные звёзды, а именно вращающиеся чёрные дыры!

Идея советских исследователей очень понравилась английскому физику-теоретику Стивену Хокингу – и в 1975 году он снабдил её математическим аппаратом, произвёл расчёты и показал, что «выжимать» вакуум могут любые чёрные дыры (а не только те, которые вращаются). Открытое новое излучение назвали излучением Хокинга.

Стивен Хокинг на обложке журнала "Лучик", № 9, 2021 год

Стивен Хокинг на обложке журнала "Лучик", № 9, 2021 год

Как возникает излучение Хокинга от чёрной дыры? Вы, наверное, читали или слышали, что чёрная дыра – это звезда, гравитационные силы которой настолько огромны, что ничто – даже свет! – не может от этой звезды «убежать». Чёрная дыра потому и называется чёрная – что она реально чёрная, чернее самой чёрной черноты. И вдруг – от такой вот дыры – излучение? Но как?! Этого же не может быть...

Ну да. В обычной физике такого быть не может. Но в квантовой – сколько угодно (в какой по счёту раз мы это повторяем?).

У каждой чёрной дыры существует граница, «рубеж, из-за которого нет возврата», который в физике называется горизонтом событий. Всё, что неосторожно попадает под горизонт событий, безжалостно засасывается колоссальным притяжением чёрной дыры, «попадает в сингулярность».

Но чёрную дыру окружает квантовый вакуум, в котором постоянно происходят флуктуации, то есть рождение пар виртуальных частиц. Как мы уже говорили, существуют эти частицы ничтожно малое время. Время-то ничтожно малое, практически неуловимое – но и движутся наши частицы со скоростью света! Поэтому за то самое ничтожное время могут успеть пролететь весьма солидное расстояние – порядка нескольких сантиметров. А этого, оказывается, вполне достаточно для того, чтобы случилось самое удивительное на свете...

Если пара частиц возникла вблизи горизонта событий, то в движении одна из двух частиц может случайно провалиться под горизонт. А вторая – остаться над горизонтом. Тогда первую частицу «засосёт в сингулярность», а вторая полетит в окружающее пространство! И с точки зрения стороннего наблюдателя это будет выглядеть, как рождение чёрной дырой частицы.

А поскольку виртуальные пары частиц в квантовом вакууме рождаются постоянно (повторим: триллион миллиардов раз в секунду), то в итоге получается самое настоящее излучение! У которого есть температура!

Расчёты показывают, что чем массивнее чёрная дыра – тем холоднее её излучение Хокинга. Скажем, чёрная дыра массой в шесть масс Солнца будет «нагреваться» до температуры всего лишь в одну стомиллионную долю градуса. Но если чёрная дыра будет меньшей массы?

Оказывается, чёрная дыра массой в два миллиона раз легче массы нашей Земли из-за излучения Хокинга приобрела бы температуру около 7200 градусов, то есть чёрная дыра была бы раскалённой добела!

«Этого не может быть потому что этого не может быть никогда» (как писал помещик Семи-Булатов в рассказе А.П. Чехова «Письмо к учёному соседу»), однако, друзья мои, это квантовая физика.

И чёрная дыра ослепительно-белого цвета, чёрная дыра ярче Солнца, «три синих-синих озера малинового цвета» – да пожалуйста, сколько хотите. Более того, в процессе излучения такая «мини-чёрная дыра» теряет массу, «испаряется» всё быстрее и быстрее, и, в конце концов, взрывается, выбрасывая энергию, сравнимую со взрывом примерно 1 миллиона водородных бомб!

Кстати, взрыв в 1 миллион водородных бомб (мощностью, скажем, в 1 мегатонну каждая) – это звучит страшно и пугающе... для Земли и людей. А вот для космоса такой взрыв – это так, «мыльный пузырь лопнул», пустячок, имейте в виду.

Полный бензобак пустоты, пожалуйста!

Тем не менее, взрыв – это выделение энергии. А что, если эту энергию получится «обуздать», скажем, как у людей получилось с атомной энергией? Во всяком случае, теоретически создать «чёрно-дырную электростанцию», генератор электричества или даже ракетный двигатель, работающий на «микро чёрных дырах», вполне реально. И уже во многих фантастических рассказах и видеоиграх в том или ином виде можно встретить «сингулярный реактор», «генератор сингулярности», который как раз извлекает «скрытую энергию вакуума» из чёрных дыр сверхмалой массы. Фантастика? Конечно. Однако в науке бывает и так, что рано или поздно фантастика превращается в реальность.

Сколько весит пустота, и сколько энергии в нигде?

Напоследок – страшная тайна и настоящая научная загадка. Многие думают, что наукой раскрыты уже все-все-все тайны природы, что «все важные открытия уже сделаны», и осталось только «уточнить некоторые детали». Так вот, это не так. И одна из самых «кричащих» загадок современной науки – это количество энергии, скрытой внутри вакуума.

Квантовый вакуум содержит энергию – это, надеемся, вы уже поняли. Но сколько именно её внутри?

С одной стороны, энергию в вакууме можно оценить по астрономическим наблюдениям – и они дают значение примерно в 1 джоуль на кубический километр. Подставим это значение в самую знаменитую формулу Эйнштейна (да-да, та самая «е равно эм цэ квадрат»), и получим эквивалентную плотность вакуума: она равняется примерно 1.1 килограмма на 1 миллиард кубических километров.

Вы можете усмехнуться – мало! Вот и нет. Для масштабов космоса это очень большая цифра! Скажем, куб вакуума со стороной, равной расстоянию от Земли до Луны, при такой ничтожной плотности будет весить... примерно 60 тонн! Вот мы и «взвесили пустоту».

И снова загадки...

Но вот в чём загвоздка. Дело в том, что количество энергии вакуума можно посчитать другим путём, теоретически, по обычным формулам квантовой физики из учебника... И вот тут у нас начинается, как говорил капитан Врунгель, «непоправимый скандал»: по формулам это значение оказывается совершенно другим – порядка 10 в 113-й степени джоулей на 1 кубический метр. То есть значение, которое предсказывает теория, и значение, которое наблюдается на практике (в природе), отличаются в...

триллион триллионов триллионов триллионов триллионов триллионов триллионов триллионов триллионов триллионов раз!

Это число, у которого впереди единица, а за ней – сто двадцать нулей. Ничего себе ошибочка! Вот это погрешность! Проблема эта называется «проблемой космологической постоянной», и это одна из самых болезненных нерешённых проблем современной физики. Настоящая жгучая тайна! И какие открытия нам и вообще мировой науке обещает решение этой загадки – трудно даже вообразить. Не желаете ли заняться?

Читайте также:

Как возникла квантовая физика и для чего она нужна?

  • Полистать журнал "Лучик" можно здесь

  • Подписаться с доставкой в почтовый ящик – на сайте Почты России

  • Купить – на Wldberries

  • Скачать несколько номеров бесплатно – здесь

Показать полностью 14
[моё] Физика Космос Астрофизика Научпоп Образование Наука Детская литература Детский журнал Длиннопост
81
Посты не найдены
О нас
О Пикабу Контакты Реклама Сообщить об ошибке Сообщить о нарушении законодательства Отзывы и предложения Новости Пикабу Мобильное приложение RSS
Информация
Помощь Кодекс Пикабу Команда Пикабу Конфиденциальность Правила соцсети О рекомендациях О компании
Наши проекты
Блоги Работа Промокоды Игры Курсы
Партнёры
Промокоды Биг Гик Промокоды Lamoda Промокоды Мвидео Промокоды Яндекс Маркет Промокоды Пятерочка Промокоды Aroma Butik Промокоды Яндекс Путешествия Промокоды Яндекс Еда Постила Футбол сегодня
На информационном ресурсе Pikabu.ru применяются рекомендательные технологии