В Югре, Природа вещей

Хрупкая действительность

От:

Факты, которые перевернут твое представление Факты, которые перевернут твое представление о природе окружающего мира


Темная материя не мешает тебе по утрам ездить на работу. Параллельная вселенная не заслоняет твой взор во время просмотра очередного ролика на Youtube. Квантовые кубиты не создают помех во время загрузки новых селфи в инстаграм. Так зачем интересоваться достижениями современной физики, механики, нейрофизиологии? Например, чтобы знать, насколько будущее — с установками для телепорта, сверхбыстрыми квантовыми компьютерами, способными симулировать Вселенную, и приборами для мгновенного обмена информацией сквозь немыслимо огромное пространство — уже близко к нам…


Школьные знания никуда не годятся

Начнем с простого. Задумывался ли ты о том, почему материя, состоящая из атомов — таких пустых, свободных и хрупких на вид — осязаема? Каким образом сквозь пустоты между электронами не проникает свет? Почему человек — настолько же состоящее из атомов существо — не может проходить через стены?

Представление об атоме, такое, какому учили тебя в школе, не совсем верно. Комок из цветных шариков в центре (заряженных протонов и не имеющих заряда нейтронов), и движущиеся по его орбите «кругляшки» — электроны — излишне художественный образ. Его предложил в 1911 году английский физик Эрнест Резерфорд. Но вот незадача — электроны вообще не имеют конкретной траектории движения. На самом деле электрон появляется в различных точках пространства вокруг ядра, и все это действо при беглом рассмотрении выглядит абсолютно хаотичным! Количество электронов может быть настолько велико, что отразить на книжной иллюстрации весь слой электронов и уместить в центре ядро (его размер — 1 / 10000 диаметра всего атома) — все равно, что попытаться отобразить Солнечную систему в натуральную величину, при этом отметив Плутон и спутники Сатурна. В современной квантовой теории движение электронов напоминает, скорее, «белый шум» на экране телевизора, нежели движение спутников вокруг Солнца. И чем больше энергии поглощает атом, тем больше площадь, на которой частицы этого «шума» — электроны — могут появиться.

Итак, почему же свет не проходит сквозь поверхности беспрепятственно? Дело в том, что сами по себе атомы взаимодействуют друг с другом и с другими частицами через передачу энергии. Свет — есть вид такой энергии. При поглощении энергии электроны могут себе позволить появляться дальше от ядра. При взаимодействии со светом разные атомы захватывают некоторую часть его энергии. Словно твои соседи — трафик от незапароленного Wi-Fi, не давая тебе нормально смотреть видео. Но в отличие от последних, атомы преобразуют полученную энергию в какую‑либо другую — тепловую, кинетическую или же световую. Во всяком случае, выглядит она уже иначе. Так нагревается корпус стоящего под ярким июльским солнцем автомобиля. Так мы видим красивые преломления на стекле, видим плотность, цвет, объем предметов. Не будь этого — мы были бы уже другими существами.

Но давай вспомним, что атом по большей части состоит из вакуума. Допустим, частица света может служить атому энергией. Но как насчет других атомов? Почему они просто не могут проходить друг сквозь друга? Вообще‑то, могут. Ядра гелия без электронов могут проникать сквозь металлическую фольгу. Да и весь Закон непроницаемости материи держится на одних лишь электронах, окружающих ядро. А вот сами ядра без электронов этот закон нагло преступают, свободно летая себе сквозь материю. Возможно, это перевернет твои представления о мире, но именно так в голове зреет новое понимание принципов мироздания.

Константы и переменные

Наверное, тебе знакомы шутки о нелепых событиях в духе «тем временем в параллельной вселенной». А возможно, ты даже смотрел фильм «Тайна» (англ. «The Secret»), в котором активно эксплуатируется идея о т. н. «пространстве вариантов» и о выборе силой мысли вариантов своего будущего. Сама идея, вероятно, заимствована из эзотерического учения в культуре нью-эйдж под названием Трансерфинг реальности, основанного, к слову, русским писателем Вадимом Зеландом. Ученые опровергают способность мысли влиять на выбор определенного сценария развития событий, приводящего к определенному результату, но вот сама идея существования бесконечного множества Вселенных с разным течением событий принимается наукой. Этой теорией разрешается парадокс кота Шредингера, который в равной степени и жив, и мертв одновременно: он просто жив в одной из Вселенных, а в другой — мертв.

Поразительна сама природа существования этих Вселенных. В наблюдаемой части Вселенной насчитывается 1090 частиц (включая фотоны и нейтрино). А теперь представь себе, что у каждой из них в текущий момент есть свое расположение, импульс, множество других характеристик. Все они взаимодействуют друг с другом, сталкиваются, образуют соединения. Невероятное количество вариантов! Если взять предполагаемую скорость расширения пространства и принять, что большая его часть расширялась с этой скоростью в течение всей истории Вселенной (13,8 млрд лет), можно подсчитать, сколько существует возможных Вселенных, похожих на нашу — 101050! Твой калькулятор вряд ли согласится отобразить такое число.

Интересно, что каждое мгновение времени создаются множества Вселенных с самыми разными физическими законами, отличными от наших. Большое их число тут же схлопывается из‑за крайней нестабильности этих самых законов, либо становится «мертвыми», застывая в статичном состоянии. Тебе стоит радоваться тому, насколько наш вариант Вселенной гармоничен, раз она так тонко балансирует над схлопыванием и статичной смертью, поддерживая в себе жизнь уже почти 14 млрд. лет! Наше с тобой существование — явное тому подтверждение.

Из-за воистину астрономических величин теория множественных Вселенных не проходит проверки некоторыми математическими подсчетами. Тем не менее, она все еще имеет право на существование как одно из объяснений парадоксальной природы материи.

Темная сторона

Но не будем забегать так далеко. Ведь мы еще почти ничего не знаем о нашей Вселенной — что уж говорить о возможных остальных? В нашей с тобой галактике Млечный путь включает 100 млрд. звезд. В галактике Андромеды звезд в 5 раз больше — 1 триллион. Во Вселенной, которую мы способны разглядеть в наши телескопы — около 3 триллионов галактик. Попробуй сложить все это на калькуляторе — правда, ты вряд ли сможешь увидеть ответ. А ведь это только в наблюдаемой части Вселенной.

Но что если я скажу тебе, что вся эта невероятная масса планет, звезд, галактик — лишь 5 % от всего состава Вселенной?

Закономерный вопрос — что же составляет остальную часть? Загадочное вещество, которое порождает не менее необъяснимые процессы в нашей Вселенной — Темная материя. Предполагается, что именно она пронизывает пустоту космического пространства. Но не стоит заблуждаться — она названа так вовсе не из‑за цвета. Скорее, из‑за своей мистичности — ведь именно ее на сегодняшний день ученые не могут увидеть «воочию». Только наблюдать следы ее существования. К примеру, сам факт существования нашей и других галактик — явный признак существования какой‑то «высшей силы», которая собирает кучки небесных тел в космическом пространстве. Когда ученые подсчитали общую массу всех небесных тел в нашей галактике, они пришли к выводу — вся эта масса просто не может быть сгруппирована сама по себе! Для этого все звезды, планеты должны быть гораздо более массивными. Не будь во Вселенной какого‑то неведомого элемента — все небесные тела давно бы разлетелись в разные части Вселенной.

Эта же темная материя каким‑то образом задает странную структуру нашей Вселенной, похожую на нейронные ткани мозга. Она даже искажает направление света! Из-за последнего эффекта мы видим особо далекие звезды вовсе не там, где они есть на самом деле. И это само по себе невероятно.

Есть версия, что темная материя может быть обычной материей для какой‑нибудь «параллельной Вселенной», которая как бы является «изнанкой» нашей. Сверхмассивные объекты в той Вселенной могут оказываться настолько огромными, что способны продавливать «стенку» и оставлять следы своего существования в нашем с вами мире. Не правда ли, фантастично? Так оно и есть.

Темная энергия — эдакое свойство Темной материи. Пожалуй, еще более загадочное, чем все вышеописанное. Согласно Теории большого взрыва, после собственно взрыва развитие новоиспеченной Вселенной должно было пойти по одному из трех путей:

  • из‑за недостаточной массы материи и ее энергии «детонация» должна была раскидывать космические тела все дальше, бесконечно расширяя Вселенную;
  •  из‑за большой массы материи, и как следствие, сильной гравитации эта материя «слепилась» бы обратно, коллапсируя сама в себя;
  •  из‑за правильного следования рецепту, во Вселенной достаточно массы и гравитации, чтобы она замедляла расширение, но в то же время не «слепилась» бы в один большой кусок. Итог — постепенная остановка расширения и гармоничное существование.

Благо, сегодня ученые могут определить скорость этого самого расширения. Но вот результаты этого измерения поразили ученых — не так давно расширение Вселенной действительно замедлялось, но в один момент перестало падать. Более того, расширение снова стало ускоряться! Этот факт перевернул научные представления о космосе с ног на голову, ученым нужно было срочно найти какое‑то объяснение. Им и стала темная энергия — нечто, что заполняет пустоты, но что парадоксально — энергия эта во много раз более сильная, чем энергия материи, нам известной.

Возможно, мы живем в симуляции

Напоследок расскажу кое о чем настолько невероятном, что еще недавно оно не выходило за пределы сюжетов фантастических книжек и фильмов, а сейчас сильнейшие мира сего всерьез высказываются по поводу реальности существования этого самого. Я хочу рассказать о Гипотезе симуляции. При беглом рассмотрении идея о том, что некое высшее существо со своими мотивами запустило компьютерную симуляцию нашего мира, звучит как очередная теория заговора. Но ее не стоит недооценивать, ведь некоторая научная почва под ней есть.

Вспомни, как в школе зубрил математические формулы, запоминал фундаментальные законы физики и химии. Все они помогают нам лучше понимать действительность, предсказывать те или иные явления. Но задавался ли ты когда‑нибудь вопросом: а почему все эти законы настолько универсальны? И почему они именно такие, какие они есть? Почему E=mc2, а не как‑то иначе? Мы похожи на симов в небезызвестной игре, которые начали понимать, что находятся в симуляции. Слишком уж много закономерностей, которые можно объяснить одной единственной формулой. И она неизменна — словно строчка в коде, не правда ли? И какие бы входные данные ты ни подставил — подкинул бы к небу яблоко или огромную кувалду — оба объекта упадут на землю с одинаковым результатом, который можно просчитать самостоятельно на бумаге. Или на компьютере, что еще быстрее. Мы всего лишь расшифровываем исходный код нашей онлайн-игры, который находится где‑то за занавесом всего этого действа. Мы можем приспособиться жить согласно этим законам, но вот изменять строчки кода не можем.

Вернемся к играм с открытым миром. Ты наверняка замечал, насколько медленно прогружается игровая карта, если лететь по ней с огромной скоростью, к примеру, на самолете. «Железо», каким бы мощным оно ни было, не всесильно. И даже компьютеру вселенского масштаба нужно идти на некоторые компромиссы, дабы игра не «вылетела» из‑за перегрузки. В нашей Вселенной такие компромиссы обнаруживаются в последние годы один за другим. К примеру, еще в 1999 году ученые обнаружили, что так называемая «постоянная тонкой структуры» — фундаментальная физическая величина, которую используют в формулах для определения силы электромагнитного взаимодействия — не такая уж постоянная, ведь 10 млрд лет назад она была меньше!

Существует также такое ограничение как Эффект ГЗК. Это некоторый предел допустимой энергии космических лучей — одних из самых высокоэнергетических лучей во Вселенной. Они образуются после взрыва сверхновых и распространяются по Вселенной со скоростью, близкой к скорости света. Так вот, в 2012 году Сайлас Бин из университета Бонна и его команда ученых решили условно разделить Вселенную на ячейки, подобно прогружающимся участкам в игре. Размерами этих ячеек определялся крайний предел энергии, который могут нести частицы, по этим ячейкам проходящие. Так вот, при наблюдениях выяснилось, что космические лучи, несущие эти частицы, действительно обрываются в пространстве в некоторый момент. Вселенная будто «удаляет» из игры частицы, которые более несущественны для игрового процесса, чтобы избавить свой перегруженный процессор от лишних просчетов.

Но если тебе и этих аргументов недостаточно — скажу, что наша Вселенная действительно состоит из мельчайших «ячеек» или «пикселей» пространства-времени. Наука назвала это Планковской длиной, и это на самом деле общепризнанная величина. Так какое же разрешение имеет наша Вселенная? Примерно 1,6·10−35 метров — это очень мало. А если попытаться каким‑то образом взглянуть еще «глубже» — реальность словно начинает распадаться на части, как если начать разглядывать монитор под лупой — вместо привычного изображения начинаешь видеть последовательности красно-зелено-синих пикселей. Вселенная будто не дает нам себя разглядеть, так как мы сами являемся ее частью.

Поделиться в соц. сетях

Опубликовать в Google Plus
Опубликовать в LiveJournal
Опубликовать в Мой Мир
Опубликовать в Одноклассники

Добавить комментарий