Космос - новий світ

У новому дослідженні вчені Університету Британської Колумбії припустили, що Всесвіт розширюється через флуктуацій простору і часу. На поточний момент навколо загадкової темної енергії скупчилося багато переплутаних теорій. Нове дослідження може привести до кращого розуміння темної енергії. З кінця 1920-х років астрономи знали про те, що Всесвіт перебуває в стані розширення. Спочатку передбачена загальною теорією відносності Ейнштейна, ця парадигма привела до найширшої прийнятої космологічної моделі - теорії Великого Вибуху. Однак в 90-х роках ситуація стала дещо заплутаною, оскільки новітні спостереження показали, що Всесвіт розширюється з постійно зростаючою швидкістю.

Планетарна cистема TRAPPIST-1 зараз явно не може поскаржитися на брак уваги. Астрономи з усього світу спрямовують свій погляд в її напрямку і намагаються побільше про неї з'ясувати. На даний момент нам відомо, що в системі є 7 планет. Три планети знаходяться в населеній зоні зірки, що в теорії може означати, що на планетах може бути вода і навіть життя. Нам також відомо, що обертаються планети системи навколо ультрахолодного карлика, причому розташувавшись до нього дуже близько. Це може бути як доброю, так і поганою новиною, в залежності з якого боку подивитися. А тепер вчені з'ясували ще й деякі факти про найдальшої планети системи.

У цьому житті є досить речей, про які потрібно турбуватися. Ядерна війна, зміна клімату, чи правильно ви чистите зуби. Землі, яка занадто швидко крутиться, просто не може бути в цьому списку, тому що станеться це точно не скоро - а якщо і станеться, то ви будете занадто мертві, щоб про це переживати. Проте, зі звичайного цікавості, чому б не уявити, що буде?

Питанням про можливість існування позаземного життя вчені і звичайні люди задаються вже не один десяток років. Буквально в усьому, починаючи від художніх творів рівня Спілберга в його «E.T» і закінчуючи офіційними прес-релізами американського аерокосмічного агентства NASA, чітко відбивається, наскільки велика і значима ця проблема для сучасної людини.

Автоматична міжпланетна станція «Кассіні» успішно розпочала перший проліт по близьким орбітах Сатурна і передала на Землю нові знімки планети.

З тих пір як з'явилася можливість того, що на орбіті Сонця десь за Нептуном може крутитися велика дев'ята планета, астрономи були зайняті її пошуками. Одна з груп вивчає чотири нових рухомих об'єкта, знайдені представниками громадськості, щоб побачити, чи можуть вони бути новими потенційними відкриттями Сонячної системи. Що найцікавіше, ці вчені знайшли дещо, що може поставити під сумнів всю перспективу існування дев'ятої планети.

Екзопланета, що обертається навколо зірки червоного карлика на відстані в 40 світлових років від Землі, може стати новим володарем титулу «найкраще місце для пошуку ознак життя за межами Сонячної системи». Міжнародна група астрономів відкрила схожу на Землю планету в системі зірки LHS 1140 в сузір'ї Кита.

Простір-час - та сцена, на якій розгортається вся історія Всесвіту: з моменту Великого Вибуху, через народження Чумацького Шляху, Сонця і розквіт динозаврів - до Олександру Македонському і електронним науково-популярним журналам. До нього часто додають слово континуум, від латинського «безперервне» - але подекуди і простір-час обривається. Тут втрачають силу звичні закони фізики. Тут час виглядає інакше. Тут навіть не можна сказати «тут», оскільки тут немає і простору. Це - область ніде і ніколи. Це - гравітаційна сингулярність.

З часів стародавніх греків простір здавалося чимось незмінним, постійним, однорідним, а час - не пов'язаної з ним циклічної спіраллю вічного повернення і повторення. До епохи науково-технічних революцій ці уявлення лише зміцнилися. Декартова система координат розкреслив світ трьома взаємно перпендикулярними осями, час випрямилася в окрему, незалежну від простору (і взагалі ні від чого) пряму стрілу. Багато в чому ми досі живемо в тих уявленнях, що виникли ще в XVIII столітті.

Революційність поглядів Ейнштейна багато в чому полягала в розумінні двох важливих фактів, що перевертають погляди і на час, і на простір. По-перше, вони взаємопов'язані і являють собою єдиний просторово-часовий континуум. А по-друге, континуум цей зовсім не залишається незмінною і не постійний: він деформується в присутності будь-якої форми енергії, в тому числі - у вигляді маси.

Класичний спосіб представити цей оновлений Ейнштейном світ дає приклад з геометрії. Уявіть собі двомірний простір - туго натягнуту сітку, на яку покладено важкий більярдна куля. Запустіть повз нього тенісний м'яч: куля трохи розтягнув сітку, і м'яч в своєму русі відхилиться, немов притягнутий їм, а можливо, навіть «впаде» на нього. Гравітація в ейнштейнівська розумінні може розглядатися як геометричне властивість простору-часу, його спотворення, що виникає під дією енергії (маси). Навіть просто обертається масивне тіло захоплює за собою «сітку» простору-часу.

Подумки розширте цей приклад на чотири виміри (три просторових плюс один часовий) - і ви отримаєте приблизну геометричну модель реального простору-часу. Зверніть увагу: де є маса (енергія) - там немає прямих координатних осей, та й сам час перестає бути прямолінійним і рівномірним для всіх спостерігачів. Подання про прямий виявляється просто математичною абстракцією: найпряміша річ, яку ми знаємо з фізики, - це траєкторія світлового променя, рух фотона - але і воно спотворюється під дією гравітації. Притягнута матерія локально рухається по прямій, проте в глобальному розгляді ця пряма в гравітаційному полі виявляється кривої.

Але що якщо ми кинемо на сітку з нашого геометричного прикладу не більярдна куля, а що-небудь поважче? Гантель, двухпудовую гирю. Швидше за все, наш демонстраційний експонат не витримає і лусне, а в центрі його залишаться лише діра, нитки, обривки простору-часу нашої моделі. Щось на кшталт сингулярності.

Навіть у філософському сенсі сингулярність - антонім континуальности (безперервності, відсутність лакун, квантованности, розділеності на фрагменти - NS). Сингулярність - щось, що відбувається лише один раз. Точка, до якої події прагнули, поки не вирішилися унікальним результатом. Вибух, злиття, звільнення. У точках сингулярності математичні функції різко змінюють свою поведінку: спрямовуються в нескінченність, переламуються, раптово звертаються в нуль. Якщо змінна Х прагне до нуля, а функція від Х - до нескінченності, знайте: ви вже в сингулярності. В області, де обривається безперервна (континуальної) геометрія простору-часу - і відбувається щось таки неймовірне.

Дивно, що Загальна теорія відносності сама позначає межі своєї застосовності: в сингулярності «не працює» і вона. При цьому теорія не тільки вказує на саму можливість існування гравітаційних сингулярностей, але в деяких випадках робить їх взагалі обов'язковими. Йдеться, зокрема, про чорні діри - об'єктах колосальної щільності, яка робить їх неймовірно масивними для своїх розмірів.

Чорна діра може мати масу, порівнянну з масою великої планети або з мільярдом великих зірок, але ця маса визначає лише величину тієї області навколо неї, де панує одна лише гравітація - і звідки не вирватись нічому, ні речовини, ні випромінювання, ні інформації. Розмір цієї «галузі неповернення» називається радіусом Шварцшильда, а обмежує її горизонт подій, умовна лінія, по одну сторону якої Всесвіт живе своїми законами, а по іншу панує сингулярність.

Гравітаційна плюс космологічна

Прийнято говорити, що в сингулярності «закони фізики втрачають силу». Це не так - просто звичні закони тут неприйнятні, як незастосовні закони класичної механіки до світу квантових частинок. За барвистому висловом німецького професора Клауса Уггла, поведінка математичних рівнянь і функцій в сингулярності «стає патологічним». Помітити цей момент досить просто - достатньо спостерігати поведінку вільно падаючих частинок.

Незалежно ні від виду самої частинки, ні від того, де саме вона падає, вона прагне рухатися по максимально прямій траєкторії, яка тільки існує в даних умовах. У порожньому космосі, у поверхні Землі або за кордоном горизонту подій частка змінює траєкторію лише під дією інших сил, в тому числі гравітації. Але в сингулярності гравітаційне поле зростає до нескінченності, і вільно падаюча частка просто. перестає існувати.

Прямі тут обриваються (це властивість сингулярності називається геодезичної неповнотою), а з ними обривається і доля частки. Як показав ще близько 40 років тому великий математик Роджер Пенроуз, геодезична неповнота повинна виникати всередині будь-якої чорної діри. Згодом його викладки розвинув Стівен Хокінг, розширивши ці уявлення до цілої Всесвіту.

Так, спочатку була сингулярність. Ще в 1967 році Хокінг суворо довів, що якщо взяти будь-який варіант рішення рівнянь загальної теорії відносності і «розгорнути їх» назад в часі, то при будь-якому розкладі у Всесвіті ми прийдемо до неї, до сингулярності. З нескінченного провалу цієї «космологічної праматері» і розпустилася квітка нашого простору-часу.

Втім, при всій своїй красі «теореми сингулярності Пенроуза - Хокінга» лише вказують на можливість їх існування. Про те ж, що відбувається там, усередині, що можна «побачити» в серці чорної діри і чим була Всесвіт до Великого Вибуху, вони не говорять зовсім нічого. Візьмемо хоча б космологічні сингулярність Хокінга: вона повинна мати одночасно нескінченну щільність і нескінченну температуру, поєднати які поки ніяк не виходить. Адже нескінченна температура означає нескінченну ентропію, міру хаосу системи - а нескінченна щільність, навпаки, вказує на хаос, прагне до нуля.

Втім, це далеко не єдина дивина навколо сингулярності. Серед дивовижних гіпотез, побудованих на суворої основі загальної тео-рії відносності, варто згадати ідею існування «голих сингулярностей» - не оточених горизонтом подій, а значить і цілком спостережуваних ззовні.

На думку деяких фізиків, гола сингулярність може з'являтися зі звичайної чорної діри. Якщо чорна діра обертається надзвичайно швидко, сингулярність замість точки може придбати кільцеподібну форму тора, оточеного горизонтом подій. Чим швидше діра обертається, тим сильніше сходяться зовнішній і внутрішній горизонти - і в якийсь момент вони можуть злитися, зникнувши.

На жаль, в реальності спостерігати голу сингулярність поки не вдається, зате в фантастиці вона зустрічається регулярно. Одна з населених розумними істотами колоній в культової кіносаги «Зоряний крейсер« Галактика »обертається не навколо зірки або планети, а навколо такої голої сингулярності.

Варто сказати, що Роджер Пенроуз ввів в космологію принцип космічної цензури, припущення, згідно з яким голих сингулярностей у Всесвіті бути не може. Вчений образно сформулював свій підхід: «Природа не терпить голих сингулярностей». Цей принцип досі залишається недоведеним і не спростованими остаточно.

Як (не) потрапити в сингулярність

Міркуючи логічно, можна прий-ти до висновку про те, що опинитися всередині сингулярності ми не зможемо ніколи - аж до моменту остаточної загибелі Всесвіту. Давайте уявимо частку, притягнутими чорною дірою. Ось вона, прискорюючись, по спіралі наближається до неї. Чим сильніше гравітація і вище швидкість, тим, відповідно до рівнянь того ж Ейнштейна, сильніше сповільнюється протягом часу. Нарешті наша частка перетинає горизонт подій.

Скільки у неї пішло на це часу? Для стороннього спостерігача це можуть бути роки. Але ось частка спрямовується до сингулярності в центрі діри - простір-час навколо неї буквально стає дибки, час для частки практично зупиняється. Можна уявити це і навпаки: час Всесвіту в порівнянні з нею прискорюється практично нескінченно.

Але ж навіть чорні діри не вічні. Як показав Стівен Хокінг ще в 1970-х, в результаті складної гри гравітації і квантових ефектів у горизонту подій всі чорні діри потроху випаровуються і рано чи пізно зникають. Бути може, зникне і частка, так і не діставшись до сингулярності. Але тут знову з'являються парадокси чистіше тих, що зустрілися Алісі в Країні Чудес. Наприклад - де ж знаходиться ця частка?

З точки зору теоретичної фізики, чорні діри - порожні. Так, їх обмежує горизонт подій, але за ним немає нічого, що можна було б виміряти, позначити, зафіксувати - а значить, немає нічого взагалі. Вся маса чорної діри зосереджена в сингулярності - нескінченно малої точці, оточеній сферою, повної майже метафізичної темряви.

Деякі теоретики вважають, що Всесвіт не терпить не тільки голою сингулярності, а й розривів простору-часу. Тому кожна сингулярність є червоточиною - свого роду провалом, тунелем, що з'єднує одну зону космосу з якоїсь іншої «прямим ходом», образно званим «кротові норою» або «червоточиною». Але це лише гіпотеза, і невідомо, чи з'явиться у нас коли-небудь хоча б можливість підтвердити її або спростувати.

Головне питання залишається: що там, усередині сингулярності? Що настає після того, як сама тканина простору-часу мнеться, розтягується, дибітся, поки не розривається остаточно? Відповісти на нього простіше простого: невідомо.

Ще статті.

Диявол або чорт (Крампус) - легендарна постать в фольклорі альпійського регіону. І найголовніший європейський чорт.

Філадельфійський експеримент - одна з найвідоміших міських легенд, яку активно підтримували і продовжують підтримувати прихильники теорій змови. Згідно з міфом, в 1943-му році ВМС США вдалося змусити есмінець «Елдрідж» ненадовго зникнути.

Природа і все її істоти, великі і маленькі, є постійним джерелом чудес для вчених і всіх інших. Ніхто не може змагатися з потужними лапами бурого ведмедя з Аляски або зі.

В Австралії на дорожню камеру був зроблений знімок тварини, вид якого вважали вимерлим ще в 1936 році. Передбачалося, що саме тоді померла остання особина, що живе в неволі.

Термін «грімуар» спочатку використовувався для всіх книг, які були написані на латині. Але до XVIII століття цим словом почали називати середньовічні магічні керівництва. У багатьох грімуар можна знайти опис язичницьких.

Майже всі знають, хто такий Адольф Гітлер. Але є 14 фактів про головне лиходії XX століття, які ви напевно не знали.

Фріни. Вам мало що говорить ця назва, правда? Але одного погляду на це чудовисько вистачає, щоб запам'ятати його раз і назавжди.

Багато хто схильний вважати, що звичаї в Стародавньому світі було набагато розбещеності, ніж сьогодні. Частка правди в цьому, звичайно ж, є. До наших днів дійшло чимало історичних свідчень про реальні особливості.

Прогнозувати майбутнє важко. Дізнатися, які технологічні дива чекають нас в найближчі кілька років, практично неможливо; що говорити тоді про наступні вісімдесяти? І тим не менше ресурс Gizmodo вирішив зібрати список.

Сучасне життя кидає нам досить багато щоденних викликів, але деяким цього мало. Звідси виникають угруповання, впевнені в існуванні роботів, інопланетян, світового уряду.