Представьте себе физика, сидящего в клетке с ружьем, направленным прямо на его голову. Каждые несколько секунд измеряется направление спина случайной частицы в комнате. Если спин направлен в одну сторону, то ружье стреляет и физик умирает. Если же в другую, то раздается только звук щелчка и физик выживает. Получается, шансы на выживание физика — 50 на 50, верно?
Земля — загадочное место с великими безднами неизвестности, лежащими в океанах, которые покрывают две трети нашего чудесного мира. Если вы задумаетесь об экстремальных условиях, феноменальных геологических особенностях и жутких существах, которые кишат на километровых глубинах в морях, голова пойдет кругом. Что ж, после прочтения этой статьи она и вовсе может взорваться, поскольку за пределами нашей атмосферы и даже Солнечной системы существуют такие непостижимые, внушающие страх океаны, что… читайте, в общем.
«Парадокс потери информации» в черных дырах — проблема, которая преследует физиков в течение последних 40 лет, — может вовсе не существовать. Порвите документ — и его можно по клочкам собрать обратно. Сожгите книгу, и в теории можно сделать то же самое. Но отправьте информацию в черную дыру — и она будет потеряна навсегда. Так считали физики много лет. Однако были и противоположные мнения, и одна из последних работ говорит в пользу этого.
Один из сюрпризов, которые выявил Большой адронный коллайдер, заключается в том, что бозон Хиггса оказался немного тяжелее, чем ожидалось, и это несет определенные последствия для структуры нашего вакуума. Вакуум наполняет поле Хиггса, оно дает частицам их массу, а заполненный Хиггсом вакуум, как считается, должен быть стабильным минимумом потенциала Хиггса. Если Хиггс будет значительно тяжелее, как показывают современные данные, у потенциала будет другой минимум на энергиях, которые ниже настоящего вакуума. Значит, вакуум, который нас окружает, это «ложный вакуум» и он метастабилен, не идеален. Наш ложный вакуум в конечном счете распадется на более низкое энергетическое состояние «истинного вакуума», и этот процесс будет сопровождаться выбросом энергии, которая разорвет все связанные на сегодня частицы материи.
Вселенная наполнена галактиками, которые собираются вместе подобно космическим мегаполисам в подавляющей пустоте пространства. На днях астрономы представили кучу детских снимков таких скоплений галактик, сняв их в возрасте всего нескольких миллиардов лет (это мало, учитывая то, что возраст Вселенной — 13,8 миллиарда лет). Более 200 детских скоплений — это самый большой улов за все время, который проливает свет на темную материю и формирование галактик.
Нам кажется, что хорошие времена будут длиться вечно и нам не стоит экономить энергию. Но энтропия растет, и в конечном итоге благодаря ей в нашей Вселенной не останется полезной энергии. Благодаря вкладу поколений динозавров и их друзей-растений, у нас есть топливо, которое можно сжигать. Если мы когда-нибудь избавимся от своей зависимости от этих видов топлива, мы начнем использовать возобновляемые источники вроде солнца, ветра, приливов и отливов, геотермальной и гидротермальной энергии. И если физики начнут делать полезные вещи, мы сможем использовать и обуздать мощь Солнца и генерировать неограниченное количество энергии в ходе термоядерного синтеза, используя вечный водород во всех мировых океанах.
Есть два варианта: либо Вселенная конечна и обладает размером, либо бесконечна и тянется вечно. Оба варианта заставляют хорошенько задуматься. Насколько велика наша Вселенная? Все зависит от ответа на вышеуказанные вопросы. Пытались астрономы понять это? Конечно пытались. Можно сказать, они одержимы поиском ответов на эти вопросы, и благодаря их поискам мы строим чувствительные космические телескопы и спутники. Астрономы вглядываются в космический микроволновый фон, реликтовое излучение, оставшееся со времен Большого Взрыва. Каким образом можно проверить эту идею, просто наблюдая за небом?
Физики пришли к новым расчетам, когда Вселенная перестанет расширяться и коллапсирует в себя — а это, как вы понимаете, крайне плохие новости для материи внутри, — и утверждают, что это произойдет в ближайшие несколько десятков миллиардов лет или около того.
Частицы темной материи не производят, не отражают и не поглощают свет. Тем не менее, хотя мы и не можем видеть темную материю напрямую и до сих пор не понимаем ее природы, ученые сходятся во мнении, что она составляет до 26% известной нам Вселенной, наблюдая за гравитационными эффектами, которые она оказывает на другие космические объекты. Как и ветер, гнущий дерево, мы не видим темную материю, но знаем, что она есть. Исходя из этих наблюдений, ученые разрабатывают весьма интересные теории относительно этой загадочной субстанции. Если она будет обнаружена, наше понимание Вселенной существенно прояснится.
Почему одного «да будет свет!» во Вселенной недостаточно? «Взгляните на красоту жизни. Взгляните на звезды и узрите, как сами бежите с ними», — говорил Марк Аврелий. Представьте себе ночное небо. Вдали от городов, в безлунную ночь, в самых темных местах, в которых вы когда-либо бывали. Может быть, вы ложились на траву и смотрели в небо. Воздух прохладный, небо чистое, никаких облаков, и вы смотрите ввысь.
Когда кто-то упоминает вслух «другие измерения», мы начинаем думать о всяких параллельных Вселенных — альтернативных реальностях, которые существуют параллельно нашей, но в которых все работает или происходит по-другому. Тем не менее реальность измерений и роли, которую они играют в нашем упорядочении Вселенной, серьезно отличается от этого популярного объяснения.
Вселенная — волшебное окно времени, позволяющее нам заглянуть в прошлое. Чем дальше мы смотрим, тем дальше назад во времени мы видим. В отличие от наших мозгов, которые говорят нам, что вещи, на которые мы смотрим, существуют в данный момент, свет движется со скоростью 300 000 километров в секунду, что приводит к гигантским временным задержкам на расстоянии.
Астрономия полна астрономических цифр, а в физике есть только одна неопровержимая истина: не все так очевидно. Удивительным фактам о нашей Вселенной несть числа, и чтобы узнать о них, можно даже из дома не выходить. Перед вами пятерка подробно описанных головокружительных фактов о нашем невероятном и необъятном мире.
Огромные пустоты космоса между галактиками соединяются шлейфами водорода и гелия, которые можно использовать в качестве «светометра». В одном из недавних исследований, опубликованном в Astrophysical Journal Letters, команда ученых сообщила, что света, производимого галактиками и квазарами, недостаточно, чтобы объяснить наблюдения за межгалактическим водородом. Разница составляет внушительные 400%.
В центре нашей галактики Млечный Путь расположена сверхмассивная черная дыра. Может ли эта черная дыра стать квазаром? Для начала давайте освежим в памяти, что такое квазар. Квазар — это то, что получается, когда сверхмассивная черная дыра активно поглощает материал в ядре галактики. Область вокруг черной дыры становится чрезвычайно горячей и испускает яркую радиацию, который мы можем видеть за миллиарды световых лет.
Думаю, во всем мире не найдется человека, который, оказываясь в хорошем месте с видом на звезды хорошей звездной ночью и поднимая глаза, не испытывает эмоций совершенно. Некоторые просто испытывают ощущение накатывающей эпической красоты, некоторые задумываются о величии Вселенной. Кто-то погружается в старый добрый экзистенциальный омут, чувствуя себя странно еще по меньшей мере полчаса. Но все что-то чувствуют. Физик Энрико Ферми тоже кое-что почувствовал: «Где все?».
Космологи в душе путешественники во времени. Оглядываясь назад на миллиарды лет, эти ученые способны проследить эволюцию нашей Вселенной в удивительных деталях. 13,8 миллиарда лет назад произошел Большой Взрыв. Спустя доли секунды экспоненциально расширилась Вселенная — за короткий период времени под названием инфляция. В течение последующих эпох космос вырос до огромных размеров, мы даже не видим его краев.
Рекордно тяжелая черная дыра массой в 12 миллиардов Солнц была обнаружена в центре квазара, выделяющего невероятное количество энергии. Квазар, открытый международной командой исследователей, является самым ярким объектом из когда-либо обнаруженных в ранней Вселенной. SDSS J0100+2802, питающийся от черной дыры, в 420 триллионов раз ярче нашей звезды и в семь раз – самого дальнего из известных науке квазаров.
«Иди же, есть и другие миры кроме этих», — писал Стивен Кинг в «Темной башне». Одной из самых интересных тем для обсуждения является то, что наша реальность — наша Вселенная, как мы ее воспринимаем — может быть не единственной версией происходящего. Возможно, существуют другие Вселенные; возможно, и у них есть свои варианты, в которых происходят другие события и принимаются другие решения — своего рода мультивселенная.
Несмотря на все слухи о возможном обнаружении первичных гравитационных волн, совместный анализ данных спутника «Планк», принадлежащего Европейскому космическому агентству, и наземных экспериментов BICEP2 и массива Кека не предоставил никаких доказательств их существования. Как вы знаете, Вселенная начала свое существование около 13,8 миллиарда лет назад и превратилась из очень горячего, плотного и однородного состояния в богатый и сложный космос из галактик, звезд и планет, которые мы наблюдаем сегодня. Исключительно важным источником информации об истории Вселенной является космический микроволновый фон (CMB, реликтовое излучение), останки света, который появился спустя всего 380 000 лет после Большого Взрыва.