Здравый смысл подсказывает, что люди никогда не узнают наверняка, как образовалась Вселенная. Сама по себе возникла? Или кто-то создал? С трудом верится, что можно получить точные ответы и на другие фундаментальные вопросы. Бесконечна ли она? Или у мироздания все-таки есть край. И вообще — что оно собой представляет?

Однако физиков не смущает неопределенность — регулярно одаривают человечество оригинальными гипотезами. И вот самая поразительная из них: Вселенная — это голограмма. Эдакая проекция.

Первым со столь неожиданной идеей выступил Дэвид Бом (David Bohm) — физик из Лондонского университета. Еще в 80-е годы. После того как его коллега из Парижского университета Элэйн Аспект (Alain Aspect) экспериментально показал: элементарные частицы могут мгновенно обмениваться информацией на любом расстоянии — хоть в миллионы световых лет. То есть вопреки Эйнштейну осуществлять взаимодействия со сверхсветовой скоростью и, по сути, преодолевать временной барьер. Такое, предположил Бом, может быть, если только наш мир — голограмма. И каждый ее участок содержит информацию о целом — о всей Вселенной.

Полный абсурд, казалось бы. Но в 90-е годы его поддержали лауреат Нобелевской премии по физике Герард Хуфт (Gerard ‘t Hooft) из Утрехтского университета (Нидерланды) и Леонард Зусскинд (Leonard Susskind) из Стэнфордского университета (США). Из их объяснений следовало, что Вселенная — это голографическая проекция физических процессов, которые происходят в двумерном пространстве. То есть на некой плоскости. Представить такое можно, взглянув на любую голографическую картинку. Например, размещенную на кредитной карточке. Картинка — плоская, но создает иллюзию трехмерного объекта.

Очень трудно, прямо скажем, невозможно поверить, что мы — иллюзия, фантом, небылица. Или хотя бы матрица, как в одноименном фильме. Но этому недавно нашлось почти материальное подтверждение.

В Германии под Ганновером вот уже седьмой год работает гигантский интерферометр — прибор под названием GEO600. По масштабам он лишь немного уступает скандальному адронному коллайдеру. С помощью интерферометра физики намерены поймать так называемые гравитационные волны — те, которые должны существовать, если верить выводам теории относительности Эйнштейна. Они — эдакая рябь ткани пространства-времени, которая обязана возникать от каких-нибудь катаклизмов во Вселенной вроде взрывов сверхновых. Подобно кругам на воде от камушка.

Суть ловли проста. Два лазерных луча направляют перпендикулярно друг другу по трубам длиной 600 метров. Потом сводят в один. И смотрят на результат — на интерфериционную картину. Если волна придет, то она сожмет пространство в одном направлении и растянет в перпендикулярном. Расстояния, пробегаемые лучами, изменятся. И это будет видно на той самой картинке.

Увы, за семь лет ничего похожего на гравитационные волны заметить не удалось. Зато ученым, возможно, удалось сделать куда более волнующее открытие. А именно обнаружить «зерна», из которых состоит конкретно наше пространство-время. И это, как оказалось, имеет непосредственное отношение к голографическому образу Вселенной.

Да простят меня квантовые физики за грубое объяснение, но из их заумных теорий следует вот что. Ткань пространства-времени зерниста. Словно фотография. Если ее неустанно увеличивать (будто бы на компьютере), то наступит такой момент, когда «изображение» покажется составленным из пикселей — эдаких невообразимо мелких элементиков. И принято считать, что линейный размер такого элементика — так называемая Планковская длина — не может быть меньше, чем 1,6 на 10 в минус 35-й степени метра. Она несравненно меньше протона. Из этих «зерен» якобы и состоит Вселенная. Подтвердить экспериментально не получается — можно только верить.

Есть основания полагать, что эксперименты на GEO600 показали: реально «зерна» гораздо крупнее — в миллиарды миллиардов раз. И представляют собой кубики со стороной 10 в минус 16-й степени метра.

О существовании больших пикселей недавно заявил один из первооткрывателей темной энергии -Крейг Хоган (Craig Hogan), директор центра квантовой астрофизики лаборатории Ферми (Fermilab’s Center for Particle Astrophysics) и по совместительству профессор астрономии и астрофизики университета Чикаго. Предположил, что на них могли натолкнуться в экспериментах по ловле гравитационных волн. Поинтересовался, не наблюдают ли коллеги нечто странное — вроде помех. И получил ответ — наблюдают. И как раз помехи — некий «шум», который мешает дальнейшей работе.

Хоган считает, что исследователи обнаружили те самые крупные пиксели ткани пространства-времени — они-то и «шумят», сотрясаясь.

Хоган представляет Вселенную в виде сферы, поверхность которой покрыта элементиками Планковской длины. И каждый несет в себе единицу информации — бит. А то, что внутри, — созданная ими голограмма.

Тут, конечно, есть парадокс. Согласно голографическому принципу количество информации, которая содержится на поверхности сферы, должно совпадать с количеством внутри. А ее — в объеме — явно больше.

Не беда, полагает ученый. Если «внутренние» пиксели окажутся гораздо крупнее «внешних», то искомое равенство будет соблюдено. А так и вышло. В смысле размеров.

Рассказывая о голограмме, ученые — а их уже много — придали мирозданию еще более затейливую суть, чем можно было представить себе раньше. Тут уж точно не обойтись без вопроса: а кто так постарался? Может быть, и Бог — сущность более высокого порядка, чем мы, — примитивные голограммы. Но тогда вряд ли стоит искать его в нашей Вселенной. Не мог же он сотворить сам себя и теперь находиться внутри в виде голограммы?! А вот снаружи Творец вполне мог бы быть. Но нам этого не видно.

С 2001 года в космосе летает зонд под названием WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe). Ловит «сигналы» — так называемые флуктации микроволнового фона — излучения, которыми наполнено пространство. На сегодняшний день наловил столько, что удалось создать карту этого излучения — ученые называют его реликтовым. Мол, сохранилось с момента зарождения Вселенной.

Анализируя карту, астрофизики точно, как им кажется, высчитали возраст Вселенной — она была создана ровно 13,7 миллиарда лет назад. Сделали вывод, что Вселенная не бесконечна. И представляет собой шар, как бы замкнутый сам на себя.

Шар, конечно, огромный, — говорит Дуглас Скотт из университета Британской Колумбии (Канада), — но не настолько, чтобы считать его бесконечным.

О шаре толкуют и «голографисты». И это вселяет призрачные надежды. Не исключено, что, создав подходящие инструменты, ученые смогут проникнуть внутрь этой голограммы. И начнут извлекать из нее записанную информацию — картинки прошлого, а то и будущего. Или далеких миров. Вдруг вообще откроется возможность путешествовать туда-сюда по пространству-времени. Раз и мы, и оно — голограммы…

В самом начале 2003 года появились первые данные наблюдений реликтового фона, выполненные на космическом зонде WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe). Впервые множество космологических параметров были измерены с необычайно высокой точностью. Но за несколько месяцев первые, самые важные результаты и предсказания были сделаны, восторги поутихли и любопытство ученых переместилось от полученных результатов к проблемам, оставшимся необъясненными.

Наблюдения

Одна из этих проблем - очень низкие амплитуды двух низших мультиполей (сферических гармоник) реликтового фона: квадруполя и октуполя. Эта проблема была известна и ранее, то только в очень точных данных WMAP она встала "во весь рост". На самом деле самой низкой сферической гармоникой является диполь. Он описывает поведение реликта на угловых масштабах равных 180 o: в одном полушарии небесной сферы температура и яркость микроволнового фона оказывается выше, а в другой - ниже. К сожалению эту гармонику невозможно отделить от влияния на фон эффекта Допплера, связанного с движением наблюдателя. Вторая гармоника (квадруполь) описывает распределение флуктуаций температуры реликта на угловых масштабах в 90 o , а третья гармоника (октуполь), соответственно на 60 o (см. Рис. 1). Оказалось, что наблюдаемая амплитуда квадруполя составляет только 1/7 от предсказываемого теорией уровня, а амплитуда октуполя - 72% (см. Рис. 2). Это отклонение слишком велико и его трудно объяснить случайными флуктуациями наблюдаемого микроволнового космического фона. Некоторые исследователи начали предлагать ввести для объяснения этого отклонения "новую физику" (см., например, препринт astro-ph/0306597), другие с ними не соглашались. Пока, однако, никто не предложил какой-либо физический механизм, который привел бы к уменьшению амплитуд двух низших гармоник.

Рис. 2. Спектр мощности угловых распределений флуктуаций реликтового фонового излучения по данным WMAP и некоторых других экспериментов. По вертикали отложена амплитуда флуктуаций, по горизонтали номера гармоник (начиная с l=2) или угловые масштабы. Черные точки - наблюдательные данные, красная линия - предсказания теоретической модели для плоской Вселенной, лучше всего согласующиеся с наблюдениями, серая полоса - допустимая ошибка теоретических предсказаний. Слишком низкие значения двух низших гармоник показаны зеленым цветом. Низкая амплитуда только одного октуполя (l=3) недостаточно значима, но вместе с очень низким значением второй гармоники они становятся важным наблюдательным фактом.

Топология

Очень легко представить и противоположную ситуацию, когда размеры видимой части Вселенной меньше начальной фигуры. В этом случае наблюдаемая нами картина не будет отличаться от того, что мы бы увидели в бесконечной Вселенной с простой топологией (это отличие может появиться на более поздних - в космологических масштабах - временах).

На самом деле все более сложно. Когда мы наблюдаем другие галактики, то мы смотрим не только в даль, но и в прошлое. Это связано с конечность скорости света. Если бы размер нашей Вселенной составлял несколько мегапарсек, свет от копий нашей Галактики доходил бы к нам за несколько миллионов лет, за это время галактика изменяется не слишком сильно, и мы смогли бы "узнать себя" в этих "отражения", а может быть даже попытались отыскать в них Солнечную систему. Если увеличить размеры начального мира до сотен тысяч световых лет подобное опознание становится затруднительным, а узнать Млечный Путь за 2-3 миллиарда лет до нашей эры мы бы просто не смогли. Однако, все поиски периодической структуры с размерами от 1000 мегапарсек и меньше, которые проводились последние 10-20 лет, не дали положительного результата. Это означает, что если наша Вселенная и имеет ограниченный объем, то его размеры очень велики, если мы и видим самих себя, то в настолько далеком прошлом, что какое-либо отождествление с современными объектами становится практически невозможным.

Космология

Какие предсказания дает додекаэдральная модель Вселенной и как они соотносятся с наблюдениями?

В данной модели пространство должно обладать положительной кривизной (быть замкнутым), причем обладать строго определенным значением отношения средней плотности к критической $\Omega\simeq1.013$ (это значение - математическая константа, которую можно вычислить с любым числом знаков после запятой). И это значение попадает внутрь допустимого диапазона! Данные WMAP дают $\Omega=1.02\pm0.02$.

Как устроена такая Вселенная?

Для космологической модели с $\Omega=1.013$ радиус горизонта будет составлять 38% от радиуса кривизны Вселенной (R ), а границы додекаэдра будут лежать в интервале от 31% R (центры граней) до 39%R (вершины) от его центра. Объем такого многогранника будет составлять 83% от объема сферы горизонта. Отношение размеров додекаэдра к радиусу кривизны остается постоянным, поскольку при расширении Вселенной эти величины изменяются пропорционально друг другу. Горизонт Вселенной ведет себя по-другому. Его поведение зависит от закона расширения, более подробно это описано в (и ссылках приведенных в ней).

Пятна на небе

Сложная топология нашей Вселенной будет проявляться в наблюдения только в том случае, если размеры горизонта превосходят размеры исходного многогранника и в доступную нам область Вселенной хотя бы частично попадают участки его копий. Если же исходная фигура превосходит по размерам горизонт, но наблюдаемая картина не будет отличаться от вида бесконечной Вселенной. Схематически данное утверждение показано на Рис. 12.

Для указанного выше размера горизонта (0.38R ) наличие копий Вселенной будет проявляться в виде шести пар расположенных в противоположных направлениях на небесной сфере кругов диаметром 70 o . Они образуются при пересечении сферы последнего рассеяния с гранями додекаэдра. Сфера последнего рассеяния (граница рекомбинации) по данным WMAP расположена на среднем красном смещении z=1089$\pm$1, т.е. слегка меньше горизонта. Температура реликтового излучения в каждом из кругов такой пары будет одинаковым образом отличаться от среднего ее значения, т.к. регистрируемое от кругов излучение испускается областями Вселенной, заполненных одним и тем же веществом (см. Рис. 13).

Теоретические аспекты

То, что наша Вселенная может оказаться замкнутой, ставит определенные вопросы перед , который сегодня успешно объясняет большинство свойств окружающей нас Вселенной. Полной ясности в этой проблеме (инфляция в замкнутой Вселенной) пока нет, но, кажется, космологи готовы к ее решению.

Заключение

Как подтвердить или опровергнуть модель, описанную в данной статье? Она предсказывает два следствия, которые допускают экспериментальную проверку, причем в ближайшее время:

1. Вселенная должна быть замкнутой с $\Omega=1.013$;
2. На небе должны наблюдаться 6 пар кругов диаметром 70 o (центры которых соответствуют серединам граней правильного додекаэдра) распределение возмущений реликтового излучения в которых должно попарно кореллировать друг с другом.

Первый аргумент является гораздо более весомым, чем второй. Указанные круги уже искали и пока они не обнаружены (см. astro-ph/0310233), но это еще не конец данной истории. А вот если наблюдения покажут, что $\Omega\neq1.013$, то о двенадцатигранной Вселенной придется забыть. Такие данные можно ожидать от продолжающего свою миссию WMAP или от строящегося аппарата следующего поколения для исследователя космического микроволнового фронта - спутника Planck .

И, конечно, остается возможность, что для приведенных в начале данной статьи фактов найдутся совсем другие объяснения. (Этого вполне можно ожидать, так как указаний в пользу именно такой топологически сложной модели Вселенной очень мало. Пока ими являются только низкие амплитуды двух первых гармоник спектра мощности реликтового излучения. Этого достаточно, чтобы начать обсуждать данную модель, но чтобы убедить научную общественность в ее "серьезности" нужны дополнительные аргументы.)

М. Е. Прохоров ГАИШ, Москва

Комментарии (12):

Хорошая статья.

Есть над чем подумать.

Вот в начале раздела

Топология

упоминается конструкция бесконечного Евклидово пространство с конечным обЪёмом. С такими конструкциями надо обращаться оч. аккуратно.

Именно при таких допущениях возникают софистические эффекты, заводящие мысль в тупик. В этой схеме в завуалированной форме применяется такая мат. абстракция как Нуль_пространство (напомню Нуль_пространство есть пространство без протяжённости и времени).

Лет эдак 30, а то и все 50 назад все научные и около научные журналы в той или иной форме обЪигрывали свойства сей мат.субстанции. А уж фантасты... так практически применяли её под названиями "Нуль_скачёк","Нуль_переход"...

Как вдруг оказалось что у этой субстанции есть одно , но крайне неприятное свойство:

"Возникнув" где-нить в соседстве_контакте с более_менее реальной консистенцией

Нуль_пространство неизменно начинает поглащать эту консистенцию и, поглотив её, самоуничтожается.

Сегодня даже фантасты от неё отказались, заменив её на чевоточины или кротовы норы.

Вселенная может иметь форму не какого-нибудь там шара или додекаэдра, а... рожка или горна. Точнее говоря весь наш космос оказывается вытянут в этакую длинную трубку, с узким концом с одной стороны и "раструбом" с другой. Такая "конструкция" нашей Вселенной кроме всего прочего подразумевает, что она конечна, а в каких-то ее местах встречаются области, где можно увидеть собственный затылок. Возможно, для "здравомыслящих" людей все это прозвучит как полный бред или мечта сюрреалиста, однако выкладки математика Франка Штайнера (Frank Steiner) из германского Университета Ульма (Universität Ulm) и его коллег основаны на авторитетных экспериментальных данных, полученных в 2003 году все тем же знаменитым зондом WMAP (NASA"s Wilkinson Microwave Anisotropy Probe).

Новая диковинная модель призвана объяснить два загадочных обстоятельства, так озадачивающих астрофизиков: во-первых, необычный характер распределения "горячих" и "холодных" пятен в космическом микроволновом излучении, а во-вторых, "глушение" сигнала при больших масштабах (обнаружено отсутствие каких-либо ясно выраженных "горячих" или "холодных" участков при углах свыше примерно 60 градусов). Текущий объем Вселенной по Штайнеру составляет около 10 32 кубических световых лет. Когда же Вселенной было только 380 тысяч лет, то она была столь мала, что в ней просто не могли возникнуть достаточно большие флуктуации.

В новой модели, определяемой так называемой топологией Пикара (Picard topology), Вселенная изогнута весьма прихотливым образом. Один ее конец бесконечно удлинен, но зато столь сужен, что имеет в результате конечный объем. С другой стороны "раструб" резко расширяется, однако отнюдь не бесконечно, и если бы мы летели к "вспухшему" концу на космическом корабле, то в некоторый момент вернулись бы обратно с другой стороны "дудки" (см. верхний рисунок). Эмиль Пикар (1856-1941) - это французский математик, занимавшийся исследованием дифференциальных уравнений, особых точек, асимптотических решений, теорией функций и пр.,кстати говоря, он иностранный член-корреспондент Петербургской академии наук (1895), и иностранный почетный член АН СССР (1925).

Имеющая форму "рога" модель были предложена еще в 1990-х годах, чтобы правильно описать аномалии, которые выявились при анализе данных спутника COBE (Cosmic Background Explorer - Исследователь космического фона) - предшественника WMAP, однако группа Штайнера первая показала, что эта идея соответствует и данным WMAP тоже. В 2003 году уже выдвигалась другая модель, призванная соответствовать результатам WMAP, и согласно ей Вселенная также оказывалась конечной, однако форма мира была иная (додекаэдр, в прессе ошибочно именовавшийся "футбольным мячом"). Другие варианты возможной формы Вселенной - "пончик" (тороидальная форма) или же сплюснутая сфера (предложенная несколько месяцев назад учеными из американского штата Пенсильвания).

Классическое представление о физическом пространстве наделяет его таким фундаментальным топологическим свойством как связность. Физическое пространство - суть трехмерное связное многообразие - объединяется с временем в единое четырехмерное пространство-время. Если теперь рассмотреть модель связного, но не односвязного пространства-времени, то вполне можно обнаружить несвязные трехмерные пространственно-подобные сечения. Более того, несвязное сечение $M_1$ может получиться из связного $M_0$ с помощью сферической перестройки, и, следовательно, связное и несвязное сечения можно рассматривать как начальное и конечное состояния некоторого геометродинамического процесса (лоренцев кобордизм). В ходе этого процесса 3-геометрия претерпевает переход через некоторое критическое состояние $M_{1/2}$, которое отвечает нарушению связности пространственно-подобного сечения.

Было бы интересно выяснить, при каких условиях происходит нарушение связности пространственно-подобных сечений, или, если оставить в стороне конкретную дифференциально-топологическую модель, выяснить - возможно ли, что в ходе некоторого физического процесса трехмерное простран- ство $M_0$ становится несвязным. Допуская вольность в словах, можно сказать, что нарушение связности означает отрывание области $D_0$ от $M_0.$

По сути это популярная статья по топологии Вселенной. Люмине известен как автор нашумевшей статьи, в которой данные по реликтовому излучению интерпретировались в рамках модели в нетривиальной топологией. В данном обзоре рассказано о том, как такие модели выглядят, как их можно проверять по имеющимся данным и тп.

Современное состояние Вселенной еще очень плохо изучено. Однако, вероятно уже существует ответ на вопрос: Какова современная форма вселенной? Многолетние наблюдения показали, что Вселенная обладает рядом физических свойств, которые резко сокращают число возможных претендентов на ее форму.

И одно из главных таких свойств топологии Вселенной - ее кривизна. Согласно принятой на сегодняшний день концепции, примерно через 300 тысяч лет после Большого взрыва температура Вселенной упала до уровня, достаточного для объединения электронов и протонов в первые атомы.

Когда это произошло, излучение, которое вначале рассеивалось заряженными частицами, внезапно получило возможность беспрепятственно проходить через расширяющуюся Вселенную. Это известное ныне как космическое микроволновое фоновое, или реликтовое, излучение удивительно однородно и обнаруживает только очень слабые отклонения (флуктуации) интенсивности от среднего значения. Такая однородность может быть только во Вселенной, кривизна которой всюду постоянна.

Постоянство кривизны означает, что пространство Вселенной имеет одну из трех возможных геометрий: плоскую евклидову сферическую с положительной кривизной или гиперболическую с отрицательной.

Немецкий математик Карл Фридрих Гаусс еще в первой половине XIX задался целью ответить на вопрос: искривляются ли траектории световых лучей, проходящих над сферическим пространством Земли? Оказалось, что в малых (по астрономическим меркам) масштабах Вселенная предстает, как евклидова. Недавние исследования, проведенные с помощью высотных аэростатов, поднятых над Антарктидой, также подтверждают этот вывод.

При измерении углового спектра мощности реликтового излучения был зарегистрирован пик, который, как полагают исследователи, может быть объяснен только существованием холодной черной материи - относительно больших, медленно движущихся объектов - именно в евклидовой Вселенной. То есть, ученые довольно уверенно говорят о том, что пространство нашей Вселенной должно удовлетворительно описываться геометрией Евклида, как трехмерное пространство очень малой кривизны.

“Из общей теории относительности вытекает новое представление о Вселенной, новая космология. Эйнштейн рассматривал гравитационные поля различных тел как искривления пространства-времени в областях, окружающих эти тела…возьмем четырехмерное пространство-время, т.е. совокупность мировых линий всех тел природы. Эти мировые линии сильнее искривляются вблизи центров тяготения. Но не обладают ли они в целом некоторой общей кривизной?...

Эйнштейн предположил, что искривлено только пространство, а время не искривлено. Поэтому, отправившись из данного географического пункта по кратчайшему пути в путешествие по Вселенной, мы опишем замкнутую пространственную траекторию и вернемся в тот же пункт в иное время, скажем в триллионном году н. э. Значит мировое пространство конечно (в том же смысле, в котором конечно двумерное пространство-поверхность нашей Земли), а время бесконечно. Мы можем найти по аналогии двумерное пространство - поверхность, кривую и конечную в одном измерении, но прямую и бесконечную в другом измерении, такова поверхность цилиндра.

Если мы проведем (по кратчайшему пути) линию вокруг цилиндра бесконечной длины, мы вернемся в ту же точку. Если мы проведем черту вдоль цилиндра, она будет прямой и бесконечной. Исходя из этой аналогии гипотеза Эйнштейна об искривленном мировом пространстве и неискривлённом времени была названа гипотезой цилиндрического мира.

В 1922 г. А.А. Фридман высказал предположение о том, что кривизна мирового пространства меняется с течением времени. По – видимому, Вселенная расширяется”.

Что означает утверждение о трехмерности пространства? Как возникли современные представления о размерности пространства в физике и математике? Какую роль играет трехмерность пространства в фундаментальных законах физики? Этим вопросам посвящена книга. Рассматривается роль понятия размерности в физике микро- и мегамира, соотношение различных подходов к понятию размерности, взаимосвязь физики и геометрии. Вместе с историей создания современных представлений о размерности пространства рассказывается о творчестве замечательных ученых - физиков и математиков: А. Эйнштейна, П. Эренфеста, А. Пуанкаре, П. С. Урысона и других.

Важной проблемой современной дифференциальной геометрии является построение и исследование примеров конкретных пространств с заданными геометрическими свойствами. Одной из подобных задач является поиск римановых многообразий с заданной группой голономии и изучение их топологических свойств. Зная группу голономии многообразия, можно многое сказать о его кривизне - основной характеристике римановых многообразий; с другой стороны, исследование голономии является технически более простой задачей.

Хотя константа тонкой структуры была введена немецким физиком-теоретиком Арнольдом Зоммерфельдом (Arnold Sommerfeld) еще в 1916 году, на вопрос о том, является ли она действительно постоянной, окончательного ответа нет и сегодня. "Судя по результатам наших измерений, нет, не является!" - говорит австралийский физик Джон Уэбб (John Webb), профессор Университета Нового Южного Уэльса в Сиднее. Еще десять лет назад руководимая им группа ученых проанализировала с помощью американского телескопа Кек (Keck Telescope) на Гаваях те изменения, которые претерпевает свет далеких квазаров при прохождении сквозь межгалактические газопылевые облака, и обнаружила, что спектры поглощения несколько отличаются от предсказанных. Этот феномен мог иметь лишь одно объяснение: несколько миллиардов лет назад значение константы тонкой структуры было чуть-чуть меньшим, чем сегодня.

Исследование на границе топологии и квантовой механики предполагает существование совершенно новой формы материи.
Еще в 1970 году молодой советский физик сделал необычное предположение. Виталий Ефимов, который в настоящее время работает в Университете штата Вашингтон (США), показал, что квантовые объекты, которые не могут образовывать между собой пары, могут формировать тройки.
В 2006 году группа австралийских ученых обнаружила первый пример этого так называемого «состояния Ефимова» в холодном газе, состоящем из атомов цезия.
На первый взгляд это может показаться нелогичным. Ведь связи, удерживающие вместе тройку объектов, точно такие же, как и в паре. Но на самом деле это не так, между ними существует тонкое, но важное различие.

Для вывода формул можно пользоваться окружением "$$" и \TeX разметкой.

Наука начинается с признания,что мир един ибо материален, объективен,ибо независим от сознания личности,бесконечен,существовал вечно,ибо материя не исчезает и находится в движении. Материя-это объективная реальность,существующая независимо от сознаяния,но объективно отражается в материальном мозгу и существует в виде ощущаемых образов,которые не могут преобразоваться в материю.Материя находится в движении.Движение-это превращение одного вида(состояния)в другой.Это движение развивается по спирали от синтеза первоэлементов,до их распада до первичного атома.Атом-это неделимый первоэлемент,называемый(по теории Меделеева это Х Менделееву)-электроатом всерод, второй элемент-Y по Менделеееву)называется -электроатом первород.Из этих элементов образуется элемент-водород,а далее из этих кирпичиков образуется вся таблица элементов с периодическими их свойствами.Исходя из того.что материя не исчезает и находится в вечном движении,понятия времени не существует,но оно проявляется в частности и относительно человеческого бытия.Поэтому имеет свойство,относительно от нашего сознания и части движения планет,которые имеют свойство умирать,в противовес вечности самой материи.В связи с тем,что материя имеет бесконечную протяженность и у нее нет разрывов,то любая точка пространства материальна.Из этого следует,что пространство бесконечно,но дискретно,ибо объединяясь в небесные структуры(планеты и пр.)создает иллюзию конечности.Поэтому пространство-это абстрактное понятие,разделяющая субъективно видимые объекты и невидимые нашему глазу.Исходя из этого,что времени и пространства для движущейся материи,то нет и самого понятия пространства-времени.Взаимодействие материи,переход одного состояния в другой,порождает поле.Поле-это вид материи взаимодействия не имеющей массы.Это парадокс, который объясняет единство и порождает движение материи,объясняет единство противоположного,проясняет 4 закон Гегеля,названный мной закон отражение отражения.Поле объясняет,что в мире нет всемирного тяготения,е есть закон всемирного приталкивания. Это свойство единовременного эффекта отталкивания,но и притяжения,в зависимости от квадрата расстояния,проявляющегося как на микро,так и на макроуровне. Оболванивание людей начинается с подмены понятий первичности материи и сознания.Простой пример:в школе нам начинают преподавать с предметного счета-одно яблоко плюс одно яблоко будет равно два яблока. В более старших классах насильно внушают,что 1+1=2,где под единицей имеют яблоко,а под второй осла.Но все равно у математиков будет два,а у детей едет крыша,когда из срещивания ежа и змеи получается колючая проволока.Далее нам внушают что есть дробные числа т.е.в природе есть деление.Говорят что 1:2=1/2.Но когда вместо единицы подставить зайца и поделить его пополам,то получится у математиков пол живого зайца.В действительности в природе нет деления,а есть только умножение и приумножение.Далее ученые математики продолжают насиловать детей и взрослых утверждая,что от 5-7= -2.Когда вместо пяти и 7 подставить яблоки,то получится -2 яблока.Дети просят ученых их показать.Но вместо этого следует порка и угрозы:если кто то будет задавать подобные вопросы посадят в дурдом.И так детей с раннего детства учат,что существуют отрицательные зайцы,яблоки и т.д. Таким образом ученые наглосаксы и вывели закон всемирного тяготения,где в качестве постулата перед формулой поставили знак вычесть.Поэтому формула звучит:вычесть массахмассу2,деленная на квадрат расстояния,и еще впереди впендюрили какой-то коэффициент. Это все понадобилось для того,чтобы объяснить на голове Ньютона не шишку(+),а глубокую вмятину в проломленном черепе.Но что парадоксально,что этот закон на практике не действует.Если бы он действовал,то все планеты упали бы сами на себя в одну точку и мир бы не существовал.Но лже ученые для этого придумали теорию единого взрыва,выковыривая козюльку из носа Ньютона,смачно сдобренную постулатами-воришки Эйнштейна. Как мог.кратко вам объяснил философию материалистов,объясняющих мир в его движении,но с данным течением естества Природы борются извращенные идеалисты,которые руководствуются не фактами,а выдуманными теориями,основанными на козюльках темных сил,называемых постулатами.Эти постулаты имеют "жизнь"в мозгах одурманенных детей,до поры до времени.А со взрослыми дядями борются законами,выдуманными лжеучеными,которые находятся при власти.Они просто запрещают опровергать ложь,ими же придуманные.Но мир на лжи нельзя познать.Ибо истина находится в плоскости практического бытия.На лжи нельзя покорять бесконечное пространство движущейся материи. Текст скрыт

После того как Эйнштейн в основном завершил свой опыт релятивистской теории тяготения, он неоднократно пытался построить, исходя из нее, свою модель вселенной, которую многие почитают едва ли не самой важной частью его работы.

Однако и Эйнштейново уравнение тяготения при том же предположении о равномерном распределении «материи» («однородности и изотропности пространства») не давало избавления от космологических парадоксов: «вселенная» получалась неустойчивой, и, чтобы предотвратить ее стягивание тяготением, Эйнштейн не нашел ничего лучшего, как, подобно Зелигеру, вставить в свое уравнение еще один член - ту же универсальную так называемую космологическую постоянную. Эта константа выражает гипотетическую силу расталкивания звезд. Поэтому-то даже в отсутствие масс в релятивистской модели де Ситтера получается постоянная отрицательная кривизна пространства-времени.

При таких условиях решение гравитационных уравнений дало Эйнштейну конечный мир, замкнутый в себе из-за «кривизны пространства», подобно сфере конечного радиуса, - математическая модель в виде цилиндра, где искривленное трехмерное пространство образует его поверхность, а время - неискривленное измерение, идущее вдоль образующей цилиндра.

Вселенная стала «безгранична»: двигаясь по сферической поверхности, понятно, невозможно натолкнуться на какую-либо границу, - но тем не менее не бесконечна, а конечна, так что свет, словно Магеллан, может обойти ее и вернуться с другой стороны. Таким образом получиться, что обсерватория, наблюдая в фантастически сильный телескоп две разные звезды на противоположных сторонах небосклона, может оказаться, видит одну и ту же звезду с ее противоположных сторон, и тождество их может быть установлено по каким-нибудь особенностям спектра. Вот и получается, что замкнутость мира оказывается доступной экспериментальному наблюдению.

Исходя из подобной модели получается, что и объем мира, так же, как и масса его материи, получается равным вполне определенной конечной величине. Радиус кривизны зависит от количества «материи» (массы) и ее разреженности (плотности) во вселенной.

Космологи занялись великими вычислениями «радиуса мира». Согласно Эйнштейну, он равен 2 миллиардам световых лет! За этот радиус ввиду общей «кривизны пространства» никакие лучи и тела; не могут выйти.

Эта «современная идея» заменить бесконечность безграничной замкнутостью, где упреки в конечности, дескать, «недоразумение», потому что здесь нет «конечных прямых», возникла по меньшей мере в середине позапрошлого века, когда ее проводил Риман 3.

И вот уже полтора столетия она разъясняется притчей о поучительной ограниченности плоских, как тени, существ, ползающих на двумерном шаре: не ведая ни высоты, ни глубины, мудрые «плоскатики» с изумлением обнаруживают, что их мир не имеет ни начала, ни конца и все же конечен.

На этом основании на сам вопрос: а что находится за границами замкнутой вселенной? - по позитивистскому обыкновению отвечают лишь снисходительной иронией -- как на «бессмысленный», потому что у сферы границ нет.

Что касается фотометрического парадокса Ольберса, то статическая модель Эйнштейна не дала даже подобия его разрешения, поскольку свет должен вечно крутиться в ней.

Противостояние притяжения и расталкивания означало неустойчивость вселенной: малейший толчок - и модель начнет либо расширяться - и тогда наш остров звезд и света рассеивается в бесконечном океане, мир опустошается. Либо сжиматься - смотря что перевесит, какова плотность материи в мире.

В 1922 году ленинградский математик А. А. Фридман решил уравнения Эйнштейна без космологического члена и нашел, что вселенная должна расширяться, если плотность материи в пространстве больше 2 х 10 в минус 29 степени г/см3. Эйнштейн не сразу согласился с выводами Фридмана, но в 1931 - 1932 годах отметил их большое принципиальное значение. А когда в 1920-е годы де Ситтер отыскал в работах Слайфера указания на «красное смещение» в спектрах спиральных туманностей, подтвержденное исследованиями Хаббла, а бельгийский астроном аббат Леметр предположил по Доплеру причину в их разбегании, некоторые физики, в их числе и Эйнштейн, увидели в этом неожиданное опытное подтверждение теории «расширяющейся вселенной».

Подмена бесконечности «безграничной» замкнутостью - софизм. Выражение же «кривизна пространства - времени» физически означает изменение в пространстве («искривление») поля тяготения; это прямо или косвенно признают крупнейшие знатоки эйнштейновской теории. Компоненты метрического тензора или других измерений «кривизны» играют в ней роль ньютоновых потенциалов. Таким образом, «пространством» здесь именуется просто вид материи - гравитационное поле.

Это обычная у позитивистов путаница понятий, которая идет еще от Платона, Юма, Мопертьюи, Клиффорда и Пуанкаре, и ведет к абсурдам. Во-первых, к отрыву пространства от материи: если гравитация не материя, а только форма ее существования - «пространство», то получается, что «форма материи» простирается далеко от «материи» (как позитивисты называют только массу) и там искривляется и замыкается. Во-вторых, это ведет к представлению «пространства» особой субстанцией - в дополнение к материи: «пространство» несет энергию и причинно взаимодействует с материей. В-третьих, это ведет к абсурду «пространства в пространстве» - обычной у позитивистов двусмысленности в употреблении этого слова: геометрия «пространства» определяется распределением в пространстве материи, - в таком-то месте пространства («вблизи масс») «пространство» искривилось.

Между тем эйнштейновская «замкнутость вселенной» в действительности может означать замкнутость лишь ее отдельного образования, в чем ничего чрезвычайного нет: замкнуты и звездные системы, и планеты, и организмы, и молекулы, и атомы, и элементарные частицы. Ядерные силы не распространяются дальше области 3 х 10 в минус 13 степени см, но это пространство открыто для электромагнитных и гравитационных сил.

Астрономы предполагают существование «черных дыр» - сколлапсировавших звезд со столь сильным полем тяготения, что оно не «выпускает» свет. Можно допустить, что есть где-то предел распространению и гравитационных сил, открытый для каких-то других сил. Подобным образом относительно замкнутой может быть и доступная нашим телескопам черная и сверкающая метель галактик - какая-то часть мира, в которую входит известный нам мир.

Если б космологи ясно сознавали, что речь идет об относительной замкнутости какой-то части вселенной, тогда вычисления радиуса этой части не пользовались бы таким возбужденным вниманием мистиков.

При постулировании разных дополнительных условий и в Ньютоновой, и в эйнштейновской, и в других теориях тяготения получается много возможных космологических моделей. Но каждая из них, по-видимому, описывает только какую-то ограниченную область вселенной. Как бы ни окрыляли нас успехи познания, упрощенно и ошибочно представлять весь мир по образцу познанного - однообразным нагромождением одинакового, абсолютизируя свойства и законы его отдельной части.

Бесконечность принципиально непознаваема конечными средствами. Ни космология, ни какая-либо другая из частных наук не может быть наукой о всем бесконечном мире. А вдобавок такая экстраполяция еще и дает пищу разным мистическим спекуляциям.

Вы уже встречались с подобными аналогиями: атомы напоминают солнечные системы, крупномасштабные структуры вселенной похожи на нейроны в человеческом мозге, а есть еще любопытные совпадения: количество звезд в галактике, галактик во вселенной, атомов в клетке и клеток в живом существе примерно одинаково (от 10^11 до 10^14). Возникает следующий вопрос, как его сформулировал и Майк Хьюз (Mike Paul Hughes):

Не являемся ли мы просто клетками мозга более крупного создания планетарного масштаба, которое еще не обладает самосознанием? Как мы можем это узнать? Как мы можем это протестировать?

Поверите вы или нет, но идея, что общая сумма всего во вселенной является разумным созданием, существует уже очень давно и является частью концепции Вселенной Марвел (Marvel Universe) и конечного существа — Вечности.

Сложно дать прямой ответ на такого рода вопрос, потому что мы не уверены на 100% в том, что, на самом деле, означает сознание и самосознание. Но у нас есть уверенность относительно небольшого количества физических вещей, которые могут помочь нам найти наилучший из возможных ответов на этот вопрос, включая ответы и на следующие вопросы:

— Каков возраст Вселенной?

— Как долго различные объекты вынуждены направлять друг другу сигналы и получать сигналы друг от друга?

— Насколько большими являются самые крупные структуры, связанные гравитацией?

— И каким количеством сигналов связанные и несвязанные структуры различных размеров будут вынуждены обладать для того, чтобы обмениваться друг с другом информацией любого вида?

Если мы проведем такого рода подсчеты и затем сравним их с теми данными, которые возникают даже в самых простых структурах, похожих на мозг, то мы тогда, по крайней мере, сможем дать наиболее близкий из всех возможных ответов на вопрос о том, существуют ли где-либо во вселенной большие космические структуры, наделенные разумными способностями.

Вселенная с момента Большого взрыва существует примерно 13,8 миллиарда лет, и она с того времени расширяется весьма быстрыми (но снижающимися) темпами, а состоит она примерно на 68% из темной энергии, на 27% из темной материи, на 4,9% из нормальной материи, на 0,1% из нейтрино и примерно на 0,01% из фотонов (Приведенное процентное соотношение раньше было иным — в тот момент, когда материя и радиация были более значимыми).

Поскольку свет всегда передвигается со скоростью света — через расширяющуюся вселенную, — мы имеем возможность определить, какое количество различных коммуникаций было осуществлено между двумя объектами, захваченными этим процессом расширения.

Если мы определим «коммуникацию» как количество времени, необходимого для передачи и приема информации в одном направлении, то это и есть тот путь, который мы можем проделать за 13,8 миллиарда лет:

— 1 коммуникация: до 46 миллиардов световых лет, вся наблюдаемая вселенная;

— 10 коммуникаций: до 2 миллиардов световых лет или около 0,001% вселенной; ближайшие 10 миллионов галактик.

— 100 коммуникаций: почти 300 миллионов световых лет или неполная дистанция до Скопления Кома (Coma Cluster), содержащего примерно 100 тысяч галактик.

— 1000 коммуникаций: 44 миллиона световых лет, почти го границ Сверхскопления Девы (Virgo cluster), содержащего, приблизительно, 400 галактик.

— 100 тысяч коммуникаций: 138 тысяч световых лет или почти вся протяженность Млечного пути, но не выходя за его пределы.

— 1 миллиард коммуникаций — 14 световых лет или только ближайшие 35 (или около того) звезд и коричневых карликов; это показатель изменяется по мере движения звезд внутри галактики.

Наша локальная группа имеет гравитационные связи — она состоит из нас, Андромеды, Галактики Треугольника (Triangulum galaxy) и еще, возможно, 50-ти других, намного меньших по размеру карликов, и в конечном итоге все вместе они сформируют единую связанную структуру размером в несколько сотен тысяч световых лет (Это будет в большей или меньшей мере зависеть от величины связанной структуры).

Большинство групп и кластеров в будущем ожидает такая же судьба: все связанные галактики внутри них вместе сформируют единую, гигантскую структуру размером в несколько сотен тысяч световых лет, и эта структура будет существовать в течение, примерно, 110^15 лет.

В тот момент, когда возраст вселенной будет в 100 тысяч раз превышать ее нынешний показатель, последние звезды израсходуют свое топливо и погрузятся в темноту, и только очень редкие вспышки и столкновения будут вновь вызывать синтез, и так будет продолжаться до тех пор, пока сами объекты не начнут гравитационно отделяться — во временных рамках от 10^17 до 10^22 лет.

Однако эти отдельные большие группы будут со все большей скоростью удаляться друг от друга, и поэтому у них не будет возможности встретиться или установить коммуникацию друг с другом в течение длительного периода времени. Если бы мы, к примеру, направили сигнал сегодня из нашего места со скоростью света, то мы смогли бы достичь лишь 3% галактик наблюдаемой в настоящее время вселенной, а остальное уже находится за пределами досягаемости для нас.

Поэтому отдельные связанные группы или кластеры — это все, на что мы можем надеяться, а самые маленькие, как мы — а таких большинство — содержат около одного триллиона (10^12) звезд, тогда как самые крупные (как в будущем Скопление Кома) содержат около 10^15 звезд.

Но если мы хотим обнаружить самосознание, то лучшим вариантом будет сравнение с человеческим мозгом, который имеет около 100 миллиардов (10^11) нейронов и, по меньшей мере, 100 триллионов (10^14) нейронных связей, тогда как каждый нейрон вспыхивает примерно 200 раз в секунду. Если исходить из того, что человеческая жизнь, в среднем, продолжается где-то 2-3 миллиарда секунд, то получается очень много сигналов за весь период!

Потребуется сеть из триллионов звезд в рамках объема в миллион световых лет на протяжении 10^15 лет только для того, чтобы получить нечто сопоставимое с тем количеством нейронов, нейронных связей и объемом передаваемых сигналов в человеческом мозге. Другими словами, эти совокупные числа — для человеческого мозга и для крупных, полностью сформированных конечных галактик — являются, по сути, сравнимыми друг с другом.

Однако существенное различие состоит в том, что нейроны внутри мозга имеют связанные и определенные структуры, тогда как звезды внутри связанных галактик или групп быстро перемещаются, двигаясь либо навстречу друг другу, либо удаляясь друг от друга, что происходит под влиянием всех остальных звезд и масс внутри галактики.

Мы полагаем, что подобные метод случайного отбора источников и ориентаций не дает возможности сформироваться любым устойчивым сигнальным структурам, однако это может быть необходимым, а может и не быть. Основываясь на нашем знании о том, как возникает сознание (в частности, в мозге), я считаю, что просто недостаточное количество согласованной информации перемещается между различными образованиями для того, чтобы это стало возможным.

Вместе с тем, общее количество сигналов, которые могут участвовать в обменах на галактическом уровне в период существования звезд, является привлекательным и интересным, и оно свидетельствует о наличии потенциала относительно того количества информационных обменов, которым располагает другая вещь, о которой нам известно то, что она имеет самосознание.

Тем не менее, важно отметить следующее: даже если этого было бы достаточно, то наша галактика была бы эквивалентна новорожденному ребенку, появившемуся на свет всего 6 часов назад — не слишком большой результат. Что касается более крупного сознания, то оно пока еще не появилось.

Более того, мы можем сказать, что концепция «вечности», включающая в себя все звезды и галактики во вселенной является, несомненно, слишком большой, если учитывать существование темной энергии и того, что нам известно относительно судьбы нашей вселенной.

К сожалению, единственный способ это проверить основан либо на моделировании (у этого варианта есть свои собственные внутренние недостатки), или на сидении, ожидании и наблюдении за тем, что происходит. Пока более крупный по масштабу разум не направит нам очевидный «разумный» сигнал, у нас будет оставаться только выбор графа Монте-Кристо: ждать и надеяться.

Итан Зигель , основатель блога Starts With A Bang, обозреватель НАСА и профессор Колледжа Льюиса и Кларка (Lewis & Clark).