Ищу книгу! "Гравитон" Томаш Тума
Уважаемые пикабушники и пикабушницы!
Уже давно и безуспешно пытаюсь найти книгу Томаша Тумы "Гравитон".Нигде в продаже нет:( А при поиске в профильных группах сразу куча мошенников вылезает и предлагает несуществующие варианты... Вдруг у кого-то завалялась? С удовольствием бы приобрел!
Является ли гравитация квантовой?
Перевод статьи с портала Scientific American.
Ссылки, по возможности, русифицированы.
Продолжающийся поиск гравитона – предполагаемой фундаментальной частицы, несущей гравитационную силу – это ключевой шаг физиков в долгом путешествии к «теории всего».
Художественное представление гравитационных волн, создаваемых сливающимися нейтронными звездами. Ранняя Вселенная является еще одним источником гравитационных волн, которые, если их обнаружить, смогут помочь физикам разработать квантовую теорию гравитации. Р. Херт, Caltech-JPL.
Все фундаментальные силы Вселенной, как известно, следуют законам квантовой механики, кроме одной: гравитация. Открытие способа, позволяющего соотнести гравитацию с квантовой механикой, позволило бы ученым ближе подобраться к «теории всего», которая могла бы полностью объяснить работу космоса с самых основ. Важным первым шагом в этих поисках является обнаружение давно постулируемой элементарной частицы гравитации, гравитона. В поисках гравитона физики теперь обращаются к экспериментам с участием микроскопических сверхпроводников, свободно падающих кристаллов и послесвечения Большого взрыва – [реликтового излучения, прим. перев.].
Квантовая механика предполагает, что все сделано из квантов или порций энергии, которые могут вести себя и как частица, и как волна — например кванты света, называемые фотонами. Обнаружение гравитонов, гипотетических квантов гравитации, докажет, что гравитация является квантовой. Проблема заключает в том, что гравитация необычайно слаба. Чтобы непосредственно наблюдать мельчайшее воздействие гравитона на материю, здорово подметил физик Фримен Дайсон, детектор гравитона должен быть массивным настолько, что самостоятельно коллапсирует, образовав черную дыру.
«Одна из проблем всех теорий квантовой гравитации заключается в том, что их предсказания, как правило, практически невозможно экспериментально проверить», - говорит квантовый физик Ричард Норте из Делфтского технического университета в Нидерландах. «Это основная причина, по которой существует столько конкурирующих теорий и почему нам пока не удалось понять, как все на самом деле работает».
В 2015 году, однако, физик-теоретик Джеймс Квош на этот раз в Аделаидском университете в Австралии, предложил способ обнаружить гравитоны, воспользовавшись их квантовой природой. Квантовая механика предполагает, что вселенная по своей природе неопределенная, например, никогда нельзя точно знать положение и импульс частицы одновременно. Одним из следствий этой неопределенности является то, что вакуум никогда не бывает полностью пустым, а вместо этого гудит с «квантовой пеной» так называемых виртуальных частиц, которые постоянно появляются и исчезают. Эти призрачные сущности могут быть любыми квантами, включая гравитоны.
Десятилетия назад ученые обнаружили, что виртуальные частицы могут создавать силы, которые можно обнаружить. Например, эффект Казимира — притяжение или отталкивание между двумя зеркалами, расположенными близко друг к другу в вакууме. Эти отражающие поверхности движутся под действием силы, создаваемой виртуальными фотонами, мигающими и выходящими из существования. Предыдущие исследования показали, что сверхпроводники могут отражать гравитоны сильнее, чем нормальная материя, поэтому Квош вычислил, что поиск взаимодействия между двумя тонкими сверхпроводящими листами в вакууме может выявить гравитационный эффект Казимира. Результирующая сила должна быть примерно в 10 раз сильнее, чем ожидается от стандартного эффекта Казимира на основе виртуального фотона.
Недавно Норте и его коллеги разработали микрочип для проведения этого эксперимента. Этот чип содержал две микроскопические пластины с алюминиевым покрытием, которые охлаждались почти до абсолютного нуля, становясь сверхпроводящими. Одна пластина была прикреплена к подвижному зеркалу, после чего зеркало обстреливали лазером. Если бы пластины перемещались из-за гравитационного эффекта Казимира, частота света, отражающегося от зеркала, заметно бы изменялась. Как подробно описано 20 июля в журнале Physical Review Letters, ученые не смогли увидеть никакого гравитационного эффекта Казимира. Этот нулевой результат не обязательно исключает существование гравитонов и, следовательно, квантовую природу гравитации. Это скорее может означать, что гравитоны не взаимодействуют с сверхпроводниками так сильно, как это оценивали в предыдущих работах, говорит квантовый физик и лауреат Нобелевской премии Фрэнк Вильчек из Массачусетского технологического института, который не участвовал в этом исследовании и не удивлен его нулевыми результатами. Несмотря на это, Квач говорит, что «это была смелая попытка обнаружить гравитоны».
Художественное представление эксперимента (Мориц Форш, Институт Нанонауки Кавли, Делфтский технический университет)
Хотя микрочип Норте не показал, является ли гравитация квантовой, другие ученые используют множество подходов к поиску гравитационных квантовых эффектов. Например, в 2017 году в двух независимых исследованиях было показано, что если гравитация является квантовой, то она может создавать связь, известную как «запутанность» между частицами, так, что одна частица мгновенно воздействует на другую, где бы она ни находилась в космосе. Маленький эксперимент с использованием лазерных лучей и микроскопических алмазов мог бы помочь в поиске такой гравитационной запутанности. Кристаллы содержались бы в вакууме, чтобы избежать столкновений с атомами, поэтому они могли бы взаимодействовать друг с другом только по гравитации. Ученые позволили бы этим алмазам одновременно падать, и, если гравитация является квантовой, то гравитационное притяжение, которое каждый кристалл оказывает на другого, может запутать их вместе.
Исследователи будут искать запутанность, направляя лазеры в сердце каждого алмаза после броска. Если частицы в центрах кристаллов будут вращаться в одну сторону, то они будут флуоресцировать, если же частицы будут вращаться в другую сторону, то флуоресценции не будет. Если вращения в обоих кристаллах синхронны чаще, чем предсказывает вероятность, то это говорит о запутанности. «Экспериментаторам всего мира любопытно принять вызов», - говорит исследователь квантовой гравитации Анупам Мазумдар из Гронингенского университета в Нидерландах, соавтор одного из исследований запутанности.
Другая стратегия поиска доказательств для квантовой гравитации — это взгляд на космическое микроволновое фоновое излучение, слабое послесвечение Большого Взрыва, утверждает космолог Алан Гут из M.I.T. Кванты, такие как гравитоны, флуктуируют подобно волнам, а самые короткие длины волн будут иметь наиболее интенсивные флуктуации. Когда космос колоссально расширился в размерах в течение секунды после Большого взрыва, в соответствии с широко поддерживаемой космологической моделью Гута, известной как инфляционная модель, эти короткие длины волн растянулись бы до более длинных по всей Вселенной. Такое свидетельство квантовой гравитации может быть увидено как завихрения в поляризации или выравнивании фотонов космического микроволнового фонового излучения - [также реликтового излучения, прим. перев].
Однако, интенсивность узоров этих завихрений, известных как B-моды, во многом зависит от энергии и времени инфляции. «Некоторые версии инфляции предсказывают, что эти B-моды должны быть найдены в ближайшее время, в то время как другие версии предсказывают, что B-моды настолько слабы, что никогда не будет никакой надежды обнаружить их», - говорит Гут. «Но, если они будут найдены, и свойства будут соответствовать ожиданиям от инфляции, это будет очень убедительным доказательством того, что гравитация квантована».
Еще один способ выяснить, является ли гравитация квантовой — смотреть прямо на квантовые флуктуации в гравитационных волнах, которые, как полагают, состоят из гравитонов, появившихся вскоре после Большого взрыва. Лазерно-интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория (LIGO) впервые обнаружила гравитационные волны в 2016 году, но она недостаточно чувствительна для обнаружения флуктуирующих гравитационных волн в ранней вселенной, инфляция которой растянулась до космических масштабов, утверждает Гут. Гравитационно-волновая обсерватория в космосе, такая как Лазерно-интерферометрическая космическая антенна (LISA), потенциально может обнаружить эти волны, добавляет Вильчек.
Художественное представление одного из спутников LISA
Однако в статье, недавно принятой журналом «Classical and Quantum Gravity», астрофизик Ричард Лиу из Университета Алабамы в Хантсвилле утверждает, что LIGO уже должна была обнаружить гравитоны, если они несут столько энергии, сколько предполагают некоторые современные модели физики частиц. Может быть, гравитон просто содержит меньше энергии, чем ожидалось, но Лиу предполагает, что это также может означать, что гравитона не существует. «Если гравитона вообще не существует, это будет хорошей новостью для большинства физиков, поскольку у нас при разработке теории квантовой гравитации было ужасное время», - говорит Лиу.
Тем не менее, разработка теорий, которые исключают гравитон, может быть не проще, чем разрабатывать теории, которые его учитывают. «С теоретической точки зрения, очень трудно представить себе, как гравитацию можно было бы квантовать», - говорит Гут. «Я не знаю никакой разумной теории о том, как классическая гравитация может взаимодействовать с квантовой материей, и я не могу себе представить, как такая теория может работать».
Гравитон. Гравитационная волна.
Пока пытаешься охватить трудно охватываемое, что то, да упустишь.
https://pikabu.ru/story/giperprostranstvo_mitio_kaku_razbor_... - здесь я не упомянул о Бозоне Хиггса, как об одно из основных частиц. Причина банальна - ещё не дошло до неё. Будет про Бозон, будет.
Но вот обо что стукнулся в вале комментариев - народ то путает открытие гравитационных волн, с "открытием" гипотетического гравитона.
А ещё часть народа не верит в Общую теорию относительности, в наличие чёрных дыр и вообще как бы не верит, что учёные давно умеют предсказывать поведение космоса и сомневаются в авторитете Энштейна, мол старик устарел, а как и что в космосе делается, никто не знает.
Развею сии домыслы!
Итак.
____________________________________________________
Гравитон это возможно та частица, которая отвечает за загадочную гравитационную силу, гравитацию, силу тяготения, силу возникающую в плотнейшей привязке к Массе тела. Без массы не существует гравитации как таковой.
Что именно из себя представляет гравитон - пока никто не знает. Если и есть что либо Гипотетического роду - то это он. Теорий полно, ответов нет.
Так же учитываем, что соединить гравитацию с тремя другими силами пока не удалось.
Гравитация как бы сама по себе, формул её точно увязывающих с тремя взаимодействиями нету, но при этом гравитация вычисляется по формулам Энштейна и подчиняется законам Общей Теории относительности.
Напоминаю, сил ещё есть три - слабое и сильное взаимодействия и электромагнитное взаимодействие.
______________________________________________________________
Гравитационные волны - это рябь на "ткани" пространства-времени. как будто не просто на простынь положили камень или шар, а этот шар столкнулся с чем то и получилась волна гравитации, которая не затухла, а стала подобно морской волне, расходится кругами, но при этом со скоростью света.
Предсказана Энштейном.
Повторно предсказано Митио Каку в 2004 году, опять таки в книге на тему исследований Энштейна. Мудрый японец ещё и ещё раз утверждал - найдём, засечём. Сбылось в точности.
причём митио указал, что засечём мы те волны гравитации, которые возникли от столкновения чёрных дыр.
______________________________________________________________
Установка LIGO - засекла волну.
Установка Лиго - если упростить сильно - это длинная труба, на одном конце два лазера, на другом зеркала. Дальше - лазеры это грубо говоря пучки света, они прямые, труба в которой они светят, максимально длинная для Земли - 4 км., с учётом её шарообразности.
В трубе этот луч света-лазера светит круглые сутки в зеркало и как бы гоняется туда сюда, без конца. Если волна гравитационная пройдёт через землю - она отклонить чуть чуть ЧУТЬ чуть совсем лазерный луч. Он как бы дрогнет, прогнётся чуток совсем. Плюс дрогнет и второй лазерный луч. На доли секунды длина лазерных лучей станет разной И датчики точные это засекут. Бинго тогда. Что и случилось наконец - волна прошла и показал себя на датчиках.
Что бы точно не обмануться и не "засечь" лже сигнал, установок в США три штуки, в разных частях страны. Если все три сработали - БИНГО!
Первый раз засекли слияние двух чёрных дыр, одна массой 36 солнц, другая - 29 солнц. Получилась дыра чёрная массой аж 62 массы солнца. Расстояние - 1.3 миллиарда световых лет.
Второй раз - 14.2 массы солнца + 7.5 массы солнца и получилась чёрная дыра в 21 массу солнца. Расстояние - 1.4 миллиарды световых лет.
Сколько энергии "уходит в пар", легко подсчитать. Жуткие значения если вдуматься, именно поэтому только чёрные дыры да белые карлики и могу порождать по настоящему сильыне гравитационные всплески.
_____________________________________________________________
Чем интересна гравитационная волна?
1 - Она точно характеризует именно столкновение чёрных дыр. По понятным причинам, чёрные дыры, если что либо не засасывают - не видны совсем. А вот если они сталкиваются, то опять таки ничего светится не начинает, но рождается колоссальная рябь в пространстве, идущая волнами.
Чёрные дыры есть. Теперь это факт.
Двойные чёрные дыры, которые сталкиваются - есть, это тоже факт.
2 - Подтверждение ещё раз Общей теории относительности. А то у некоторых недалёких, возникали сомнения в её правильности, когда дело касается космических масштабов в миллиарды световых лет. ОТО работает везде и всегда. Доказано. Штамп так сказать поставлен, клеймо прожжено, бирка повешена, в лоро и ностро записано. ФАКТ.
3 - Пометка - гравитационные волны рождаются вообще от любого движения любого тела, обладающего массой, любой массой. НО - настолько малые волны получаются, скажем от любого типа звёзд, что их не засечь. Исключение - пара белых карликов, но это тоже редкое сочетание. Так что гравитационная волна, которую можно засечь на приборах - это Роспись, Маркер, Автограф Чёрных дыр. Их так сказать крик о том, что они есть, они реальны и они колоссальны по своей энергии.
4а - Заодно, открытие гравитационной волны подтверждает что частица Гравитон таки есть и теперь известен предел массы гравитона - 10 минус 55 грамм
4б - А так же установлено, что гравитационная волна имеет предельную скорость распространения - опять таки это скорость света. Хотя Ньютон думал иначе. Ну вот, мы поправили дедушку. Он точно не обиделся, он Умный был. Потомки благодарные развивают его великий вклад.
5 - Теперь у нас есть новый способ, прежде фантастический, для наблюдения за глубоким космосом, сверх-далёким, древним. Это гравитационно - волновая астрономия. Встречайте - это новая эра между прочим, как в своё время рентгеновская и инфракрасная система наблюдения появилась и позволила видеть в разы и разы больше, чем одной только оптической системой наблюдения.
6 - Из этого следует, что верны предположения о наличии в центрах всех "живых", вращающихся галактик, есть огромные чёрные дыры, а то и не одна.
Если галактика вращается, то она даёт возможность стабильно зародится разумной жизни, даёт её длительные сроки для развития, что нереально в галактике без чёрной дыры.
Чёрная дыра своим гигантским тяготением раскручивает центр галактик, и таким образом по цепочке, по сути помогает вертеться всей галактике, включая её рукава. Жизнь летит и развивается. Опять таки - бинго.
Это визуализации гравитационных волн. Не принимайте прям что они такие и есть. Просто художники старались наглядно всё показать.
На счёт Энштейна и его Теории относительно ещё раз.
Она была доказана не только гравитационными волнами.
Было проведено исследование тысяч галактик, наблюдаемых в телескопы оптические.
общее число - больше 70-ти тысяч.
Искажения света от галактик, предскзываемые общей теорией Энштенйна, совпали тютелька в тютельку с тем, что насчитали учёные.
А это сухие данные.
_____________________________
Крупномасштабную структуру Вселенной можно исследовать методом слабого гравитационного линзирования на основе статистики слабых искажений формы далеких галактик. Эти искажения возникают в результате притягивания света элементами крупномасштабной структуры. Три года назад в журнале Physical Review Letters была опубликована теоретическая работа Пенцзи Чжана и других, которая была посвящена возможности проверок общей теории относительности и альтернативных ей теорий. В этой работе был введен параметр EG, характеризующий крупномасштабную структуру Вселенной. В целом этот параметр пропорционален средней плотности Вселенной и обратно пропорционален темпам роста структур во Вселенной. Согласно общей теории относительности параметр EGдолжен иметь значение 0,408±0,029.
Определив значение этого параметра из наблюдений, можно сделать выводы о справедливости общей теории относительности или других теорий.
Задача Рейеса и его коллег как раз заключалась в том, чтобы посчитать EG. Для этого они использовали данные обзора The Sloan Digital Sky Survey. Этот обзор был выполнен уже в двух версиях, в настоящее время ведутся работы по созданию его третьей версии. Данные обзора представляют собой многоцветные изображения с большим разрешением, охватывающие более четверти неба, куда попадает почти миллион галактик. Для определения EG использовались 70 205 галактик, находящихся в пределах красного смещения z=0,309 (напомним, что этим параметром в астрономии характеризуется расстояние до далеких объектов: z показывает изменение длины волны излучения объекта в результате расширения Вселенной). Это соответствует стадии жизни Вселенной 3,5·109 лет назад.
В результате обработки данных обзора SDSS ученые получили среднее наблюдательное значение EG, равное 0,392±0,065.
Оно совпадает с тем значением, которое предсказывала общая теория относительности, которая таким образом получила еще одно доказательство своей справедливости.
Это общий вид того, как тело, обладающее массой, продавливает пространство-время.
Интересно - куда? :) Ответ есть у Митио Каку - в другие измерения, которые были в начале нашей Вселенной вполне доступны, но после ткань нашего мира их закрыла и в этой ткани трёхмерной мы и живём. Но про это в других частях. Иначе перегружу информацией данный блок, итак много всего поместил....
Гиперпространство Митио Каку. Разбор. 1 часть.
Читаю и буду делится наблюдениями выдержками. Концентрация с одной стороны интересных данных в легко поданном виде и с другой - фундаментальных вещей - запредельная, потому ни ни, в одну статью не возьмусь сводить. Получится сборная каша из торта, солёных огурцов и коньяка. Нужно раскладывать, поступательно.
__________________________________________________________________
Первая и самая простая истина - пространство-время, это единый механизм-материя-полотно-ткань. Без времени не будет пространства, без него времени.
Плюс, обосновано, что время может превращаться в пространство, а оно во время. Как бы чудно это не звучало - факт, проистекающий из формул.
Наиболее правильным представить пространство-время как некое полотно, натянутое в трёх измерениях одновременно, эдакий объёмный батут, но при этом для нас он всегда плоский, потому что мы как бы на нём, но толщина в итоге его равна нашему окружающему миру. Чёрт, не знаю как доходчивее. :)
Вот представьте покрывало. Так? Натянули. Так? Но это двухмерное получается дело, без высоты, есть зримая длина и ширина, а космос то объёмен, звёзды в нём расположены относительно земли как бы в виде сферы, можно лететь в любую сторону к нужной звезде, а не только по плоскости вперёд, назад.
Вот для примера скриншоты из объёмной модели ближайших окрестностей нашей Солнечной системы.
Звёзды находятся не по линиям в одной из плоскостей, они в сфере. Красиво и при этом усложняет понимание что такое ткань времени-пространства.
Я сам записал видео с экрана, на программе симуляторе, она показывает примерное устройство нашей части галактики. Очень наглядно.
И скриншоты для ещё больше наглядности.
Так вот. Это всё равно ТКАНЬ пространства. И ещё раз - когда пишу пространство, подразумеваю именно неразрывную связку - пространство-время.
На нём как бы лежат, именно лежат, все объекты в нашей Вселенной. От кварка, протона или нейтрино, до звёзд, галактик и Земли.
Мало того что лежат, так все они, обладают массой и так или иначе, а продавливают ткань пространства. Как продавливает шар для боулинга поверхность простыни или батута. Равно как продавит хоть на микрон поверхности и шарик для настольного тенниса.
А теперь финт ушами - что такое сила тяготения, она же гравитация?
Чуток приторможу. Мне и самому было сложно. :)
Во вселенной есть четыре известные силы-взаимодействия, пятая - тёмная материя, это теория. Есть четыре точно, остальное пока не точно. Итак.
Гравитационная.
Электромагнитная.
Сильная
Слабая. Замените на взаимодействие и получится то же самое, просто называется более научно и сухо.
Взаимодействия Гравитационное, Электромагнитное, слабое и сильное.
Учёные четыреста лет подходили к этому количеству сил, затем 100 лет с лишним бьются, что бы придумать Единую теорию для всех четырёх - нет пока успеха.
Придумали Единую теорию для Трёх Сил - Стандартную модель. Она описывает разом, одними и теми же формулами три силы - слабую, сильную и электромагнитную.
Гравитация-тяготение в руки не далась до сих пор, несмотря на Большой адронный коллайдер и все светлые умы человечества. Она все теорий, как бы есть, кто ж будет отрицать, но связать её воедино с тремя силами имеющимися - никак не выходит. Даже частица у гравитации вроде как есть - гравитон, но пока только гипотетическая.
Что это значит? А то, что мы все имеем массу, которой давим на пространство, которое массой в итоге прогинаем. А что такое масса и из чего она получается никто пока сказать не может. Ещё проще - никто из учёных, не возьмётся описать формулой, что такое килограмм картошки, если речь идёт о его массе. Взаимодействие и влияние на разные объекты - легко, а вот сказать из какой частицы и характеристик она составлена - нет ответа. Самое базовое - масса, не имеет точной частицы и привязки к другим силам. Она везде есть, масса есть даже у ничтожного по массе нейтрино, масса давит так или иначе на пространство, но она неуловима для нас. Пока.
Итак, если свести к известному, то гравитация-тяготение, это то что получается, когда нечто обладающее Массой, давит на пространство и прогинает его. Создаёт складки, вытянутости у пространства. Пример простыни самый банальный, всё конечно сложнее, трёхмерное всё, отсюда изгибы то получаются во все стороны разом.
Поэтому Солнце не загадочно тянет нас к себе - оно просто изгибает вокруг себя пространство своей массой и мы поэтому и вращаемся вокруг Солнца. Солнце не тянет нас никакой загадочной рукой, нет, оно простыню-батут-пространство вокруг искажает. А Земля как бы по изогнутой, вдавленной простыне-пространству катится. Правда простыня трёхмерная, объёмная во все стороны, не забываем про это и потому летаем мы весело, со свистом, во всех трёх плоскостях и всё во Вселенной так же.
Вот здесь классная гифка есть - https://pikabu.ru/story/dvizhenie_solnechnoy_sistemyi_176945... - крайне наглядно показано трёхмерная суть нашего пространства.
В итоге гравитация с одной стороны везде, с другой пока не уловима для точных описаний. Ну пусть ловят, как поймают, нам учёные похвалятся обязательно.
Теперь следующая засада - если наша Вселенная это пространство-простыня, то куда продавливается она? :) Воооот. Хороший вопрос с готовым и логичным ответом - В другое измерение. От которого поначалу седели маститые поклонники строгой трёхмерности и ОДНОГО Большого взрыва. Для них то Вселенная была едина, одна, взрыв её породивший один и так далее. А тут мало того что измерений выходит явно не три, четыре, а много более, так ещё и....
Мультивселенная. В теории о которой первым задал тон Линде, а развивает сейчас - Митио Каку - нынешний гений, наш второй Хокинг.
И возникла проблема - а нельзя экспериментально доказать наличие других вселенных. Но всё говорит за это. И в первую очередь то, что пространство упрямо гнётся даже от протона, а уж от Солнца или Галактики, гнётся ну очень заметно.
Затем сам Энштейн - великий и мудрый, нарвался на то, что по идее должны быть чёрные дыры, нечто настолько плотно сжавшееся, настолько большую массу имеющее, что оно настолько сильно исказит пространство около себя, что даже свет не улетит - чёрная дыра. Энштейн как мог защищался, мол такого не бывает. Но сам себя раз за разом убеждал - ещё как бывает.
Чёрная дыра окончательно доказала всем, что измерений явно не три, поболе будет. Ибо куда ж всё проваливается? Целые звёзды заглатывает дыра, а деваться им физически вроде некуда, однако куда то деваются. Причём впоследствии стали засекать совсем уж дикие случаи, когда чёрная дыра сжирала за одно мгновение целую звезду, массой в сотни солнечных.
Значит есть белые дыры. Куда они ведут? Логичный и простой ответ любого ребёнка - куда то в другой мир? Да. От этого ответа поседели следующие мастодонты науки, уже в 90-е годы. Но пришлось и это проглотить.
Линде и Митио Каку продолжили логичные рассуждения. Если есть наша трёхмерная материя-пространство, то за нею, сверху, снизу, не важно явно есть другие вселенные. Как они расположены? Как выглядят? как вообще образовалась тогда наша вселенная, если и близко не получается ,чт оона одна, что взрыв Большой был один и так далее.
Это в следующей части, иначе слишком объёмно получится. Но поверьте - дальше настолько круто Митио всё разложил, что будет и сложнее и проще одновременно.
10 теоретических частиц, которые могут объяснить всё.
На протяжении веков человечество вгрызалось в гранит науки, пытаясь выяснить точный состав Вселенной. Древние греки первыми предположили существование атомов, которые, по их мнению, были мельчайшими частицами — «строительными блоками» всего сущего. На протяжении 1500 лет это было всем, что мы знали о материи. В 1897 году открытие электрона разрушило научный мир до руин. Оказалось, что точно так же, как молекулы состояли из атомов, атомы состоят из компонентов.
И чем глубже мы смотрели, тем больше ответов, казалось, утекает сквозь наши пальцы. Даже протоны и нейтроны — строительные блоки атомов — изготовлены из еще меньших частиц — кварков. Каждое открытие порождало больше вопросов. Состоит ли время и пространство из россыпей мельчайших частиц, которые даже невозможно увидеть? Возможно. Перед вами десять теоретических частиц, которые могут объяснить все. Если мы их найдем.
Страпельки
Начнем с чего-то, близкого к тому, что мы уже знаем — кварки. Насчитывается шесть типов кварков. «Верхние» и «нижние» кварки более распространены, из них состоят протоны и нейтроны. «Странные» кварки, с другой стороны, не так распространены. Когда странные кварки объединяются с верхними и нижними кварками в равных количествах, они создают частицу под названием «страпелька» (от «странный» и «капелька»). Страпельки — это тончайшие фрагменты, из которых состоит странная материя.
Согласно теории странной материи, страпельки образуются в природе, когда массивная нейтронная звезда — тяжелая коллапсирующая звезда — выдает столько давления, что электроны и протоны в ядре сливаются, а затем коллапсируют дальше в нечто вроде плотного кваркового пузыря, который мы называем странной материей. И хотя большие страпельки могут теоретически существовать за пределами центров звезд с высоким давлением, вероятнее всего, они уплыли от таких звезд в другие солнечные системы — включая нашу собственную.
Но опять же: если они существуют, большая страпелька может превратить ядро атома в другую страпельку, если столкнется с ним. Новая страпелька столкнется с другими ядрами, что вызовет цепную реакцию, пока вся материя на Земле не будет превращена в странную материю. На самом деле, подобные страхи были вызваны работой Большого адронного коллайдера, представителям которого удалось в свое время убедить людей в надуманности этого факта. Вряд ли они могли бы случайно создать страпельку, которая уничтожила бы планету.
Суперпартнеры
Теория суперсимметрии гласит, что у каждой частицы во Вселенной есть противоположная частица-близнец, известная как суперсимметричная частица, суперпартнер или счастица. Таким образом, у каждого кварка есть скварк, который разделяет с первым идеальную симметрию. У каждого фотона есть фотино. И так далее, пока ни одна из 61 известных элементарных частиц не останется без внимания. Что ж, если их так много, почему мы не обнаружили ни одну?
Есть такая теория: в физике элементарных частиц более тяжелые частицы распадаются быстрее, чем более легкие. Если образуется достаточно тяжелая частица, она сломается практически сразу после создания. Если предположить, что счастицы невероятно тяжелые, они должны разрушаться в мгновение ока, пока их суперпартнеры — частицы, которые мы наблюдаем — живут. Это может объяснить, почему во Вселенной наблюдается такой перевес темной материи — счастицы могут содержать темную материю и существовать в поле, которое для нас далеко и ненаблюдаемо.
Античастицы
Материя состоит из частиц — и точно так же антивещество состоит из античастиц. В этом есть здравый смысл. Античастицы обладают такой же массой, что и нормальные частицы, но противоположным зарядом и противоположным угловым моментом (спином). Похоже на суперсимметрию, но в отличие от частиц, античастицы ведут себя точно так же, как частицы, даже участвуют в создании антиэлементов вроде антиводорода. В принципе, на любую материю найдется антиматерия.
Во всяком случае, должна найтись. В этом-то и проблема — вокруг много материи, а антиматерии не нашли нигде. Только создали искусственным путем. За пределами Большого адронного коллайдера свободное антивещество не существует даже в теории.
Согласно теории Большого Взрыва, изначально было равное количество частиц и античастиц. Вся материя во Вселенной была создана в точке этого взрыва. По умолчанию, все антивещество должно было быть создано в то же время. Другая теория гласит, что в других частях Вселенной антивещество преобладает. Все, что мы видим, самые далекие звезды, состоят из материи. Но наша видимая Вселенная может быть лишь небольшим участком вселенной, где-то там могут быть целые звездные системы из антивещества.
Гравитоны
На данный момент античастицы представляют собой огромную проблему в современной теоретической физике элементарных частиц. Другой проблемой является гравитация. По сравнению с другими силами, например электромагнетизмом, гравитация — крайне слабая сила. Кроме того, она отлично работает на планетарном уровне — с помощью гравитации легко наблюдать другие звезды и планеты, но на молекулярном уровне ее практически невозможно уловить и там она творит несуразные вещи. В дополнение ко всему прочему, у гравитации нет частиц, которые ее переносят, вроде фотонов, которые переносят свет.
И тут появляется гравитон. Это теоретическая частица, которая должна уместить гравитацию в ту же модель, что и любую другую наблюдаемую силу. Поскольку гравитация оказывает слабое притяжение на каждый объект, вне зависимости от расстояния, она должна быть безмассовой. Но это не проблема — у фотонов нет массы, и они повсюду. Мы зашли так далеко, что можем даже определить точные параметры, которым должен соответствовать гравитон, поэтому если мы найдем частицу — любую частицу — удовлетворяющую этим параметрам, у нас будет гравитон.
Найти гравитон очень важно, поскольку сейчас общая теория относительности и квантовая физика несовместимы. Однако на определенных уровнях энергии, известных как масштабы Планка, гравитация перестает следовать правилам относительности и соскальзывает к квантовым правилам. Поэтому решение проблемы гравитации может быть ключом к единой теории.
Гравифотоны
Есть и другая теоретическая гравитационная частица, и она прекрасна чуть менее, чем полностью. Гравифотон — это частица, которая создается, когда гравитационное поле проявляется в пятом измерении. Она берет начало из теории Калуцы — Клейна, которая предлагает объединить электромагнетизм и гравитацию в одну силу при условии, что в пространстве-времени есть больше, чем пять измерений. Гравифотон обладал бы характеристиками гравитона, но также принимал бы свойства фотона и создавал то, что физики называют «пятой силой» (ну а вообще есть только четыре фундаментальных силы).
Другие теории утверждают, что гравифотон мог бы быть суперпартнером гравитона, но они отталкивались бы и притягивались одновременно. В теории, это могло бы создать эффект антигравитации. И это только в пятом измерении. Теория супергравитации тоже постулирует существование гравифотонов, но предлагает расширить количество измерений до… одиннадцати.
Преоны
Из чего состоят кварки? Для начала, давайте ознакомимся с масштабами. В ядре атома золота семьдесять девять протонов. Каждый протон состоит из трех кварков. Ширина ядра атома золота — примерно восемь фемтометров в поперечнике. Это восемь миллионных долей нанометра, а нанометр — это одна миллиардная от метра. Кварки очень маленькие, а преоны, в таком случае, должны быть настолько ничтожно малы, что их просто невозможно измерить современными методами.
Есть и другие слова, которые используются для описания теоретических строительных блоков кварков, включая примоны, субкварки, квинки и твидлы, но «преон» приняли лучше всех. И преоны — весьма важная часть теоретической физики, потому что на данный момент фундаментальной частицей остаются кварки. Если выяснится, что они состоят из других частей, это откроет путь к тысячам новых теорий. Например, одна из теорий гласит, что неуловимое антивещество во Вселенной на самом деле содержится в преонах, поэтому все вокруг обладает частичками антиматерии, которая заперта в этом всем. Согласно этой теории, и вы являетесь носителем антивещества — просто вы не сможете ее увидеть, потому что материя складывается из более крупных блоков.
Тахионы
Ничто не приближается к нарушению известных законов относительности ближе, чем тахион. Эта частица движется быстрее света, и если бы она существовала, фундаментальное ограничение скорости больше не было бы ограничено скоростью света. На самом деле, это означало бы, что скорость света стала бы центральной точкой — и по обе стороны от этой точки будут частицы, которые движутся бесконечно медленно (не движутся вообще), и тахионы, которые могут двигаться бесконечно быстро.
Как ни странно, их отношение к скорости света было бы зеркальным. Грубо говоря, когда обычная частица ускоряется, ее энергетические потребности увеличиваются. Чтобы прорвать барьер световой скорости, нужно бесконечное количество энергии. В случае с тахионом, чем медленнее он движется, тем больше энергии требует. Когда он замедляется и приближается к скорости света с другого конца, его энергетические требования приближаются к бесконечности. Но когда его скорость растет, и нужда в энергии уменьшается — ему не нужно энергии вообще, чтобы двигаться с бесконечной скоростью.
Представьте его как магнит — один магнит приклеен к стене, а другой у вас в руке. Когда вы соприкасаете одинаковые полюса магнитов, ваш магнит отталкивается. Чем ближе вы приближаете свой магнит, тем труднее вам нажимать. Теперь представьте, что по ту сторону стены есть другой магнит, который делает то же самое. Магнит на стене — это скорость света, а два других магнита — это тахионы и обычные частицы. Если бы даже тахион существовал, они всегда будут замкнуты по ту сторону ловушки, которую мы сами не можем обойти. Хотя технически они могут быть использованы для отправления сообщений в прошлое.
Струны
Почти все частицы, о которых мы рассказали, называются точечными частицами: кварки и фотоны существуют как одна точка — маленькая крошечная точечка — с нулевыми измерениями. Теория струн предполагает, что эти элементарные частицы — далеко не точки, а струны, одномерные нити частиц. По своей сути, теория струн — это некая «теория всего», которая хочет примирить гравитацию и квантовую физику. В теории струн — множество отдельных теорий, да и самих теорий струн тоже много. Из того, что нам сейчас известно, гравитация и квантовая механика не могут сосуществовать физически в одном пространстве — гравитация не работает на квантовом уровне.
Таким образом, в широком смысле, теория струн на самом деле представляет собой квантовую теорию гравитации. Для сравнения, струны могут заменить преоны в качестве строительных блоков для кварков, хотя на более высоких уровнях все останется прежним. И в теории струн струна может превратиться во что угодно в зависимости от формы, в которую сворачивается. Если струна остается открытой, она становится фотоном. Если концы одной струны замыкаются в петлю, она становится гравитоном. Примерно так же дерево может стать целой хижиной или флейтой.
Как мы отметили, теорий струн много, и каждая из них предсказывает различное число измерений. Большинство из этих теорий утверждает, что существует десять или одиннадцать измерений, а бозонно-струнная теория (или теория суперструн) утверждает, что измерений не меньше двадцати шести. В этих других измерениях гравитация обладает равной или большей силой относительно других фундаментальных сил, что объясняет слабость гравитации в наших трех пространственных измерениях.
Браны
Если вы действительно хотите получить объяснение гравитации, вам нужно углубиться в М-теорию, или мембранную теорию. Мембраны, или браны — это частицы, которые могут курсировать по нескольким измерениям. К примеру, 0-брана — это точечная брана, которая существует в нулевых измерениях как кварк. 1-брана обладает одним измерением — это струна. 2-брана — двухмерная мембрана и так далее. Многомерные браны могут обладать любыми размерами, что приводит к теории о том, что наша Вселенная — это одна большая брана с четырьмя измерениями. Эта брана — наша Вселенная — просто кусок многомерного пространства.
Что касается гравитации, наша четырехмерная брана просто не может содержать ее, поэтому энергия гравитации улетучивается в другие браны, в многомерное пространство; мы просто довольствуемся тем, что осталось, поэтому гравитация кажется такой слабой сравнительно с другими силами.
Разумеется, нетрудно додумать, что есть много бран, движущихся через пространство — бесконечных бран через бесконечное пространство. Отсюда рождаются теории мультивселенной и циклической вселенной. Согласно последней, вселенная подчиняется циклам: она расширяется из-за энергии Большого Взрыва, затем гравитация стягивает все в одну точку. Это стягивание порождает новый Взрыв, и так до бесконечности.
Частица Бога
Бозон Хиггса был обнаружен 14 марта 2013 года на Большом адронном коллайдере и после подтвержден, а за его находку присудили Нобелевскую премию. Впервые его существование было предсказано в 60-х годах. Это частица, которая дает массу другим частицам.
Бозон Хиггса родился из поля Хиггса и был предложен в качестве объяснения тому, почему некоторые частицы, которые должны обладать массой, фактически ею не обладают. Поле Хиггса — которое никто никогда не наблюдал — должно существовать во всей Вселенной и предоставлять силу, необходимую для того, чтобы частицы приобретали массу. Бозон Хиггса должен заполнить огромные пробелы в Стандартной модели, весьма популярной и объясняющей практически все (кроме гравитации, конечно).
Бозон Хиггса важен тем, что доказывает существование поля Хиггса и объясняет, как энергия внутри поля Хиггса может проявляться в виде массы. Также он важен, поскольку создает прецедент. До его обнаружения он был обычной теорией. У него была математическая модель, физические свойства, спин — все. Просто нужны были доказательства его существования. И мы его нашли.
И если мы смогли сделать это один раз, кто может поспорить, что любая из этих частиц не может быть реальной? Тахионы, страпельки, гравитоны — эти частицы могут полностью перевернуть нашу картину мира и приблизить нас к пониманию фундаментальных основ мира, в котором мы живем.
Гравитон из глубинки
Смотреть с 8:26
Приезд Котельникова сравним с высадкой инопланетян.
Житель Сызрани изобрел и запатентовал аппарат "Гравитон", который создаёт особое электромагнитное поле. Аппарат увеличивает урожайность, как ожидается, на 20–30%.
Аппарат основан на действиях воды. Струйный насос в аппарате придаёт воде вихревое движение и вокруг него появляется электромагнитный потенциал 100 вольт на метр.
Включает аппарат и показывает как передаётся энергия.
Хотя я не физик, не химик и не агроном, но мне кажется в этом сюжете всё прекрасно! На смену КФС, Фараоновым цилиндрам, а также GAS SAVER и Electricity–saving box - пришли новые технологии в сельхоз сферу.