Гравитационные волны: ключ к открытию новых измерений?

15 277 просмотров
Об авторе

Если мы хотим найти дополнительные измерения в нашей Вселенной, то есть то, о существовании чего нам пытается объяснить так называемая Теория струн, то нам следует обратить наше внимание на гравитационные волны. Потому что именно они могут являться ключом к их открытию, говорят физики.

Именно так можно кратко описать идею новой гипотезы, которая пытается найти ответ на нерешенную загадку физики: почему гравитация по факту оказывается слабее, чем другие фундаментальные силы нашей Вселенной? Согласно новой гипотезе, «утечка» гравитации ведет как раз в иные измерения, которые нам еще только предстоит обнаружить.

«Вероятность существования других измерений обсуждается уже довольно давно и с совершенно разных точек зрения», — говорит Эмильян Дудас из Политехнической школы в Париже.

«Гравитационные волны, в свою очередь, могут стать ключом к открытию этих дополнительных измерений».

Сейчас широко принимаемой является идея о четырех измерениях — трех пространственных (длина, ширина, высота) и одного временного (времени). Однако наши знания о том, как ведет себя материя на самых малых масштабах, содержат множество пробелов, заполнить которые могли бы дополнительные шесть измерений. Так считает Теория струн, согласно которой все во Вселенной можно было бы гораздо проще понять и объяснить, если бы мы согласились с идеей о существовании 10 измерений. Кроме того, Теория струн рассматривается в качестве наиболее вероятного способа наконец заполнить пробелы между классической и квантовой физиками, став основой для будущей теории квантовой гравитации.

Согласно данной теории, мельчайшие частицы материи, которые мы способны засечь, кварки, на самом деле могут состоять из еще более мелких частиц – одномерных волокон энергии, своим поведением напоминающих вибрирующие струны. Эти «струны» очень интересуют ученых по одной простой причине. Есть мнение, что они смогут сделать то, что не в состоянии сделать наша современная физика, а именно: точно описать все известные нам наиболее фундаментальные силы, включая гравитацию, электромагнетизм и ядерные силы. Они также способны помочь нам понять, почему Вселенная по-прежнему расширяется. Однако основная (и, пожалуй, единственная существенная) проблема заключается в том, что для своего математического обоснования они (струны) требуют наличия как минимум 10 измерений. И беда в том, что мы пока не приблизились даже к тому, чтобы открыть одно-единственное дополнительное.

Тем не менее физики Густаво Лусена-Гомез и Дэвид Андриот из Института физики Макса Планка в Германии убеждены, что надежда на открытие этих дополнительных измерений у нас есть. И этой надеждой являются гравитационные волны, давным-давно предсказанные великим Эйнштейном и только совсем недавно подтвержденные современными учеными.

Гравитационные волны стали одной из самых горячо обсуждаемых тем прошлого года, когда физики из LIGO – двух гигантских обсерваторий, расположенных в американских штатах Луизиана и Калифорния, – объявили о том, что впервые обнаружили прямые доказательства существования так называемой ряби пространства-времени, которую около 100 лет назад предсказал Эйнштейн. Эти волны путешествуют через пространство-время со скоростью света и появляются в результате одних из самых катастрофических событий во Вселенной, таких как слияние черных дыр или взрывы звезд. Они способны проходить и тем самым влиять на все известные нам измерения во Вселенной и, скорее всего, даже на те, которые мы пока не способны обнаружить.

«Если во Вселенной имеются дополнительные измерения, то логично было бы предположить, что гравитационные волны будут существовать во всех этих измерениях», — комментирует Гомез.

Гомез и Андриот вывели математическую модель, описывающую предполагаемые эффекты воздействия гравитационных волн на измерения, и определили два ключевых фактора. Во-первых, по мнению исследователей, дополнительные измерения могут проявить себя благодаря высокочастотным гравитационным волнам. Во-вторых, в разных измерениях гравитационные волны должны по-разному влиять на растяжение «ткани» Вселенной.

По мнению исследователей, в первом случае для обнаружения потребовалось бы наличие оборудования, в тысячи раз более чувствительного, чем у той же LIGO.

«Нам еще не встречались астрофизические процессы, создающие гравитационные волны с частотой гораздо выше 1000 Гц, поэтому, при наличии соответствующего сверхмощного и чувствительного детектора, мы бы сразу поняли, свидетелем чего мы являемся. Определение частот такого уровня могло бы намекать на открытие новой физики».

А второй случай потребует от физиков изучения аномальных изменений во влиянии на пространство-время «обычных гравитационных волн» (то есть тех, которые мы можем определить уже сейчас) и тех, которые имелись бы у гравитационных волн из других измерений.

«Деформация пространства-времени была бы представлена в определенном, отличительном от всего остального виде», — сообщают ученые.

Научный обозреватель Newsweek Ханна Осборн более оптимистично смотрит на возможность обнаружения дополнительных измерений за счет их влияния на гравитационные волны. По ее мнению, потребуется детектор с уровнем чувствительности сразу трех лабораторий LIGO, работающих как единое целое. Осборн считает, что «такие технологии станут доступны уже в ближайшем будущем».

Существование других измерений может быть тем самым ответом современной физики, который так давно и настойчиво ищут ученые. Другие измерения могли бы привести к созданию единой теории о Вселенной, которая примиряла бы теорию квантового поля с общими принципами относительности.

Мнение о вероятности существования дополнительных измерений разделяют множество ученых. Например, физик-теоретик Бобби Ачария из Королевского колледжа Лондона считает, что Вселенная гораздо сложнее, чем кажется на первый взгляд, и скрываться в ней может все что угодно. Он верит в дополнительные измерения, но прекрасно понимает, что нынешний уровень технологий не позволяет их обнаружить.

«Для создания и перераспределения гравитационных волн в другие измерения вам потребуется наличие колоссального объема энергии. Даже если вам удастся создать волны, которые просочатся в другие измерения, масштаб будет настолько мал, что частота гравитационных волн в этом случае будет очень высокой, гораздо выше нынешних возможностей обнаружения детектора гравитационных волн LIGO».

Гравитационные волны: ключ к открытию новых измерений?

Приложение
Hi-News.ru

Новости высоких технологий в приложении для iOS и Android.

22 комментария

  1. Theoryofmind

    Ещё Иван Ефремов писал про "Тамас",- иное измерение, нагваль, если угодно, которым мы, я уверен, научимся технически пользоваться, но оочень нескоро. (отправлено из приложения Hi-News.ru)

  2. VEnergy

    Наконец-то они начали копать в нужном направлении! (отправлено из приложения Hi-News.ru)

  3. SERG__ZV

    Какой х**ни только не выдумают ли шьбы оправдать своё незнание устройства вселенной...

    • deeper

      Лучше строить догадки, теории, пробовать их доказать, ошибаться и параллельно открывать что то новое чем всегда исходить из того что всех тайн вселенной нас не постичь и смирятся с таким положением вещей (отправлено из iOS приложения Hi-News.ru)

      • Editor54

        Это и есть научный подход, со всеми пенделями и печеньками.

        • toge

          2 deeper: тупиковые исследования струн уже затянулись, научный подход требует экспериментальных доказательств, а их не будет согласно самой теории

  4. ereke

    Всех их волнует слава Эйнштейна...

  5. Ce3apyc

    Теория, даже если она на 100% работает, не есть реальное положение вещей, а всего лишь математическая модель, способная предсказать поведение объектов при любом наборе исходных данных. А математическая модель - это удел математиков, а не физиков. А они то, как раз, сейчас отмалчиваются, т.к. тот математический аппарат, который был создан и развит бог знает когда, и на котором строится сейчас вся наша наука и промышленность, для поставленной задачи не пригоден. Так что остается только ждать Эйнштейна в области математики, или инопланетный математический аппарат.

    Да, еще ИИ может сыграть свою роль. Уже сейчас он оптимизирует алгоритмы. Может быть, когда-нибудь, он дойдет и до "базового" алгоритма.

    • bla-3

      Согласен. Грандиозных открытий в физике уже лет 100 как не бывало, одни только дополнения и развитие идей. Ощущение, что человеческий мозг уже уперся в некий предел и понимать мироустройство далее отказывается. Одна надежда на ИИ. :) (отправлено из приложения Hi-News.ru)

  6. Baksov

    Полезли в дебри... Не, ну пусть фантазируют, всё-таки интересно смотреть на весь этот цирк и клоунов, выдумывающих все эти бредовые теории.

  7. amd212

    верит в дополнительные измерения, но прекрасно понимает, что нынешний уровень технологий не позволяет их обнаружить.
    :-)

  8. AMarat

    Теория струн несколько позабытая, но весьма интересная, но, на мой взгляд, достаточно не верная по своим некоторым идеям и выводам. Есть один момент, на который практически все не обращают внимание. Я по образованию больше математик, чем физик.
    В физике давно введено понятие волны, но точно не определено. за примерное объяснение взят пример из реалии - расходящиеся волны на поверхности волны. Математики ввели математическое описание волны и математические операции, которые могут совершаться над этими формулами.
    Одним из понятий волны при ее математическом описании формулой является и наличием функциональной зависимости является понятие непрерывности, то есть по современным понятиям допускаются практически все математические операции. Это достаточно важный момент! По моим расчетам и убеждениям, волна дискретна!
    Рассмотрим ту же воду.
    Она состоит из частиц, между которыми существуют разрывы материи. Таким образом, сама волна, как и ее функции, описывающие ее состояние и видоизменения, дискретна. В принципе, данный логический вывод опровергнуть невозможно и он понятен. И в этом состоит подводный камень алогичности академической физики! Таким образом, вся волновая теория оперирует дискретными физическими явлениями, а значит не все математические операции в этом поле понятий допустимы, а именно операция дифференцирования. В чистой математике рассматриваются функции, имеющие в физическом толкование, которые имеют СХОЖЕСТЬ с физической волной и только всего. А физическая волна не может быть описана современной математикой, используя свойство непрерывности волны.
    Многие, наверняка, думают: а к чему чел это пишет? Да к тому, что понятие волны не должно быть таким, как понимает современная физика и пытается описать математика. это обман, ведущий в тупик! Дискретность волны опровергает все теории волн!
    В школе изучают свойство непрерывности функция, но это чистая математика. А в физике, в мире нет волн, которые были непрерывными по своей структуре.
    Сколько лет современная наука будет неправильно описывать, ставшие уже фактически фундаментальные понятия, я не знаю. Знаю только одно, что это надо менять.
    Этот аспект, в частности, и рассматривается в моей теории в пользу новой теории силового поля на основе силовых линий, гласящая, что между любыми точками вселенной существует взаимодействие, названное мною, силовой линией.
    Гравитационные волны дискретные физические величины, а значит не могут рассматриваться волнами. Вот такой выво.

    • amd212

      Численные методы. дифференцирование дискретных функций
      http://aco.ifmo.ru/el_books/numerical_methods/lectures/glava1.html

      Когда физики моделируют на квантовом уровне классический матан не используется.

      • AMarat

        Цепочка последовательных умозаключений с наличием приближенности в конечном итоге приводит ко лжи. Суть моего умозаключения по волне сводится к тому, что волна имеет дискретную природу. Это самый важный вывод по определению понятия волна. А это в математическом обосновании волновых теорий все очень сильно меняет

        • amd212

          Вот представь себе атом водорода как учат в школе - футбольное поле по центру два арбуза а на дальней трибуне горошина.
          Думаешь между горошиной и арбузом пустота? Дискретность? Ан нет. Там непрерывное электромагнитное поле :-)
          Нет пустоты, нет чистой дискретности, везде кусочно непрерывные дифференцируемые функции :-)

          • AMarat

            Непрерывное электрическое поле??? И кем это установлено??? Это только гипотеза

            • amd212

              Так опровергни :-)

              • AMarat

                Типа того: бог есть или нет

                • PUNCK

                  в Ваших утверждениях есть здравое зерно, но опять же это теория, просто так скать с "другой стороны" и как и все современные теории в данной области подкрепляются исключительно косвенными доказательствами, всё может быть гораздо сложнее, возможно это всё пока за гранью нашего понимания и осмысления, ибо может мы ещё и не можем оперировать пригодными понятиями ни осмыслить их, да и нет их у нас, как пример запутанность, возможно относится и к волне, волна и "прерывна" :-) и непрерывна, если прерывается - значит не волна, а если непрерывна - то волна, а может при одних и техже обстоятельствах она может быть и в одном положении и в другом, и в обоих сразу, и ещё в каких нибудь ста, к которым мы и терминов не подберём

  9. SVN

    насколько помню пустота вокруг атома заполнена ими же -электронами поскольку двигаются они вокруг него с околосветными скоростями скачкообразным образом постоянно меняя энергетические орбиты. С низкоэнергитической орбиты на высокую и тд,можно сказать ,что электроны телепортируются, находясь одновременно в нескольких местах орбит,это срдни трехлопастному вентилятору,между лопастями есть пустота,но включите его и эта пустота будет забита этими лопастями, так же и атом с электронами поэтому то мы и ощущаем предметы на твердость, не электромагнитное поле заполняет пространство меж электронами и атомом а скачащие с субсветовой скоростью сами электроны создавая непроницаемость скажем так этого пространства.

  10. uran

    ОписАть научно-популярным языком количество измерений больше 3.5 ещё никому не удалось, т.к. вокруг этой темы одни только профанации. Куда уж там до бесконечного количества измерений, где всё просто сливается в единый поток. (отправлено из приложения Hi-News.ru)

  11. Sham

    в общем и целом, теория струн отлично описывает всё вокруг. вопрос у меня в другом. а струны эти вибрирующие почему возникают и исчезают постоянно сами по себе? и на какой скорости происходит этот процесс?

Новый комментарий

Для отправки комментария вы должны авторизоваться или зарегистрироваться.