Горячее
Лучшее
Свежее
Подписки
Сообщества
Блоги
Эксперты
0 просмотренных постов скрыто
115

Что такое сингулярность? Загадка бесконечно малой точки во времени и пространстве⁠⁠2

В научной фантастике термин "сингулярность" часто ассоциируется с суперразвитием технологий или искусственным интеллектом. Однако в физике это понятие гораздо глубже — это точка, в которой привычные законы природы перестают работать. Давайте разберёмся, что это значит.

Сингулярность в астрофизике

Когда мы говорим о сингулярности, в первую очередь вспоминаем чёрные дыры. Согласно Общей теории относительности Эйнштейна, сингулярность — это точка в пространстве-времени, где плотность материи становится бесконечно высокой, а объём бесконечно малым. В центре чёрной дыры сила гравитации столь велика, что даже свет не может выбраться наружу.

Представьте: Всё, что падает в чёрную дыру, сжимается до нуля. Законы физики, которые мы знаем, больше не применимы. Пространство и время там буквально "ломаются".

Сингулярность в начале Вселенной

Ещё один пример сингулярности — начальная точка Большого взрыва. Примерно 13,8 миллиардов лет назад вся материя и энергия Вселенной были сосредоточены в одной точке бесконечно малых размеров. Это состояние называют "гравитационной сингулярностью".

В связи с этим, возникают вопросы: Как возникла сингулярность Большого взрыва? Почему из неё появилась Вселенная?

Эти вопросы остаются одними из самых сложных в современной космологии.

Почему сингулярность загадочна?

Проблема сингулярностей в том, что они приводят к бесконечным значениям, а наука не любит бесконечностей. Наши теории, такие как Общая теория относительности и Квантовая механика, пока не могут объяснить, что происходит внутри сингулярности.

Попытки объяснить

— Квантовая гравитация: учёные пытаются объединить квантовую механику и общую теорию относительности, чтобы понять, как работают законы природы на экстремально малых масштабах.

— Теория струн: предполагает, что на субатомных уровнях частицы — это крошечные "струны", а не точки. Это может объяснить, почему сингулярность возникает.

— Петлевая квантовая гравитация: считает, что пространство-время состоит из квантовых "ячей". Если так, то сингулярность может быть не точкой, а переходом к другим состояниям.

Литература и ссылки

— Роджер Пенроуз. "О природе пространства и времени"

— Стивен Хокинг. "Краткая история времени"

— Научные статьи о сингулярностях в Astrophysical Journal

Что думаете о природе сингулярности? Возможно ли, что однажды мы поймём, что находится за этой гранью?

Показать полностью 3
[моё] Черная дыра Космос Сингулярность Большой взрыв Гравитация Пространство и время Квантовая механика Теория относительности Вселенная Теория струн Квантовая гравитация Астрофизика Научпоп Физика Длиннопост
110
9

Вселенная Десяти Измерений: На что Могут Быть Похожи Дополнительные Измерения⁠⁠

Теория струн утверждает, что Вселенная существует в десяти измерениях, но шесть из них мы не способны воспринять. Погружаемся в фантастический мир измерений и раскрываем тайны Вселенной! 🌌 В этом видео мы исследуем, как наше восприятие ограничено тремя измерениями, с вводом времени как четвёртого измерения. Узнайте о теории струн, предлагающей шесть дополнительных измерений, которые определяют нашу реальность. Сравнивая канатоходца и муравья, мы иллюстрируем различное восприятие измерений и знакомим вас с концепцией пятого и шестого измерений. Откройте для себя множественные вселенные и как время может стать податливым в седьмом измерении. Узнайте о теоретических физических законах восьмого и девятого измерений и как десятое измерение существует как вершина всех возможных реальностей.

Показать полностью
[моё] Космос Вселенная Галактика Астрономия Планета Астрофизика Звезды Планета Земля Наука Млечный путь Время Измерения Теория струн Квантовая физика Астрофото Научпоп Пространство и время Звездное небо Видео YouTube
5
4

Что если наша Вселенная Бесконечно Перерождается после Каждого Большого Взрыва?⁠⁠

[моё] Космос Вселенная Галактика Астрономия Наука Астрофизика Научпоп Теория большого взрыва Теория струн Реликтовое излучение Физика Планета NASA Пространство и время Млечный путь Видео YouTube
0
28

Что было до Большого взрыва?⁠⁠

В интернете существует множество статей с подобным названием. К сожалению, в большинстве из них ответ на поставленный вопрос так и не дается. Часто все ограничивается такими выводами как: "до Большого взрыва ничего не было" или "вопрос не корректен, так как до Большого взрыва не было времени". Между тем, если подняться чуть выше привычного восприятия и углубиться в науку, то ответ на этот сложнейший вопрос все-таки можно найти!

Вопрос корректен!

Говорить, что раз не было времени, то и сам вопрос о том, что было "до" некорректен значит просто напросто уходить от проблемы. Раз времени не было, то как оно появилось? Как нулевой, неподвижный момент вдруг пришел в движение? Как же вдруг запустилось время? Наша задача - попытаться понять это хотя бы примерно, в общих чертах.

Теория струн и Большой взрыв

Ответ на данный вопрос о том что было до Большого взрыва может дать теория струн. Главная задача теории струн - понять как Вселенная устроена и функционирует сейчас. Но понять это невозможно без соприкосновения с вопросом о том, что было изначально и как все началось. Поэтому, теория струн, волей неволей, касается и проблемы изначального состояния Вселенной.

Скажем вкратце, в чем заключаются основные постулаты теории струн, необходимые для понимания состояния Вселенной "до".

"Струны" лежат в основе нашего мироздания

"Струны" лежат в основе нашего мироздания

Согласно теории струн, наша Вселенная имеет не три привычных нам пространственных измерения, а 10 и одно временное. Но так как пространство и время взаимосвязаны, то Вселенная - это единый 11-мерный пространственно-временной континуум.

Мы видим лишь три измерения, потому что остальные "скручены" до невероятно малых размеров. Представьте себе лист бумаги А-4: он довольно широкий и длинный, но вот его высота равна всего лишь миллиметру, поэтому он такой тонкий. Т.е. лист бумаги имеет продолговатые два измерения и очень маленькое третье - высоту. Так и вся Вселенная - три ее измерения довольно большие, остальные - 7 спрятаны. 11 измерение - время, ощущается нами как движение лишь в одну сторону - вперед, поэтому его тоже можно считать "скрученным" измерением.

Ответ на главный вопрос

Так и что же нам дает теория струн для понимания изначального состояния Вселенной?

Один из самых ярких популяризаторов теории струн и науки вообще, американский физик японского происхождения М. Каку в своей книге "Гиперпространство" писал, что вероятнее всего, до Большого взрыва все измерения были равноправны. Т.е. все 11 измерений были в равной степени "широки" как и привычные нам 3. Вселенная представляла собой весьма гармоничное, пустотное 11-мерное пространство, равно протяженные во все 11 направлений. Затем произошло то, что находится пока за пределами человеческого понимания, и ткань пространства-времени разорвалась и деформировалась, в результате чего и начался известный нам Большой взрыв, три измерения остались довольно большими, еще 7 измерений скрутились до мельчайших размеров и одно (время) оказалось доступным для восприятия лишь как движение "вперед".

Мичиу Каку - выдающийся современный физик и популяризатор наук

Мичиу Каку - выдающийся современный физик и популяризатор наук

Разрывы в ткани пространства - это вполне обычные и понятные явление в рамках теории струн. Но что именно вызвало этот первоначальный и самый глобальный разрыв пространственно-временного континуума - пока неизвестно. Но наука не дремлет и с каждым днем все ближе приближается к ответу на многие вопросы, казавшиеся ранее загадочными.

Мой научно-философский проект

Показать полностью 2
[моё] Физика Научпоп Теория струн Ученые Наука Длиннопост
48
4

Эудженио Калаби R.I.P⁠⁠

Эудженио Калаби R.I.P

В математике гипотеза Калаби была гипотезой о существовании некоторых «хороших» римановых метрик на некоторых комплексных многообразиях. Описано Эудженио Калаби (1954 , 1957 ) и математически доказано Шинг-Тунг Яу (Медаль Филдса в 1982).

Гипотеза Калаби утверждает, что начиная со случая одного комплексного измерения (и двух вещественных), исходя из общей топологии и формы, где средняя кривизна равна нулю, можно найти метрику или геометрию, где кривизна везде равна нулю. Для случая высоких размерностей гипотеза Калаби конкретно указывает на кривизну Риччи (которая совпадает с гауссовой кривизной для двух вещественных измерений, но отличается от нее, если размерность выше двух), а условие равенства нулю средней кривизны Риччи заменяется условием обращения в нуль первого класса Черна. Калаби утверждал, что если топологическое условие обращения в нуль первого класса Черна выполняется, то должна существовать кэлерова метрика с нулевой кривизной Риччи. Таким образом, весьма широкое и размытое утверждение заменялось гораздо более узким и строгим — и именно поэтому большинство математиков сочли это довольно неожиданным.

Принято было считать, что никто никогда не сможет записать точное решение гипотезы Калаби за исключением разве что нескольких частных случаев. Если это предположение было правильным — что и было впоследствии доказано, — то ситуация становилась безнадежной, и тогда утверждение Калаби можно охарактеризовать как «слишком хорошее, чтобы быть правдой».

Можно провести следующую аналогию с теорией чисел. Хотя существует множество чисел, записать которые на бумаге не составляет ни малейшего труда, существует гораздо более обширный класс чисел, которые мы никогда не сможем записать в явном виде. Эти числа, называемые трансцендентными, включают в свое множество, например, e (2,718…) и π (3,1415…), запись которых даже с триллионом знаков после запятой все равно не будет полной. С технической точки зрения это происходит потому, что такие числа нельзя получить путем алгебраических преобразований и они не являются корнями полинома с рациональными коэффициентами. Ввести их можно только при помощи определенных правил, это означает, что мы можем дать сколь угодно точное и обширное их описание, но никогда — дословное.

Показать полностью 1
[моё] Теория струн Теоретическая физика Вселенная Топология
0
Посты не найдены