Zdrowy rozsądek podpowiada, że ludzie nigdy nie będą wiedzieć na pewno, jak powstał wszechświat. Czy to powstało samo z siebie? Albo ktoś to stworzył? Trudno uwierzyć, że możliwe jest uzyskanie dokładnych odpowiedzi na inne fundamentalne pytania. Czy to nieskończone? Albo wszechświat wciąż ma krawędź. I ogólnie - co to jest?
Jednak fizycy nie wstydzą się niepewności - regularnie przedstawiają ludzkości oryginalne hipotezy. A oto najbardziej uderzający z nich: wszechświat jest hologramem. Rodzaj projekcji.
David Bohm, fizyk z University of London, jako pierwszy wpadł na tak nieoczekiwany pomysł. W latach 80. Po tym, jak jego kolega z Uniwersytetu Paryskiego, Alain Aspect, eksperymentalnie wykazał, że cząstki elementarne mogą błyskawicznie wymieniać informacje na dowolną odległość - nawet miliony lat świetlnych. To znaczy, w przeciwieństwie do Einsteina, przeprowadzać interakcje z prędkością nadświetlną i faktycznie pokonać barierę czasu. Bohm zasugerował, że mogłoby tak być, gdyby tylko nasz świat był hologramem. A każda jego część zawiera informacje o całości - o całym Wszechświecie.
Wydawałoby się, kompletny absurd. Ale w latach 90. wspierali go nobliści z fizyki Gerard ‘t Hooft z Uniwersytetu w Utrechcie (Holandia) i Leonard Susskind z Uniwersytetu Stanforda (USA). Z ich wyjaśnień wynikało, że Wszechświat jest holograficzną projekcją procesów fizycznych zachodzących w przestrzeni dwuwymiarowej. To znaczy na określonej płaszczyźnie. Możesz to sobie wyobrazić, patrząc na dowolny obraz holograficzny. Na przykład umieszczone na karcie kredytowej. Obraz jest płaski, ale tworzy iluzję trójwymiarowego obiektu.
Szczerze mówiąc, bardzo trudno jest uwierzyć, że jesteśmy iluzją, fantomem, fikcją. A przynajmniej matryca, jak w filmie o tym samym tytule. Ale ostatnio znaleziono to niemal materialne potwierdzenie.
W Niemczech, niedaleko Hanoweru, już siódmy rok działa gigantyczny interferometr - urządzenie o nazwie GEO600. Pod względem skali tylko nieznacznie ustępuje skandalicznemu Zderzaczowi Hadronów. Za pomocą interferometru fizycy zamierzają wyłapać tzw. fale grawitacyjne - takie, które zgodnie z wnioskami teorii względności Einsteina powinny istnieć. Są rodzajem zmarszczek w tkaninie czasoprzestrzeni, które muszą powstać w wyniku jakiegoś kataklizmu we Wszechświecie, takiego jak wybuchy supernowych. Jak kręgi na wodzie z kamyka.
Istota wędkarstwa jest prosta. Dwie wiązki laserowe są skierowane prostopadle do siebie przez rury o długości 600 metrów. Następnie łączy się je w jedno. I spójrz na wynik - na wzór interferencji. Jeśli nadejdzie fala, skompresuje przestrzeń w jednym kierunku i rozciągnie ją w kierunku prostopadłym. Odległości pokonywane przez promienie będą się zmieniać. I będzie to widoczne na tym samym zdjęciu.
Niestety, przez siedem lat nie można było zauważyć niczego podobnego do fal grawitacyjnych. Ale naukowcy mogli dokonać znacznie bardziej ekscytującego odkrycia. Mianowicie, aby odkryć „ziarna”, które składają się konkretnie na naszą czasoprzestrzeń. A to, jak się okazało, jest bezpośrednio związane z holograficznym obrazem Wszechświata.
Wybaczcie mi, fizycy kwantowi, za przybliżone wyjaśnienie, ale tak wynika z ich zawiłych teorii. Tkanina czasoprzestrzeni jest ziarnista. Jak fotografia. Jeśli będzie się go nieustannie powiększać (jak na komputerze), to nadejdzie moment, kiedy „obraz” będzie się wydawał składać z pikseli – takich niewyobrażalnie małych elementów. I ogólnie przyjmuje się, że liniowy rozmiar takiego elementu - tak zwana długość Plancka - nie może być mniejszy niż 1,6 na 10 do minus 35 potęgi metra. Jest nieporównywalnie mniejszy od protonu. Wszechświat podobno składa się z tych "ziarn". Nie da się tego potwierdzić eksperymentalnie - można tylko wierzyć.
Istnieją powody, by sądzić, że eksperymenty na GEO600 wykazały, że w rzeczywistości „ziarna” są znacznie większe - miliardy miliardów razy. I są to sześciany o boku 10 do minus 16 potęgi metra.
Istnienie dużych pikseli zostało niedawno ogłoszone przez jednego z odkrywców ciemnej energii, Craiga Hogana, dyrektora Centrum Astrofizyki Cząstek Laboratorium Fermiego i niepełnoetatowego profesora astronomii i astrofizyki na Uniwersytecie w Chicago. Zasugerował, że można je spotkać w eksperymentach nad łapaniem fal grawitacyjnych. Zapytał, czy jego koledzy obserwują coś dziwnego - na przykład zakłócenia. I dostałem odpowiedź – patrzą. I właśnie ingerencja - rodzaj „szumu”, który przeszkadza w dalszej pracy.
Hogan uważa, że naukowcy odkryli te bardzo duże piksele tkaniny czasoprzestrzeni - to one „szumią”, trzęsą się.
Hogan wyobraża sobie Wszechświat jako kulę, której powierzchnia pokryta jest elementami długości Plancka. I każdy niesie ze sobą jednostkę informacji - trochę. A w środku jest hologram, który stworzyli.
Jest tu oczywiście pewien paradoks. Zgodnie z zasadą holograficzną ilość informacji zawartych na powierzchni kuli musi odpowiadać ilości informacji wewnątrz. A to – objętościowo – wyraźnie więcej.
To nie ma znaczenia, uważa naukowiec. Jeśli piksele „wewnętrzne” okażą się znacznie większe niż piksele „zewnętrzne”, wówczas zostanie zachowana pożądana równość. I tak się stało. Pod względem wielkości.
Mówiąc o hologramie, naukowcy – a jest ich już wielu – nadali wszechświatowi jeszcze bardziej skomplikowaną esencję, niż można było sobie wcześniej wyobrazić. Z pewnością nie może obejść się bez pytania: kto tak bardzo się starał? Może Bóg jest bytem wyższego rzędu niż my, prymitywnymi hologramami. Ale wtedy raczej nie warto jej szukać w naszym Wszechświecie. Czy nie mógł stworzyć siebie i być teraz w środku w postaci hologramu?! Ale na zewnątrz Stwórcy równie dobrze mogłoby być. Ale my tego nie widzimy.
Od 2001 roku w kosmos leci sonda o nazwie WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe). Wyłapuje „sygnały” – tzw. fluktuacje mikrofalowego tła – promieniowania wypełniającego przestrzeń. Do tej pory złowiłem ich tyle, że udało nam się stworzyć mapę tego promieniowania - naukowcy nazywają to reliktem. Na przykład, został zachowany od narodzin wszechświata.
Analizując mapę, astrofizycy trafnie, jak im się wydaje, obliczyli wiek wszechświata – powstał on dokładnie 13,7 miliarda lat temu. Doszli do wniosku, że wszechświat nie jest nieskończony. I to jest kula, jakby zamknięta w sobie.
Kula jest oczywiście ogromna - mówi Douglas Scott z University of British Columbia (Kanada) - ale nie na tyle duża, by uznać ją za nieskończoną.
O piłce mówią też „holografiści”. A to budzi złudne nadzieje. Niewykluczone, że tworząc odpowiednie narzędzia, naukowcom uda się dostać do wnętrza tego hologramu. I zaczną wydobywać z niego zapisane informacje - obrazy przeszłości, a nawet przyszłości. Albo odległe światy. Nagle w ogóle otworzy się możliwość podróżowania tam iz powrotem w czasoprzestrzeni. Ponieważ my i to jesteśmy hologramami...
Na samym początku 2003 roku wykonano pierwsze obserwacje tła tła za pomocą sondy kosmicznej WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe). Po raz pierwszy wiele parametrów kosmologicznych zostało zmierzonych z niezwykle dużą dokładnością. Jednak w ciągu kilku miesięcy dokonano pierwszych, najważniejszych wyników i przewidywań, entuzjazm opadł, a ciekawość naukowców przeniosła się z uzyskanych wyników na problemy, które pozostały niewyjaśnione.
obserwacje
Jednym z takich problemów są bardzo niskie amplitudy dwóch najniższych multipoli (harmonicznych sferycznych) reliktowego tła: kwadrupola i oktupola. Ten problem był znany wcześniej, ale dopiero w bardzo dokładnych danych WMAP stał się „pełnej długości”. W rzeczywistości najniższą sferyczną harmoniczną jest dipol. Opisuje zachowanie się reliktu na skalach kątowych równych 180 o: na jednej półkuli sfery niebieskiej temperatura i jasność tła mikrofalowego jest wyższa, a na drugiej - niższa. Niestety tej harmonicznej nie da się oddzielić od wpływu efektu Dopplera na tło, związanego z ruchem obserwatora. Druga harmoniczna (kwadrupolowa) opisuje rozkład wahań temperatury reliktu na skalach kątowych odpowiednio 90 o , a trzecia harmoniczna (oktupolowa) odpowiednio 60 o (por. ryc. 1). Okazało się, że obserwowana amplituda kwadrupola to tylko 1/7 poziomu przewidywanego przez teorię, a amplituda oktupola to 72% (patrz rys. 2). To odchylenie jest zbyt duże i trudne do wyjaśnienia przypadkowymi fluktuacjami obserwowanego mikrofalowego tła kosmicznego. Niektórzy badacze zaczęli proponować wprowadzenie „nowej fizyki” w celu wyjaśnienia tego odchylenia (patrz na przykład preprint astro-ph/0306597), inni nie zgodzili się z nimi. Do tej pory jednak nikt nie zaproponował żadnego fizycznego mechanizmu, który doprowadziłby do zmniejszenia amplitud dwóch niższych harmonicznych.
 |
|
Ryż. 2. Widmo mocy rozkładów kątowych fluktuacji KMPT według danych WMAP i kilku innych eksperymentów. Amplituda wahań jest wykreślana pionowo, liczby harmonicznych są wykreślane poziomo (począwszy od l =2) lub skale kątowe. Czarne kropki to dane obserwacyjne, czerwona linia to przewidywania modelu teoretycznego dla płaskiego Wszechświata, który najlepiej zgadza się z obserwacjami, szary słupek to dopuszczalny błąd przewidywań teoretycznych. Zbyt niskie wartości dwóch najniższych harmonicznych są pokazane na zielono. Niska amplituda tylko jednego oktupola ( l =3) nie jest wystarczająco znaczący, ale razem z bardzo niski przez wartość drugiej harmonicznej stają się ważnym faktem obserwacyjnym. |
Topologia
Bardzo łatwo wyobrazić sobie sytuację odwrotną, gdy rozmiar widocznej części Wszechświata jest mniejszy niż początkowa liczba. W tym przypadku obraz, który obserwujemy, nie będzie się różnił od tego, co widzielibyśmy w nieskończonym Wszechświecie o prostej topologii (ta różnica może pojawić się w późniejszych czasach, w skalach kosmologicznych).
W rzeczywistości wszystko jest trudniejsze. Kiedy obserwujemy inne galaktyki, patrzymy nie tylko w dal, ale także w przeszłość. Wynika to ze skończoności prędkości światła. Gdyby rozmiar naszego Wszechświata wynosił kilka megaparseków, światło z kopii naszej Galaktyki dotarłoby do nas za kilka milionów lat, w którym to czasie galaktyka nie zmienia się zbytnio, a my moglibyśmy „rozpoznać siebie” w tych „odbiciach”, a może nawet próbował znaleźć w nich układ słoneczny. Jeśli rozmiar początkowego świata zwiększy się do setek tysięcy lat świetlnych, taka identyfikacja staje się trudna i po prostu nie moglibyśmy rozpoznać Drogi Mlecznej 2-3 miliardy lat przed naszą erą. Jednak wszystkie poszukiwania struktury okresowej o wielkości 1000 megaparseków lub mniejszej, które przeprowadzono w ciągu ostatnich 10-20 lat, nie przyniosły pozytywnego rezultatu. Oznacza to, że jeśli nasz Wszechświat ma ograniczoną objętość, to jego wymiary są bardzo duże, jeśli widzimy siebie, to w tak odległej przeszłości, że jakakolwiek identyfikacja ze współczesnymi obiektami staje się praktycznie niemożliwa.
Kosmologia
Jakie prognozy zawiera dwunastościenny model wszechświata i jak mają się one do obserwacji?
W tym modelu przestrzeń musi mieć dodatnią krzywiznę (być domkniętą) i mieć ściśle określoną wartość stosunku gęstości średniej do gęstości krytycznej $\Omega\simeq1.013$ (ta wartość jest stałą matematyczną, którą można obliczane z dowolną liczbą miejsc po przecinku). I ta wartość mieści się w dozwolonym zakresie! Dane WMAP dają $\Omega=1.02\pm0.02$.
Jak zorganizowany jest taki wszechświat?
Dla modelu kosmologicznego z $\Omega=1,013$ promień horyzontu będzie wynosił 38% promienia krzywizny Wszechświata ( R ), a granice dwunastościanu będą leżeć w przedziale od 31% R (środki twarzy) do 39% R (wierzchołek) od jego środka. Objętość takiego wielościanu będzie wynosić 83% objętości kuli horyzontu. Stosunek wymiarów dwunastościanu do promienia krzywizny pozostaje stały, ponieważ wraz z rozszerzaniem się Wszechświata wielkości te zmieniają się proporcjonalnie do siebie. Horyzont wszechświata zachowuje się inaczej. Jego zachowanie zależy od prawa ekspansji, jest to opisane bardziej szczegółowo w (i podane w nim linki).
Plamy na niebie
Złożona topologia naszego Wszechświata objawi się w obserwacjach tylko wtedy, gdy wymiary horyzontu przekroczą wymiary pierwotnego wielościanu, a fragmenty jego kopii przynajmniej częściowo przypadną do dostępnego nam obszaru Wszechświata. Jeśli pierwotna figura przekracza rozmiarami horyzont, ale obserwowany obraz nie będzie się różnił od widoku nieskończonego Wszechświata. Schematycznie to stwierdzenie jest pokazane na ryc. 12.
Dla powyższego rozmiaru horyzontu (0,38 R ) obecność kopii Wszechświata objawi się w postaci sześciu par okręgów o średnicy 70 o położonych w przeciwnych kierunkach na sferze niebieskiej. Powstają, gdy ostatnia kula rozpraszająca przecina się ze ścianami dwunastościanu. Ostatnia sfera rozpraszania (granica rekombinacji) według danych WMAP znajduje się na średnim przesunięciu ku czerwieni z=1089$\pm$1, tj. nieco poniżej horyzontu. Temperatura promieniowania reliktowego w każdym z kręgów takiej pary będzie różniła się w ten sam sposób od jej średniej wartości, gdyż promieniowanie zarejestrowane z kręgów jest emitowane przez obszary Wszechświata wypełnione tą samą substancją (patrz ryc. 13).
Aspekty teoretyczne
Fakt, że nasz Wszechświat może okazać się zamknięty, rodzi pewne pytania już wcześniej, co dziś z powodzeniem wyjaśnia większość właściwości otaczającego nas Wszechświata. Nie ma jeszcze pełnej jasności tego problemu (inflacja w zamkniętym Wszechświecie), ale wydaje się, że kosmolodzy są gotowi go rozwiązać.
Wniosek
Jak potwierdzić lub obalić model opisany w tym artykule? Przewiduje dwie konsekwencje, które umożliwiają eksperymentalną weryfikację, aw niedalekiej przyszłości:
- Wszechświat musi być domknięty $\Omega=1.013$;
- Na niebie należy zaobserwować sześć par okręgów o średnicy 70o (których środki odpowiadają środkom ścian dwunastościanu foremnego), rozkład zaburzeń kosmicznego mikrofalowego promieniowania tła, w których parami powinny być ze sobą skorelowane .
I oczywiście istnieje możliwość, że zostaną znalezione zupełnie inne wyjaśnienia faktów przytoczonych na początku tego artykułu. (Całkiem się tego można spodziewać, ponieważ przesłanki przemawiające za dokładnie tak istnieje bardzo niewiele złożonych topologicznie modeli wszechświata. Na razie są to tylko niskie amplitudy dwóch pierwszych harmonicznych widma mocy KMPT. To wystarczy, aby rozpocząć dyskusję na temat tego modelu, ale potrzebne są dodatkowe argumenty, aby przekonać społeczność naukową o jego „powadze”.)
ME Prochorow SAI, Moskwa
Komentarze (12):
Dobry artykuł.
Jest o czym myśleć.
Tutaj na początku rozdziału
Topologia
wspomina się o konstrukcji nieskończonej przestrzeni euklidesowej o skończonej objętości. Przy takich konstrukcjach konieczne jest radzenie sobie z och. ostrożnie.
To właśnie przy tych założeniach sofistyczny efekty, które prowadzą myśl w ślepy zaułek. W tym schemacie taka mata jest używana w zawoalowanej formie. abstrakcji jako Null_space (przypomnę, Null_space to przestrzeń bez rozciągłości i czasu).
Jakieś 30 lat, a nawet całe 50 lat temu, wszystkie naukowe i prawie naukowe czasopisma w takiej czy innej formie wykorzystywały właściwości tej mat.substancji. A pisarze science fiction… praktycznie używali go pod nazwami „Zero_jump”, „Zero_transition”…
Jak nagle okazało się, że ta substancja ma jeden, ale wyjątkowo nieprzyjemna właściwość:
„Powstając” gdzieś w sąsiedztwie z bardziej_mniej rzeczywistą konsekwencją
Null_space niezmiennie zaczyna wchłaniać tę spójność i po wchłonięciu ulega samozniszczeniu.
Dziś porzucili go nawet pisarze science fiction, zastępując go tunelami czasoprzestrzennymi lub tunelami czasoprzestrzennymi.
Wszechświat może nie przybrać formy jakiejś kuli czy dwunastościanu, ale… rogu lub trąbki. Mówiąc dokładniej, cały nasz kosmos okazuje się rozciągnięty w rodzaj długiej rurki, z wąskim końcem z jednej strony i „dzwonkiem” z drugiej. Taka „konstrukcja” naszego Wszechświata implikuje między innymi to, że jest skończony, aw niektórych jego miejscach są obszary, w których widać własną głowę. Być może dla „rozsądnych” ludzi wszystko to zabrzmi jak kompletna bzdura lub marzenie surrealisty, ale obliczenia matematyka Franka Steinera (Frank Steiner) z niemieckiego Uniwersytetu w Ulm (Universität Ulm) i jego kolegów opierają się na autorytatywnych eksperymentalnych dane uzyskane w 2003 roku przez tę samą słynną sondę WMAP (NASA's Wilkinson Microwave Anisotropy Probe).
Nowy dziwaczny model ma na celu wyjaśnienie dwóch tajemniczych okoliczności, które tak bardzo intrygują astrofizyków: po pierwsze, niezwykłej natury rozkładu „gorących” i „zimnych” punktów w kosmicznym promieniowaniu mikrofalowym, a po drugie, „zagłuszania” sygnału w duże łuski (brak jakichkolwiek lub wyraźnie określonych „gorących” lub „zimnych” obszarów pod kątem większym niż około 60 stopni). Obecna objętość Wszechświata Steinera wynosi około 1032 sześciennych lat świetlnych. Kiedy Wszechświat miał zaledwie 380 tysięcy lat, był tak mały, że wystarczająco duże fluktuacje po prostu nie mogły w nim powstać.
W nowym modelu, zdefiniowanym przez tak zwaną topologię Picarda, wszechświat jest zakrzywiony w bardzo kapryśny sposób. Jeden z jego końców jest nieskończenie wydłużony, ale z drugiej strony jest tak zwężony, że w rezultacie ma skończoną objętość. Z drugiej strony „dzwonek” rozszerza się gwałtownie, ale bynajmniej nie w nieskończoność, i gdybyśmy polecieli statkiem kosmicznym na „spuchnięty” koniec, to w pewnym momencie wrócilibyśmy z drugiej strony „rury” ( patrz górny rysunek). Emile Picard (1856-1941) jest francuskim matematykiem, który studiował równania różniczkowe, punkty osobliwe, rozwiązania asymptotyczne, teorię funkcji itp., nawiasem mówiąc, jest członkiem korespondentem zagranicznym Petersburskiej Akademii Nauk (1895), oraz zagraniczny członek honorowy Akademii Nauk ZSRR (1925).
Model w kształcie rogu został zaproponowany już w latach 90. XX wieku, aby poprawnie opisać anomalie, które wyłoniły się z analizy danych z satelity COBE (Cosmic Background Explorer), poprzednika WMAP, ale grupa Steinera jako pierwsza wykazała, że ten pomysł jest spójny, podobnie jak dane WMAP. W 2003 roku zaproponowano już inny model, zaprojektowany tak, aby pasował do wyników WMAP, i zgodnie z nim Wszechświat również okazał się skończony, ale kształt świata był inny (dwunastościan, błędnie nazywany „piłką nożną " w prasie). Inne opcje możliwego kształtu wszechświata - "pączek" (kształt toroidalny) lub spłaszczona kula (zaproponowana kilka miesięcy temu przez naukowców z amerykańskiego stanu Pensylwania).
Klasyczna koncepcja przestrzeni fizycznej nadaje jej tak fundamentalną właściwość topologiczną, jak łączność. Przestrzeń fizyczna – esencja trójwymiarowej połączonej rozmaitości – łączy się z czasem w jedną czterowymiarową czasoprzestrzeń. Jeśli teraz rozważymy model połączonej, ale nie po prostu połączonej czasoprzestrzeni, to całkiem możliwe jest wykrycie rozłączonych trójwymiarowych fragmentów przypominających przestrzeń. Co więcej, odcinek rozłączony $M_1$ można otrzymać z połączonego $M_0$ za pomocą transformacji sferycznej, a w konsekwencji odcinek spójny i rozłączony można uznać za początkowy i końcowy stan jakiegoś procesu geometrodynamicznego (kobordyzm lorentzowski ). W trakcie tego procesu 3-geometria przechodzi przez pewien stan krytyczny $M_(1/2)$, co odpowiada zerwaniu połączenia przekroju przestrzennego.
Byłoby interesujące dowiedzieć się, w jakich warunkach następuje rozłączenie odcinków przestrzennopodobnych lub, pomijając specyficzny model różniczkowo-topologiczny, dowiedzieć się, czy jest możliwe, aby w trakcie jakiegoś procesu fizycznego trójwymiarowa przestrzeń $M_0$ zostaje rozłączony. Na marginesie można powiedzieć, że naruszenie połączenia oznacza oderwanie regionu $D_0$ od $M_0.$
W rzeczywistości jest to popularny artykuł o topologii wszechświata. Lumine znany jest jako autor sensacyjnego artykułu, w którym dane KMPT zostały zinterpretowane w ramach modelu w nietrywialnej topologii. W tym przeglądzie opisano, jak takie modele wyglądają, jak można je porównać z dostępnymi danymi i tak dalej.
Obecny stan wszechświata jest nadal bardzo słabo poznany. Jednak prawdopodobnie istnieje już odpowiedź na pytanie: Jaki jest obecny kształt wszechświata? Długoterminowe obserwacje wykazały, że Wszechświat ma szereg właściwości fizycznych, które drastycznie zmniejszają liczbę potencjalnych pretendentów do jego kształtu.
A jedną z głównych takich właściwości topologii Wszechświata jest jego krzywizna. Według przyjętej dzisiaj koncepcji, około 300 000 lat po Wielkim Wybuchu temperatura Wszechświata spadła do poziomu wystarczającego do połączenia elektronów i protonów w pierwsze atomy.
Kiedy to się stało, promieniowanie, które początkowo było rozpraszane przez naładowane cząstki, nagle zaczęło bez przeszkód przechodzić przez rozszerzający się wszechświat. Promieniowanie to, znane obecnie jako kosmiczne mikrofalowe tło lub kosmiczne mikrofalowe tło, jest zaskakująco jednorodne i wykazuje jedynie bardzo niewielkie odchylenia (fluktuacje) intensywności od wartości średniej. Taka jednorodność może istnieć tylko we Wszechświecie, którego krzywizna jest wszędzie stała.
Stałość krzywizny oznacza, że przestrzeń Wszechświata ma jedną z trzech możliwych geometrii: płaską euklidesową sferyczną z dodatnią krzywizną lub hiperboliczną z ujemną.
Niemiecki matematyk Carl Friedrich Gauss już w pierwszej połowie XIX wieku postanowił odpowiedzieć na pytanie: czy trajektorie promieni świetlnych przechodzących przez sferyczną przestrzeń Ziemi są zakrzywione? Okazało się, że w małej (jak na standardy astronomiczne) skali Wszechświat jawi się jako euklidesowy. Niedawne badania przeprowadzone z balonami na dużych wysokościach wzniesionymi nad Antarktydą również potwierdzają ten wniosek.
Podczas pomiaru kątowego widma mocy CMB zarejestrowano pik, który zdaniem naukowców można wytłumaczyć jedynie istnieniem zimnej czarnej materii - stosunkowo dużych, wolno poruszających się obiektów - właśnie we Wszechświecie Euklidesowym. Oznacza to, że naukowcy z całą pewnością twierdzą, że przestrzeń naszego Wszechświata powinna być zadowalająco opisana przez geometrię Euklidesa, jako trójwymiarowa przestrzeń o bardzo małej krzywiźnie.
„Nowa idea Wszechświata, nowa kosmologia wynika z ogólnej teorii względności. Einstein uważał pola grawitacyjne różnych ciał za krzywiznę czasoprzestrzeni w obszarach otaczających te ciała… weźmy czterowymiarową czasoprzestrzeń, tj. całość linii świata wszystkich ciał natury. Te linie świata zakrzywiają się mocniej w pobliżu środków ciężkości. Ale czy nie mają jakiejś wspólnej krzywizny jako całości?...
Einstein zasugerował, że tylko przestrzeń jest zakrzywiona, a czas nie. Dlatego zaczynając od danego punktu geograficznego najkrótszą drogą w podróży przez Wszechświat, opiszemy zamkniętą trajektorię przestrzenną i powrócimy do tego samego punktu w innym czasie, powiedzmy za bilion lat pne. mi. Oznacza to, że przestrzeń świata jest skończona (w tym samym sensie, w jakim dwuwymiarowa powierzchnia naszej Ziemi jest skończona), a czas jest nieskończony. Przez analogię możemy znaleźć przestrzeń dwuwymiarową - powierzchnię zakrzywioną i skończoną w jednym wymiarze, ale prostą i nieskończoną w innym wymiarze, taką jest powierzchnia walca.
Jeśli narysujemy (po najkrótszej ścieżce) linię wokół walca o nieskończonej długości, wrócimy do tego samego punktu. Jeśli narysujemy linię wzdłuż walca, będzie ona prosta i nieskończona. Opierając się na tej analogii, hipotezę Einsteina o zakrzywionej przestrzeni świata i niezakrzywionym czasie nazwano hipotezą świata cylindrycznego.
W 1922 AA Friedman zasugerował, że krzywizna przestrzeni świata zmienia się w czasie. Wygląda na to, że wszechświat się rozszerza”.
Co oznacza stwierdzenie o trójwymiarowości przestrzeni? W jaki sposób w fizyce i matematyce powstały współczesne idee dotyczące wymiaru przestrzeni? Jaką rolę odgrywa trójwymiarowość przestrzeni w podstawowych prawach fizyki? Tym zagadnieniom poświęcona jest książka. Rozważana jest rola pojęcia wymiaru w fizyce mikro- i megaświata, korelacja różnych podejść do pojęcia wymiaru, relacje między fizyką a geometrią. Wraz z historią powstania nowożytnych idei dotyczących wymiaru przestrzeni, opowiada o pracach wybitnych naukowców – fizyków i matematyków: A. Einsteina, P. Ehrenfesta, A. Poincaré, P. S. Urysona i innych.
Ważnym problemem współczesnej geometrii różniczkowej jest konstruowanie i badanie przykładowych przestrzeni betonowych o zadanych właściwościach geometrycznych. Jednym z tych problemów jest poszukiwanie rozmaitości riemannowskich z zadaną grupą holonomii i badanie ich własności topologicznych. Znając grupę holonomii rozmaitości, można wiele powiedzieć o jej krzywiźnie, głównej charakterystyce rozmaitości riemannowskich; z drugiej strony badanie holonomii jest technicznie prostszym zadaniem.
Chociaż stała struktury subtelnej została wprowadzona przez niemieckiego fizyka teoretycznego Arnolda Sommerfelda już w 1916 r., nadal nie ma ostatecznej odpowiedzi na pytanie, czy jest ona rzeczywiście stała. „Według wyników naszych pomiarów nie, nie jest!” mówi australijski fizyk John Webb, profesor na Uniwersytecie Nowej Południowej Walii w Sydney. Dziesięć lat temu kierowana przez niego grupa naukowców przeanalizowała za pomocą amerykańskiego Teleskopu Kecka na Hawajach zmiany, jakim ulega światło odległych kwazarów podczas przechodzenia przez międzygalaktyczne obłoki gazu i pyłu, i stwierdziła, że widma absorpcji różnią się nieco od przewidywanych . Zjawisko to mogło mieć tylko jedno wytłumaczenie: kilka miliardów lat temu wartość stałej struktury subtelnej była nieco mniejsza niż obecnie.
Badania na pograniczu topologii i mechaniki kwantowej sugerują istnienie zupełnie nowej formy materii.
W 1970 roku młody sowiecki fizyk wysunął niezwykłą sugestię. Witalij Efimow, który obecnie pracuje na Uniwersytecie Waszyngtońskim (USA), wykazał, że obiekty kwantowe, które nie mogą tworzyć par, mogą tworzyć trójki.
W 2006 roku zespół australijskich naukowców odkrył pierwszy przykład tak zwanego „stanu Efimowa” w zimnym gazie złożonym z atomów cezu.
Na pierwszy rzut oka może się to wydawać sprzeczne z intuicją. W końcu wiązania, które łączą ze sobą trójkę przedmiotów, są dokładnie takie same jak w parze. Ale w rzeczywistości tak nie jest, istnieje między nimi subtelna, ale ważna różnica.
Aby wyświetlić formuły, możesz użyć środowiska „$$” i znaczników \TeX.
Nauka zaczyna się od uznania, że świat jest jeden, ponieważ jest materialny, obiektywny, ponieważ jest niezależny od świadomości jednostki, jest nieskończony, istnieje od zawsze, ponieważ materia nie znika i jest w ruchu. Materia jest obiektywną rzeczywistością, która istnieje niezależnie od świadomości, ale jest obiektywnie odzwierciedlona w materialnym mózgu i istnieje w postaci postrzeganych obrazów, których nie można przekształcić w materię. Materia jest w ruchu. Ruch jest przemianą jednego typu (stanu) w inny. Jest to ruch, który rozwija się spiralnie od syntezy pierwiastków pierwotnych, aż do ich rozpadu do atomu pierwotnego. Atom jest niepodzielnym pierwiastkiem pierwotnym, zwanym (według teorii Medelejewa jest to X Mendelejew) wszelkiego rodzaju elektroatomem, drugi pierwiastek to Y według Mendelejewa) nazywany jest elektroatomem oryginału. Z tych pierwiastków powstaje pierwiastek -wodór, a następnie z tych cegieł tworzona jest cała tablica pierwiastków wraz z ich właściwościami okresowymi. Opierając się na fakcie, że materia nie znika i jest w nieustannym ruchu, pojęcie czasu nie istnieje, ale manifestuje się w szczególności iw odniesieniu do ludzkiej egzystencji.Dlatego ma właściwość, względnie z naszej świadomości i części ruchu planet , które dążą do obumierania, w przeciwieństwie do wieczności samej materii. Ponieważ materia ma nieskończoną rozpiętość i nie ma w niej przerw, każdy punkt w przestrzeni jest materialny. Wynika z tego, że przestrzeń jest nieskończona, ale dyskretnie, ponieważ łączenie się w struktury niebieskie (planety itp.) stwarza iluzję skończoności. Przestrzeń jest zatem pojęciem abstrakcyjnym, oddzielającym obiekty subiektywnie widoczne od niewidocznych dla naszych oczu. Opierając się na tym, że nie ma czasu i przestrzeni dla poruszającej się materii, pojęcie czasoprzestrzeni. Interakcja materii, przejście z jednego stanu do drugiego, generuje pole. Pole jest rodzajem materii interakcji, która nie ma masy. Jest to paradoks, który wyjaśnia jedność i generuje ruch materia, wyjaśnia jedność przeciwieństwa, wyjaśnia 4 Prawo Hegla, które nazwałem prawem odbicia odbicia Pole wyjaśnia, że na świecie nie ma powszechnej grawitacji, istnieje prawo powszechnego odpychania. Jest to właściwość jednorazowego efektu odpychania, ale i przyciągania, w zależności od kwadratu odległości, co przejawia się zarówno na poziomie mikro, jak i makro. Ogłupianie ludzi zaczyna się od zastąpienia pojęcia prymatu materii i świadomości.Prosty przykład: w szkole zaczynają nas uczyć od konta przedmiotowego - jedno jabłko plus jedno jabłko będzie równało się dwóm jabłkom. W starszych klasach na siłę sugerują, że 1 + 1 = 2, gdzie pod jednym mają jabłko, a pod drugim osioł. Ale i tak matematycy będą mieli dwójkę, a dzieci zwariują, gdy jeż i wąż zostaną skrzyżowani z drutem kolczastym. Następnie mówi się nam, że są liczby ułamkowe, czyli że w naturze jest dzielenie. Mówią, że 1 : 2 = 1/2. Ale kiedy zamiast jednego podstawimy zająca i podzielimy go na pół, to matematycy dostaną podłogę żywego zająca. W rzeczywistości w naturze nie ma podziału, tylko mnożenie i mnożenie. Dalej , matematycy nadal gwałcą dzieci i dorosłych, argumentując, że od 5 do 7 = - 2. Gdy zamiast pięciu i siedmiu zastąpisz jabłkami, otrzymasz -2 jabłka. Dzieci proszą naukowców, aby im pokazali. Ale zamiast tego następuje chłosta i groźby: jak ktoś zada takie pytania to trafi do domu wariatów i tak dzieci od wczesnego dzieciństwa uczy się, że są negatywne króliki, jabłka i tak dalej. W ten sposób aroganccy saksońscy naukowcy wydedukowali prawo powszechnego ciążenia, gdzie jako postulat postawili znak odejmowania przed formułą.W związku z tym formuła brzmi: odejmij masę-masę 2 podzieloną przez kwadrat odległości , a jakiś współczynnik został dodany z wyprzedzeniem. Wszystko to było potrzebne, aby wyjaśnić nie guz (+) na głowie Newtona, ale głębokie wgniecenie w pękniętej czaszce. Paradoksalne jest jednak to, że to prawo nie działa w praktyce. Gdyby zadziałało, to wszystkie planety spadną na siebie w jednym punkcie i świat by nie istniał.Ale w tym celu fałszywi naukowcy wymyślili teorię pojedynczego wybuchu, wyrywając kozę z nosa Newtona, doprawioną postulatami-złodziejami Einsteina. Jak mógłbym wam pokrótce wytłumaczyć filozofię materialistów, którzy wyjaśniają świat w jego ruchu, ale perwersyjni idealiści, którzy kierują się nie faktami, ale fikcyjnymi teoriami opartymi na kozłach ciemnych sił, zwanych postulatami, zmagają się z tym biegiem natury Natury. Postulaty te na razie „żyją" w mózgach narkomanów dzieci. I walczą z dorosłymi wujkami z prawami wymyślonymi przez pseudonaukowców, którzy są u władzy. Po prostu zabraniają obalania kłamstw, które sami wymyślili. Ale świat nie może być poznany na podstawie kłamstwa, kłamstwa nie mogą podbić nieskończonej przestrzeni poruszającej się materii. Tekst ukrytyPo tym, jak Einstein w zasadzie zakończył swoje doświadczenie z relatywistyczną teorią grawitacji, wielokrotnie próbował zbudować na jej podstawie swój model wszechświata, który wielu uważa być może za najważniejszą część jego pracy.
Jednak równanie grawitacji Einsteina, przy tym samym założeniu jednorodnego rozkładu „materii” („jednorodności i izotropii przestrzeni”), nie pozbyło się kosmologicznych paradoksów: „wszechświat” okazał się niestabilny i aby aby zapobiec przyciąganiu go przez grawitację, Einstein nie znalazł nic lepszego, jak, podobnie jak Zeliger, wstawić jeszcze jeden wyraz do swojego równania - tę samą uniwersalną tak zwaną stałą kosmologiczną. Ta stała wyraża hipotetyczną siłę pchania gwiazd. Dlatego nawet przy braku mas w relatywistycznym modelu de Sittera uzyskuje się stałą ujemną krzywiznę czasoprzestrzeni.
W takich warunkach rozwiązanie równań grawitacyjnych dało Einsteinowi skończony świat, zamknięty w sobie z powodu „krzywizny przestrzeni”, jak kula o skończonym promieniu - model matematyczny w postaci walca, w którym zakrzywione trójwymiarowe przestrzeń tworzy jego powierzchnię, a czas jest niezakrzywionym wymiarem biegnącym wzdłuż tworzącej cylindra.
Wszechświat stał się „nieograniczony”: poruszając się po kulistej powierzchni, oczywiście, nie można natknąć się na żadną granicę, ale mimo to nie jest nieskończony, ale skończony, więc światło, podobnie jak Magellan, może go ominąć i powrócić z druga strona. Okazuje się więc, że obserwatorium, obserwując przez fantastycznie silny teleskop dwie różne gwiazdy po przeciwnych stronach nieba, może się okazać, że zobaczy tę samą gwiazdę z przeciwnych stron, a ich tożsamość można ustalić na podstawie pewnych cech widma . Okazuje się więc, że izolacja świata jest dostępna obserwacji eksperymentalnej.
Na podstawie takiego modelu okazuje się, że objętość świata, a także masa jego materii, okazuje się równa dobrze określonej wartości skończonej. Promień krzywizny zależy od ilości „materii” (masy) i jej rozrzedzenia (gęstości) we wszechświecie.
Kosmologowie podjęli wielkie obliczenia „promienia świata”. Według Einsteina jest równa 2 miliardom lat świetlnych! Dla tego promienia, ze względu na ogólną „krzywiznę przestrzeni”, nie ma promieni ani ciał; nie mogę wyjść.
Ten „nowoczesny pomysł” zastąpienia nieskończoności bezgranicznym domknięciem, w którym oskarżenia o skończoność są, jak mówią, „nieporozumieniem”, ponieważ nie ma tu „linii skończonych”, powstał przynajmniej w połowie ubiegłego stulecia, kiedy zostało przeprowadzone przez Riemanna 3.
A teraz, od półtora wieku, tłumaczy się to przypowieścią o pouczających ograniczeniach płaskich, jak cienie, stworzeń pełzających po dwuwymiarowej kuli: nie znając ani wysokości, ani głębokości, mądrzy „płascy ludzie” są zdumieni odkryciem, że ich świat nie ma początku ani końca, a mimo to jest skończony.
Na tej podstawie samo pytanie: co jest poza granicami zamkniętego wszechświata? - zgodnie z pozytywistycznym zwyczajem odpowiadają tylko protekcjonalną ironią - jako "bez sensu", bo sfera nie ma granic.
Jeśli chodzi o fotometryczny paradoks Olbersa, statyczny model Einsteina nie dawał nawet pozoru jego rozdzielczości, ponieważ światło musi w nim wirować wiecznie.
Konfrontacja przyciągania i odpychania oznaczała niestabilność wszechświata: najmniejsze pchnięcie - a model albo zacznie się rozszerzać - i wtedy nasza wyspa gwiazd i światła zostanie rozproszona w bezkresnym oceanie, świat zostanie zdewastowany. Lub skurczyć się - w zależności od tego, co przeważy, jaka jest gęstość materii na świecie.
W 1922 roku leningradzki matematyk A. A. Fridman rozwiązał równania Einsteina bez terminu kosmologicznego i odkrył, że wszechświat powinien się rozszerzać, jeśli gęstość materii w przestrzeni jest większa niż 2 x 10 minus 29 g/cm3. Einstein nie od razu zgodził się z wnioskami Friedmana, ale w latach 1931-1932 zwrócił uwagę na ich wielkie fundamentalne znaczenie. A kiedy w latach dwudziestych XX wieku de Sitter znalazł w pracach Slifera oznaki „przesunięcia ku czerwieni” w widmach mgławic spiralnych, potwierdzone badaniami Hubble'a, a belgijski astronom Abbe Lemaitre zasugerował, używając Dopplera, przyczynę ich rozproszenia, niektórzy fizycy, w tym Einstein, widzieli w tym nieoczekiwane eksperymentalne potwierdzenie teorii „rozszerzającego się wszechświata”.
Zastąpienie nieskończoności „nieograniczoną” izolacją jest sofizmem. Wyrażenie "krzywizna czasoprzestrzenna" fizycznie oznacza zmianę przestrzenną ("krzywizna") pola grawitacyjnego; jest to bezpośrednio lub pośrednio uznawane przez największych znawców teorii Einsteina. Rolę potencjałów newtonowskich pełnią w nim składowe tensora metrycznego lub inne miary „krzywizny”. Zatem „przestrzeń” odnosi się tutaj po prostu do rodzaju materii – pola grawitacyjnego.
Jest to zwykłe zamieszanie wśród pozytywistów, które sięga czasów Platona, Hume'a, Maupertuisa, Clifforda i Poincarego i prowadzi do absurdów. Po pierwsze, do oddzielenia przestrzeni od materii: jeśli grawitacja nie jest materią, a jedynie formą jej istnienia – „przestrzenią”, to okazuje się, że „forma materii” rozciąga się daleko od „materii” (jak pozytywiści nazywają tylko masa) i tam się wygina i zamyka. Po drugie, prowadzi to do przedstawienia „przestrzeni” jako szczególnej substancji – oprócz materii: „przestrzeń” przenosi energię i przyczynowo oddziałuje z materią. Po trzecie, prowadzi to do absurdu „przestrzeni w przestrzeni” – typowej dla pozytywistów dwuznaczności w używaniu tego słowa: geometria „przestrzeni” jest określona przez rozkład materii w przestrzeni – w takim a takim miejscu w przestrzeni („w pobliżu mas”) „przestrzeń” jest zakrzywiona.
Tymczasem einsteinowska „izolacja wszechświata” może właściwie oznaczać izolację tylko jego odrębnej formacji, w której nie ma nic nadzwyczajnego: układy gwiezdne i planety, i organizmy, i cząsteczki, i atomy, i cząstki elementarne są zamknięte. Oddziaływania jądrowe nie rozciągają się poza obszar 3 x 10 do minus 13 cm, ale przestrzeń ta jest otwarta dla sił elektromagnetycznych i grawitacyjnych.
Astronomowie sugerują istnienie "czarnych dziur" - zapadniętych gwiazd o polu grawitacyjnym tak silnym, że nie "uwalnia" światła. Można założyć, że istnieje gdzieś granica rozchodzenia się sił grawitacyjnych, otwarta dla innych sił. Podobnie czarna i iskrząca się zamieć galaktyk dostępna dla naszych teleskopów może być stosunkowo zamknięta - jakaś część świata, do której należy znany nam świat.
Gdyby kosmologowie byli wyraźnie świadomi, że mówimy o względnej izolacji jakiejś części wszechświata, to obliczenia promienia tej części nie cieszyłyby się tak podekscytowaną uwagą mistyków.
Postulując różne dodatkowe warunki w teoriach grawitacji Newtona, Einsteina i innych, otrzymuje się wiele możliwych modeli kosmologicznych. Ale każdy z nich wydaje się opisywać tylko jakiś ograniczony region wszechświata. Bez względu na to, jak inspirują nas sukcesy poznania, uproszczeniem i błędem jest przedstawianie całego świata według modelu znanego - monotonnej kupy tego samego, absolutyzującej właściwości i prawa jego wyodrębnionej części.
Nieskończoność jest zasadniczo niepoznawalna za pomocą skończonych środków. Ani kosmologia, ani żadna inna z nauk szczegółowych nie może być nauką całego nieskończonego świata. A ponadto taka ekstrapolacja daje również pożywienie różnym mistycznym spekulacjom.
Widzieliście już podobne analogie: atomy przypominają układy słoneczne, wielkoskalowe struktury wszechświata są podobne do neuronów w ludzkim mózgu, są też ciekawe zbiegi okoliczności: liczba gwiazd w galaktyce, galaktyk we wszechświecie, atomów w komórka i komórki żywej istoty są w przybliżeniu takie same (od 10 ^11 do 10 ^14). Powstaje następujące pytanie, sformułowane przez Mike’a Paula Hughesa:
Czy jesteśmy po prostu komórkami mózgowymi większej planetarnej istoty, która nie jest jeszcze samoświadoma? Skąd możemy wiedzieć? Jak możemy to przetestować?
Wierzcie lub nie, ale pomysł, że suma wszystkiego we wszechświecie jest czującą istotą, istnieje od bardzo dawna i jest częścią koncepcji Wszechświata Marvela i ostatecznej istoty, Wieczności.
Trudno jest udzielić bezpośredniej odpowiedzi na tego rodzaju pytanie, ponieważ nie jesteśmy w 100% pewni, co tak naprawdę oznacza świadomość i samoświadomość. Ale mamy zaufanie do kilku fizycznych rzeczy, które mogą pomóc nam znaleźć najlepszą możliwą odpowiedź na to pytanie, w tym odpowiedzi na następujące pytania:
Jaki jest wiek wszechświata?
Jak długo różne obiekty muszą wysyłać do siebie sygnały i odbierać sygnały od siebie?
Jak duże są największe konstrukcje związane grawitacją?
„A ile sygnałów będą musiały mieć połączone i niepołączone struktury o różnych rozmiarach, aby wymieniać między sobą jakiekolwiek informacje?”
Jeśli dokonamy tego rodzaju obliczeń, a następnie porównamy je z danymi, które powstają nawet w najprostszych strukturach podobnych do mózgu, możemy przynajmniej dać najbliższą możliwą odpowiedź na pytanie, czy we wszechświecie istnieją duże struktury kosmiczne. obdarzony inteligentnymi zdolnościami.
Wszechświat istnieje od około 13,8 miliarda lat od Wielkiego Wybuchu i od tego czasu rozszerza się w bardzo szybkim (ale malejącym) tempie i składa się z około 68% ciemnej energii, 27% ciemnej materii, 4,9% z normalnej materii, 0,1% z neutrin i około 0,01% z fotonów (podawany stosunek procentowy był inny - w czasach, gdy materia i promieniowanie miały większe znaczenie).
Ponieważ światło zawsze porusza się z prędkością światła — przez rozszerzający się wszechświat — jesteśmy w stanie określić, ile różnych połączeń zostało nawiązanych między dwoma obiektami przechwyconymi w tym procesie ekspansji.
Jeśli zdefiniujemy „komunikację” jako czas potrzebny do wysłania i odebrania informacji w jednym kierunku, to jest to ścieżka, którą możemy obrać za 13,8 miliarda lat:
- 1 komunikacja: do 46 miliardów lat świetlnych, cały obserwowalny wszechświat;
- 10 komunikacji: do 2 miliardów lat świetlnych lub około 0,001% wszechświata; kolejne 10 milionów galaktyk.
- 100 komunikacji: prawie 300 milionów lat świetlnych lub niecałkowita odległość do gromady Coma, która zawiera około 100 tysięcy galaktyk.
- 1000 komunikacji: 44 miliony lat świetlnych, prawie granice supergromady w Pannie (gromada w Pannie), zawierającej około 400 galaktyk.
- 100 tysięcy komunikacji: 138 tysięcy lat świetlnych lub prawie cała długość Drogi Mlecznej, ale nie wykraczająca poza nią.
- 1 miliard komunikacji - 14 lat świetlnych lub tylko następne 35 (mniej więcej) gwiazd i brązowych karłów; ten wskaźnik zmienia się, gdy gwiazdy poruszają się w galaktyce.
Nasza lokalna grupa ma połączenia grawitacyjne - składa się z nas, Andromedy, Galaktyki Trójkąta i być może z 50 innych, znacznie mniejszych karłów, i ostatecznie wszystkie one utworzą jedną połączoną strukturę o długości kilkuset tysięcy lat świetlnych (będzie to zależeć mniej więcej od od rozmiaru powiązanej struktury).
W przyszłości większość grup i gromad spotka ten sam los: wszystkie powiązane z nimi galaktyki utworzą razem jedną, gigantyczną strukturę o wielkości kilkuset tysięcy lat świetlnych, która będzie istnieć przez około 110^15 lat.
W momencie, gdy wszechświat jest 100 000 razy starszy od obecnego, ostatnie gwiazdy zużyją swoje paliwo i pogrążą się w ciemności, a tylko bardzo rzadkie rozbłyski i zderzenia ponownie spowodują fuzję, która będzie trwała, dopóki same obiekty nie zaczną się rozpadać. oddzielone grawitacyjnie - w przedziale czasowym od 10^17 do 10^22 lat.
Jednak te oddzielne duże grupy będą coraz bardziej oddalać się od siebie, w związku z czym nie będą miały możliwości spotykania się ani komunikowania się ze sobą przez dłuższy czas. Gdybyśmy na przykład wysłali dzisiaj sygnał z naszej lokalizacji z prędkością światła, moglibyśmy dotrzeć tylko do 3% galaktyk w obserwowalnym obecnie wszechświecie, a reszta jest już poza naszym zasięgiem.
Dlatego pojedyncze połączone grupy lub gromady to wszystko, na co możemy liczyć, a najmniejsze, takie jak my – a większość z nich – zawiera około jednego biliona (10^12) gwiazd, podczas gdy największe (jak przyszła Gromada Warkocza) zawierają około 10^15 gwiazdek.
Ale jeśli chcemy wykryć samoświadomość, najlepszą opcją jest porównanie z ludzkim mózgiem, który ma około 100 miliardów (10^11) neuronów i co najmniej 100 bilionów (10^14) połączeń neuronowych, podczas gdy każdy neuron odpala około 200 razy na sekundę. Jeśli wyjdziemy z faktu, że życie człowieka trwa średnio około 2-3 miliardów sekund, to otrzymamy wiele sygnałów na cały ten okres!
Potrzeba byłoby sieci bilionów gwiazd w zasięgu miliona lat świetlnych w ciągu 10^15 lat, aby uzyskać coś porównywalnego z liczbą neuronów, połączeń neuronowych i objętością transmitowanych sygnałów w ludzkim mózgu. Innymi słowy, te połączone liczby – dla ludzkiego mózgu i dla dużych, w pełni uformowanych galaktyk końcowych – są w rzeczywistości porównywalne ze sobą.
Zasadnicza różnica polega jednak na tym, że neurony wewnątrz mózgu mają połączone i zdefiniowane struktury, podczas gdy gwiazdy wewnątrz połączonych galaktyk lub grup szybko się poruszają, zbliżając się do siebie lub oddalając się od siebie, co następuje pod wpływem wszystkich innych gwiazdy i masy w środku galaktyki.
Uważamy, że taka metoda losowego doboru źródeł i orientacji nie pozwala na utworzenie stabilnych struktur sygnału, ale może to być konieczne lub nie. Opierając się na naszej wiedzy o tym, jak powstaje świadomość (szczególnie w mózgu), uważam, że po prostu nie ma wystarczającej ilości spójnych informacji przepływających między różnymi bytami, aby było to możliwe.
Jednak całkowita liczba sygnałów, które mogą być zaangażowane w wymianę poziomów galaktycznych podczas życia gwiazd, jest atrakcyjna i interesująca i wskazuje na potencjał ilości wymienianych informacji, o których wiemy, że ma ona samo- świadomość.
Należy jednak zauważyć, że nawet gdyby to wystarczyło, nasza galaktyka byłaby odpowiednikiem noworodka urodzonego zaledwie 6 godzin temu - niezbyt duży wynik. Jeśli chodzi o większą świadomość, to jeszcze się nie pojawiła.
Co więcej, można powiedzieć, że pojęcie „wieczności”, obejmującej wszystkie gwiazdy i galaktyki we wszechświecie, jest niewątpliwie zbyt duże, biorąc pod uwagę istnienie ciemnej energii i to, co wiemy o losach naszego wszechświata.
Niestety, jedynym sposobem sprawdzenia tego jest albo symulacja (ta opcja ma swoje nieodłączne wady), albo siedzenie, czekanie i obserwowanie, co się stanie. Dopóki większa inteligencja nie wyśle nam oczywistego „inteligentnego” sygnału, pozostanie nam wybór hrabiego Monte Christo: czekać i mieć nadzieję.
Ethana Siegela, założyciel bloga Starts With A Bang, felietonista NASA i profesor Lewis & Clark College.