Квантовая физика двинулась в направлении Большого Взрыва

4 Сентября 2013 в 13:00, Илья Хель 3 458 просмотров 13

Кирпичики пространства

Современная физика не может описать, что произошло во время Большого Взрыва. Не говоря уж о том, что было до него. Квантовая теория и теория относительности не могут описать, что происходило в этом бесконечно плотном и бесконечно горячем первичном состоянии Вселенной. Только всеобъемлющая теория квантовой гравитации, которая объединяет два этих фундаментальных основания физической теории, может подсказать, с чего все началось.

Ученые из Института гравитационной физики Макса Планка сделали важное открытие в этой области. Согласно их теории, пространство состоит из крошечных «строительных блоков». Взяв это за отправную точку, ученые пришли к одному из самых фундаментальных космологических уравнений — уравнению Фридмана, которое описывает вселенную. Это наводит на мысль, что квантовая механика и теория относительности действительно могут быть объединены.

В течение почти века две крупнейших теории физики сосуществовали, но вступали в противоречие: в то время как общая теория относительности Эйнштейна описывает гравитацию, а значит и мир в целом, квантовая физика описывает мир атомов и элементарных частиц. Обе теории отлично работают в пределах ими самими очерченных границ, но ломаются в экстремальных пунктах, на очень малых дистанциях (длина Планка). Пространство и время, получается, не имеют значения в черных дырах и во время Большого Взрыва в первую очередь.

Даниэль Орити из Института Альберта Эйнштейна использует жидкость, чтобы проиллюстрировать эту ситуацию:

«Мы можем описать поведение текущей воды старой проверенной теорией гидродинамики. Но если мы будем сужаться до атомарных размеров, она перестанет работать. Нам понадобится квантовая физика», — подобно тому, как жидкость состоит из атомов, Орити считает, что и пространство должно быть построено из крошечных атомов пространства, а новая теория, которая должна описать их — квантовая гравитация.

Не удивительно — ранее мы писали, что термодинамика не работает на квантовых масштабах.

Непрерывное пространство разбивается на элементарные ячейки

Согласно эйнштейновской теории относительности, пространство представляет собой континуум. Орити разбивает это пространство на ячейки и применяет принципы квантовой физики к ним, к пространству и к теории относительности, описывающей его. Идея унификации именно в этом.

Фундаментальная проблема всех подходов к квантовой гравитации состоит в преодолении огромных масштабов от атомов пространства до измерений вселенной. Но здесь Орити и его коллеги Лоренцо Синдони и Стивен Жиден справились. Их подход заключается в так называемой теории группового поля. Он тесно связан с петлевой квантовой гравитацией, теорией которой занимались ученые.

Теперь перед ними лежит задача описать пространство вселенной в элементарных ячейках. Но как гидродинамику текущей воды можно применить к теории атомов?

Эта крайне сложная математическая задача привела к неожиданному успеху.

«Исходя из особых предположений, пространство состоит из строительных блоков и эволюционирует, как расширяющаяся вселенная», — объясняет Орити. — «Впервые нам удалось вывести уравнение Фридмана непосредственно из нашей полной теории структуры пространства».

Это фундаментальное уравнение, описывающее расширяющуюся вселенную, было разработано русским математиком Александром Фридманом в 1920-х годах на базе общей теории относительности. Ученые преуспели в сокращении разрыва между микромиром и макромиром, а значит и между квантмехом и ОТО: они показали, что пространство возникает как конденсат этих элементарных ячеек и эволюционирует во вселенную, которая чрезвычайно похожа на нашу.

Квантовая гравитация сможет ответить на вопросы относительно Большого Взрыва

Орити и его коллеги видят себя в начале трудного, но перспективного пути. В настоящее время их решение справедливо только для однородной Вселенной, но наш реальный мир является куда более сложным. Он содержит неоднородности, такие как планеты, звезды и галактики. Физики в настоящее время работают над включением их в свою теорию.

И они нацелились на очень серьезные вещи. С одной стороны, они хотят исследовать вопрос возможности описания пространства во время Большого Взрыва. Несколько лет назад Мартин Боховальд обнаружил, что в рамках упрощенной версии петлевой квантовой гравитации возможно проследить эволюцию пространства и времени обратно до Большого Взрыва. Эту теорию взяли на вооружение Орити и коллеги ученого.

Если все будет успешно, исследователи попытаются объяснить предполагаемое инфляционное расширение Вселенной сразу после Большого Взрыва, а также природу таинственной темной энергии, которая заставляет Вселенную расширяться с возрастающей скоростью.

Все ученые сходятся в одном: понять эволюцию Вселенной станет по-настоящему возможным только когда будет разработана теория квантовой гравитации. Но ее ищут более ста лет.

Квантовая физика двинулась в направлении Большого Взрыва

Приложение
Hi-News.ru

Новости высоких технологий в приложении для iOS и Android.

13 комментариев

  1. Will Rock

    НЕ было никакого взрыва!

    • MAKC

      У Вас есть собственная теория на сей счет, прошу поделиться, не стесняйтесь.

    • Artem_dc

      Я согласен с тем что не было большого взрыва, так же как и нет чёрных дыр. Вы просите доказательства а у самих доказательств о том что был нет!

      • MAKC

        Черные дыры вообще глупо отрицать, а про большой взрыв я ничего сказать не могу,не знаю был или нет. Но, оскорблять автора не на чем не основываясь, и не предоставляя никаких доказательств, что автор не прав, по меньшей мере не этично.

  2. skywalker

    Ничего не понял из написанного в статье, но ооочень интересно!!

  3. Kutcher

    Хель отлично преподносит информацию для визуалов и кинестетиков, а вот дискреты мучаются)

  4. Archer

    Нынешние"физики" не являются продолжателями той естественно-физической, классической науки. Той науки, когда эксперимент рождал теорию или опровергал ее. Сейчас весь теоретический базис физиков строится на математическом аппарате. Но, сам по себе математический аппарат, все формулы и уравнения должны подтверждают реальные физические процессы, а не мифические идеи. Ибо математика позволяет обосновать любую идею, даже совершенно оторванную от реальности. Что касается микроблоков пространства то эти микро-блоки называются Эфир. Почитайте или посмотрите на ютубе эфиродинамику Ацюковского. Там прекрасно описаны эти микроблоки, даны их параметры и свойства.

    • PRO-EVA

      Уважаемый Стрелец ностальгирует о периоде классической физики: "Той науки, когда эксперимент рождал теорию или опровергал ее". Он дистанционируется от математизации науки, упрекая её в идеализации не физпроцессов, а "мифических идей". Но давайте будем смотреть правде в глаза. "Эксперимент рождал теорию"... А до эксперимента, что было? Мысль, предположение, предтеория, через которые ПРОЯВЛЯЛСЯ эксперимент или формировался под них. Феноменологическая физика тоже облекалась в математические формулы (и это был тот уровень развития человека, науки и физической абстракции, выраженной через ту математику). Хочу отметить общую закономерность постижения Мира человеком: от общего к частному (анализ), а затем от частного к общему (синтез). На первом этапе человек видит (ощущает) Естество и стремится понять, как Оно функционирует, углубляясь в его части, но теряет понимание целостности и смысла Естества. Это приводит к тупикам и противоречиям. Углубившись в детали (далеко не все, а только те, которые проще исследовать и понимать) наука перестаёт понимать смыслы того целого и уходит в абстрактную отсебятину (дисертабельную, однако). Это касается не только физики (которая хочет разобраться в устройстве Мира от микро до макро), но и любой другой частной науки, которая уже дробит части частей Мира. Древние понимали Естество и взаимосвязанность их с Ним. Им не нужны были доказательства - они ЗНАЛИ. Современные учёные НЕ знают Естество, а выдумывают теории к своим диссертациям. Поэтому утеряна гармония картины Мира. А всё просто: как вверху, так и внизу, - как внизу, так и вверху - всё подобно и не надо плодить лишние сущности...

    • Guru

      Вы видимо абсолютно не понимаете из чего складывается теория физических процессов. Теория - это попытка обобщить и объяснить физический процесс/реакцию/явление. Имея некий частный случай физ.процесса, попытаться абстрагироваться от него и объяснить всю суть явления, от причин возникновения, сопутствующих процессов до влияния на окружающий мир. И дело в том, что в наши дни теория на много опережает технические возможности для проведения эксперимента. Бозон Хиггса теоритически описали более 50 лет назад, а экспериментально доказать его существование смогли только в прошлом году. Но да, ведь вам, "гениям этого мира" проще судить по второсортным статейкам с громкими, броскими заголовками, написанным людьми с полным отсутствием понимания предмета и хаять всех и вся, чем понять то, что не все люди высасывают свои теории из пальца. И да в научных кругах есть этот ужасный академический консерватизм, против которого тяжело идти молодым умам, но это происходит с давних пор, и в этом есть и свои плюсы, среди которых то, что научное сообщество не ведется на модные псевдонаучные теории, который каждый год возникают от никому неизвестных "ученых", обвиняющим весь мир в некомпетентности.

      • PRO-EVA

        Уважаемый, GURU. Вы прочитали БУКВЫ моего коммента, но его СМЫСЛ прошёл мимо Вас. Это бывает. Сознание каждого человека (и учёного, в том числе) отражает окружающую Действительность, мягко говоря, не полностью. Интересный парадокс: между Действительностью, обладающей бесконечным количеством качеств и нашим сознанием, ощущающим её, проложены всего-лишь 5 каналов - зрение, слух, запах, вкус, осязание!! Более того, у каждого человека на каждом из этих каналов стоит свой индивидуальный фильтр, который пропускает в сознание не всю информацию, поступающую по каналу, а только часть - пропорциональную своему уровню развития. Это и формирует личное сознание. Сколько людей - столько и Действительностей!! И каждый - прав!!! 1. Любая теория СОВРЕМЕННОЙ науки, фрагментировавшей цельный гармоничный Мир, - это бесплодная попытка по фрагменту понять целое. 2. Целое невозможно понять, абсолютизируя антропоцентричность, не понимая и не принимая то, что над человечеством стоят многие и многие уровни, не сопоставимые по мощи и возможности Их согласованного сознания, которое управляет и развивает всё человечество и каждого человека в отдельности. 3. Я уважаю Вашу точку зрения. Вы правы. По-своему.

  5. stepan

    Арчер умница ты))
    Такой далёкой ерундой занята фундаментальная наука уже давным давно,что просто диву даёшься...даже писать не хочется,тем более спорить.
    Кто знаком с этими понятиями пространства и времени,сингулярности и Большого взрыва,не может не насмехаться...Однако ,деньги и пустую славу имеют некоторые ,,учёные,,
    Что касается математиков...без формальной логики и диалектического материализма,она просто виртуозный скрипач исполнитель...увы не творец композитор...

  6. ...

    +1 ARCHER Все очень верно сказано и замечательно подмечено!!!! Лучше и не придумаешь!!
    STEPAN Я каждый очередной копипаст товарища Хейля как раз и читаю что б от души по смеяться над той ерундой которой занимаются эти именитые самодовольные мужы!! Не все конечно, но многие!!

Новый комментарий

Для отправки комментария вы должны авторизоваться или зарегистрироваться.