Не то, что вы думаете
Попросите группу физиков и философов определить «пространство», и вы, скорее всего, увязнете в долгой дискуссии, в которой будут встречаться такие глубокие, но бессмысленные комбинации слов, как «сама ткань пространства-времени является физическим проявлением концепций квантовой энтропии, сотканной воедино универсальной природой местоположения». Если подумать, может вам и не стоит затевать глубокие дискуссии между физиками и философами.
Является ли пространство просто бесконечной пустотой, лежащей в основе всего? Или же это пустота между объектами? Что, если пространство – это ни то, ни другое, а вовсе даже и физическая сущность, способная плескаться, будто ванна с водой?
Оказывается, что природа пространства – одна из величайших и самых странных загадок Вселенной. Так что приготовьтесь к… пространным рассуждениям.
— Я занимаюсь исследованиями пространства
Пространство – это физическая сущность
Как многие глубокие вопросы, вопрос о природе пространства сначала кажется простым. Но если вы бросите вызов своей интуиции и вновь обдумаете вопрос, вы увидите, что ясный ответ на него найти тяжело.
Большинство людей представляют себе пространство, как пустоту, в которой всё происходит – как большой пустой склад, или театральную сцену, на которой разворачиваются события Вселенной. В этом смысле, пространство – отсутствие вещей. Это пустота, ждущая заполнения, как, например, «Я оставил место под десерт» или «Я нашёл отличное место для парковки».
Экспонат А: пространство
Если следовать этому представлению, тогда пространство может существовать само по себе, без заполняющей его материи. К примеру, если представить, что во Вселенной существует конечное количество материи, вы можете представить, что вы полетели так далеко, что достигли точки, за которой вообще нет материи, и вся материя осталась позади. Перед вами раскинулся бы чистый и пустой космос, а за ним пространство может простираться до бесконечности. С этой точки зрения, пространство – это бесконечная пустота.
— Космос, должно быть, очень одинок
Может ли существовать такая штука?
Такое представление о пространстве кажется разумным и вроде бы соответствует нашему опыту. Но один из уроков истории состоит в том, что каждый раз, когда мы считаем что-либо очевидно верным (Земля плоская, поедание большого количества печенек, продаваемых девочками-скаутами, полезно), мы должны настроиться на скептический лад и заново изучить это понятие. Более того, мы должны рассмотреть и абсолютно другие объяснения того же самого опыта. Может быть, мы не подумали о каких-то теориях. Может быть, существуют связанные с этой теории, где наш опыт по поводу вселенной – всего лишь один из странных примеров. Иногда самым тяжёлым оказывается определение наших допущений, особенно когда они кажутся естественными и простыми.
В нашем случае есть и другие разумно выглядящие идеи того, чем может быть пространство. Что, если пространство не может существовать без материи – что, если это не что иное, как взаимоотношение между частями материи? С этой точки зрения чистого пустого пространства не бывает, поскольку идея о пространстве, простирающемся за пределы последней частички материи, не имеет смысла. К примеру, нельзя измерить расстояние между двумя частицами, если у вас нет частиц. Концепция пространства закончится, когда не будет определяющих его частиц. А что появится после этого? Не пустое пространство.
Экспонат Б: пространство
Это странное и контринтуитивное представление о пространстве, особенно учитывая то, что мы никогда не встречались с концепцией не-пространства. Но странность никогда не была препятствием для физики, так что не отвергайте эту возможность.
Какое пространство у нас?
Какое из упомянутых представлений о пространстве правильное? Похоже ли пространство на бесконечную пустоту, ждущую, пока её заполнят? Или оно существует только в контексте материи?
Оказывается, что наука вполне уверена в том, что пространство не описывается ни одной из них. Пространство – явно не пустота, и явно не простое взаимоотношение частиц материи. Мы знаем это, поскольку наблюдали поведение пространства, не укладывающееся ни в одну из этих идей. Мы наблюдали, как пространство искривляется, идёт рябью и расширяется.
В этот момент ваш мозг должен сказать: «Чтаааааааа?..»
Если вы не отвлекались от чтения, вас должны были удивить такие фразы, как «искривление пространства» и «расширение пространства». Что они могут означать? Какой в них смысл? Если пространство – это идея, она не может искривляться или расширяться, как нельзя его порубить на кубики и пожарить с кориандром (кроме как в Калифорнии, где с кориандром можно сделать всё, что угодно). Если пространство – это наша линейка, измеряющая местоположение вещей, как мы можем измерить искривление или расширение пространства?
Отличные вопросы! Причина, по которой идея искривления пространства сбивает с толку, в том, что большинство из нас растёт с представлением о пространстве, как о невидимом заднике, на фоне которого всё происходит. Возможно, вы представляете пространство, как театральную сцену, упомянутую ранее, с жёсткими деревянными планками в качестве пола и с жёсткими стенами по сторонам. И, возможно, вы представляете, что ничто во Вселенной не способно изгибать эту сцену, поскольку эта абстрактная конструкция не является частью Вселенной, а является тем, что содержит Вселенную.
— По-моему, прямая
К сожалению, тут ваше представление ошибается. Чтобы понять смысл общей теории относительности и размышлять о современных теориях пространства, вам необходимо расстаться с идеей пространства как абстрактной сцены и принять её физическую сущность. Вам нужно представить, что у пространства есть свойства и поведение, и что оно реагирует на материю Вселенной. Его можно ущипнуть, сжать, и даже заполнить кориандром.
К этому времени ваш мозг уже должен подавать сигналы тревоги, связанные с бессмысленностью происходящего: «Что за #@#$?!?!» Это понятно. Но держитесь, поскольку реальное сумасшествие ещё впереди. К концу повествования ваши сигналы тревоги выдохнутся. Но нам нужно аккуратно раскрыть эти концепции, чтобы понять идеи и оценить по-настоящему странные и основные загадки пространства, остающиеся неразгаданными.
Космическое желе – и вы в нём плаваете
Как пространство может быть физическим объектом, способным идти рябью или изгибаться, и что это означает?
Это означает, что вместо того, чтобы представлять собой нечто вроде пустой комнаты, пространство больше похоже на огромный кусок густого желе. Обычно предметы могут двигаться в желе без проблем, как мы можем двигаться в комнате, заполненной воздухом, не замечая частиц воздуха. Но в определённых условиях это желе может искривляться, изменяя процесс прохождения предметов через него. Оно также может сжиматься и идти волнами, изменяя форму вещей, находящихся внутри него.
Экспонат В: пространство
Это желе (назовём его «пространственное желе») не будет идеальной аналогией природе пространства (желе существует в пространстве, но мы не знаем, существует ли пространство внутри чего-либо ещё), но она поможет вам представить, что пространство, в котором вы находитесь сейчас, не обязательно фиксированное и абстрактное. Вы находитесь в определённой среде, и эта среда может растягиваться или дрожать или искажаться так, что вы можете этого и не ощущать.
Возможно, сквозь вас только что прошла волна пространства. Или же вас сейчас растягивает в странном направлении, а вы и не знаете. До недавнего времени мы даже не замечали, что желе вообще как-то ведёт себя, кроме того, что просто находится на своём месте и никуда не девается, почему мы и путали его с пустотой.
Так что же может делать это пространственное желе? Оказывается, много чего странного.
Во-первых, пространство может расширяться. Давайте хорошенько подумаем о том, что означает расширение пространства. Оно означает, что предметы отдаляются друг от друга, не двигаясь при этом относительно желе. В нашей аналогии представьте, что вы находитесь в желе, и внезапно желе начинает расти и расширяться. Если вы сидите напротив другого человека, этот человек теперь находится дальше от вас, при том, что вы оба не двигались относительно желе.
— Мне кажется, мы отдаляемся друг от друга
Откуда мы знаем, что желе расширилось? Не расширится ли и линейка, которой мы измеряем желе? Пространство между атомами линейки расширилось бы и растянуло их в стороны. Если бы линейка была сделана из очень мягкой ириски, она бы расширилась. Но если ваша линейка твёрдая, все её атомы крепко держатся друг за дружку (при помощи электромагнитных сил), и линейка остаётся той же длины, благодаря чему вы замечаете появление дополнительного пространства.
А о расширении пространства мы знаем, потому что видим его расширение – так была открыта тёмная энергия. Мы знаем, что в ранней Вселенной пространство расширялось с шокирующими скоростями, и что подобное расширение происходит и сегодня.
Также мы знаем, что пространство может изгибаться. Наше желе можно сжимать и деформировать, будто ириску. Мы знаем это из общей теории относительности Эйнштейна, где описано, что гравитация суть искривление пространства. Когда у предмета есть масса, она заставляет окружающее пространство искажаться и менять форму.
Когда пространство меняет форму, предметы уже не движутся сквозь него так, как вы могли бы представить. Вместо того, чтобы двигаться по прямой, бейсбольный мяч, проходящий через кучу искривлённого желе, искривится вместе с ним. Если желе сильно искривлено чем-то тяжёлым, типа мяча для боулинга, бейсбольный мяч может даже начать двигаться вокруг него – так, как Луна двигается вокруг Земли, или Земля вокруг Солнца.
Это мы можем наблюдать невооружённым глазом! К примеру, свет искажает свой путь, проходя рядом с массивными объектами, например, нашим Солнцем или гигантскими комками тёмной материи. Если бы гравитация была просто силой, действующей между объектами с массой, она не смогла бы притягивать фотоны, не обладающие массой. Единственное, как можно объяснить искривление пути света – это искривление самого пространства.
Хитрый бросок по-эйнштейновски
Наконец, мы знаем, что пространство может идти волнами. Это не так уж и странно, учитывая, что мы знаем, что пространство может растягиваться и искривляться. Интересно то, что искривление и растяжение может распространяться по желе – и это называется гравитационной волной. Если вы совершите внезапное искривление пространства, оно распространится наружу как звуковая волна или как волна в жидкости. Такое поведение может происходить только, если у пространства есть определённая физическая природа, и оно не является простой абстрактной концепцией чистой пустоты.
Мы знаем, что эти волны реальны потому, что ОТО их предсказывает, и что мы их на самом деле зарегистрировали. Где-то во Вселенной две чёрных дыры бешено вращались в объятиях друг друга, и тем самым причиняли огромные возмущения пространства, распространяющиеся наружу. Используя очень чувствительное оборудование, мы обнаружили эти волны здесь, на Земле.
Эти волны можно представлять, как волны растягивающегося и сжимающегося пространства. При прохождении такой волны пространство сжимается в одном направлении и расширяется в другом.
Странное поведение, на которое способно пространство: расширяться, искривляться, волноваться, ходить колесом
Ну неу-желе это так и есть? Вы уверены?
Как ни безумно звучит идея о том, что пространство – это предмет, а не просто пустота, именно об этом и сообщает нам Вселенная через наше восприятие. Наши экспериментальные наблюдения чётко показывают, что расстояние между объектами в пространстве измеряется не на невидимом абстрактном заднике, а зависит от свойств пространственного желе, в котором все мы живём, едим печенье и режем кинзу.
Но если представление о пространстве, как о динамическом предмете с физическими свойствами, и может объяснить такие явления, как расширение и искривление пространство, оно в результате приводит нас к новым вопросам.
К примеру, у вас может появиться искушение сказать, что то, что мы называли пространством, теперь нужно называть физическим желе («физле»), но ведь это желе должно находиться в чём-то, что теперь мы снова можем назвать пространством. Это было бы очень хитро, но, насколько нам известно (а известно нам немного), желе не обязательно находиться в чём-то ещё. Когда желе искривляется и искажается, то это искажение меняет взаимодействие его частей – это не искажение желе по отношению к какой-то большей комнате, которую она заполняет.
Но только то, что нашему пространственному желе не обязательно находиться внутри чего-то ещё, не значит, что оно не находится внутри чего-то ещё. Возможно, то, что мы называем пространством, находится внутри большего «сверхпространства». Возможно, что это сверхпространство похоже на бесконечную пустоту – но нам это неизвестно.
Возможно ли, чтобы в каких-то частях Вселенной не было пространства? Иначе говоря, если пространство – желе, возможно ли, чтобы существовало и отсутствие желе, не-желе? Смысл этих концепций не совсем понятен, поскольку все наши физические законы подразумевают существование пространства – так какие законы могли бы работать вне пространства? Мы не знаем.
— Так что там снаружи желе?
— К со-желе-нию, неизвестно.
Новое представление о пространстве как о предмете появилось недавно, и мы находимся в самом начале понимания того, что есть пространство. В каком-то смысле мы пока связаны нашими интуитивными понятиями. Эти понятия хорошо работали, когда ранние мужчины и женщины охотились и собирали доисторическую кинзу, но нам нужно вырваться из оков этих концепций и понять, что пространство совсем не похоже на то, как мы себе его представляли.
Напрямую об изогнутом пространстве
Если ваш мозг пока ещё не болит от всех этих желейных концепций искажения пространства, вот вам ещё одна загадка: пространство плоское или изогнутое (и если изогнутое, то в какую сторону?)
Вопросы безумные, но их вполне можно задать, приняв идею о податливом пространстве. Если пространство может изгибаться вокруг объектов с массой, может ли у него быть общая кривизна? Это как спросить, плоское ли наше желе: вы знаете, что его можно деформировать, нажав на какую-нибудь точку, но проседает ли оно в целом? Или же оно идеально прямое? О космосе можно задать такие же вопросы.
Ответы на эти вопросы очень серьёзно повлияют на наше представление о Вселенной. К примеру, если пространство плоское, это значит, что путешествуя в одну сторону, вы просто будете продолжать двигаться, возможно, бесконечно.
Но если пространство искривлено, тогда могут происходить другие интересные вещи. Если кривизна пространства положительная, тогда, путешествуя в одном направлении, вы сделаете петлю и вернётесь на то же самое место с другой стороны! Это полезная информация если вы, например, не любите, когда к вам подкрадываются сзади.
Самый долгий розыгрыш во Вселенной
Объяснять идею искривлённого пространства довольно сложно, поскольку наш мозг не очень хорошо приспособлен для визуализации подобных концепций. Да и зачем бы ему это понадобилось? Большая часть нашего повседневного опыта (избегание хищников или поиск ключей от машины) имеет дело с трёхмерным миром, выглядящим неподвижным (хотя, если бы нас атаковали инопланетяне, способные менять кривизну пространства, надеюсь, что и мы бы с этим справились).
Что означало бы для пространства наличие кривизны? Один из способов визуализации – претвориться, что мы живём в двумерном мире, пойманные на листочке бумаги. Это значит, что мы можем двигаться только в двух направлениях. Если этот листочек, на котором мы живём, лежит ровно, мы можем сказать, что наше пространство плоское.
Но если по какой-то причине он изогнут, мы говорим, что пространство изогнуто.
И бумага может быть изогнутой двумя способами. Она может быть выгнутой в одном направлении (положительная кривизна), или в разных, как седло или чипсы Принглз (это будет отрицательная кривизна, или нарушение диеты).
И вот, что здорово: если мы обнаружим, что пространство везде плоское, это будет означать, что лист бумаги (пространство) может продолжаться вечно. Но если мы обнаружим, что у пространства кривизна положительная, то существует только одна форма, у которой повсюду сохраняется положительная кривизна: сфера. Или, технически говоря, сфероид (к примеру, картошка). Это один способ, которым наша Вселенная может замыкаться на себя. Мы все можем жить в трёхмерном эквиваленте картошки, что означает, что вне зависимости от выбранного направления движения, в итоге вы вернётесь обратно.
В этом случае оказывается, что ответ на подобный вопрос у нас есть – пространство, судя по всему, «достаточно плоское», то есть, плоское с погрешностью в 0,4%. Учёные через два очень разных метода подсчитали, что кривизна пространства (по крайней мере, того, что мы видим), практически нулевая.
Какие это способы? Один из них – измерение треугольников. У кривизны есть интересное свойство – треугольники в искривлённом пространстве не подчиняются тем же правилам, что треугольники в плоском пространстве. Вернёмся к нашей аналогии с листом бумаги. Треугольник, нарисованный на плоском листе, будет отличаться от треугольника, нарисованного на искривлённой поверхности.
Учёные провели эксперимент, эквивалентный измерению треугольников в трёхмерном пространстве, изучив запечатлённое на изображении ранней Вселенной пространственное взаимоотношение разных её точек. Они обнаружили, что измеренные ими треугольники соответствуют плоскому пространству.
Другой способ, говорящий нам о том, что пространство плоское, заключается в изучении того, что и приводит к искривлению пространства: энергии во Вселенной. Согласно ОТО, во Вселенной есть определённое количество энергии (точнее, плотности энергии), заставляющее пространство искривляться в одном из направлений. Оказывается, что величина плотности энергии, которую мы можем измерить в нашей Вселенной, как раз соответствует тому, что пространство вообще не искривляется (с погрешностью в 0,4%).
Некоторые из вас могут быть разочарованы тем, что мы не живём в прикольном трёхмерном картофельном клубне, загибающемся на себя самого, если лететь в одном направлении. Конечно же, кто не мечтал нарезать круги по Вселенной на ракетном мотоцикле в стиле Ивел Книвела? Но вместо того, чтобы расстраиваться из-за скучной плоскости вселенной, вы могли бы заинтересоваться. Почему? Потому, что насколько нам известно, плоская сущность нашей Вселенной – это гигантское совпадение космических масштабов.
— По-моему, это плохая идея, вне зависимости от кривизны пространства
— Ну блииин…
Задумайтесь об этом. Вся масса и энергия Вселенной придаёт кривизну пространству (помните, что масса и энергия искажают пространство), и если бы у нас было хоть немногим больше массы и энергии, чем сейчас, пространство бы искривилось в одну сторону. А если бы у нас их было чуть меньше, то пространство искривилось бы в другую сторону. Но у нас, по-видимому, есть как раз столько энергии, чтобы пространство было идеально плоским. Точное количество материи, необходимое для отсутствия кривизны – пять атомов водорода на кубический метр пространства. Если бы у нас было 6 или 4 атома водорода, вся наша Вселенная была бы совсем другой (более искривлённой и интересной, но другой).
Дальше – страньше. Поскольку кривизна пространства влияет на движение материи, а материя влияет на кривизну пространства, существуют эффекты обратной связи. Если бы в ранние дни Вселенной материи оказалось бы хоть немногим больше или недостаточно, и мы не пришли бы к этой критической плотности материи, необходимой для того, чтобы пространство было плоским, то всё в результате отошло бы от плоского состояния ещё дальше. Для того, чтобы пространство было плоским сейчас, нужно, чтобы оно было чрезвычайно плоским в ранней Вселенной, или чтобы в плоском состоянии его удерживало что-то другое.
Это одна из величайших загадок пространства. Мы не только не знаем, что такое пространство, мы ещё и не знаем, почему оно такое, какое есть.
Форма пространства
Кривизна пространства – не единственная тема, по которой у нас есть вопросы, связанные с природой пространства. После того, как вы примете, что пространство – не бесконечная пустота, а возможно бесконечная физическая сущность, обладающая свойствами, у вас может появиться много странных вопросов по этому поводу. К примеру – каков размер и форма пространства?
Размер и форма пространства говорят нам о том, каков объём существующего пространства и как оно связано с самим собой. Вы можете решить, что поскольку пространство плоское, и не имеет форму картофелины или седла (или картофелины в седле), идея о размере и форме пространства не имеет смысла. Ведь если пространство плоское, это значит, что оно продолжается бесконечно, не так ли? Не обязательно!
Это однозначно не соответствует форме пространства
Пространство может быть плоским и бесконечным. Или оно может быть плоским и иметь край. Или, что более странно, оно может быть плоским и всё равно замыкаться на себя.
Как у пространства может быть край? В принципе, нет причин, запрещающих пространству иметь край, даже если оно плоское. К примеру, диск – плоская двумерная поверхность с гладким непрерывным краем. Возможно, у трёхмерного пространства тоже есть граница из-за странных геометрических свойств у неё на краю.
Ещё более интересна возможность того, что пространство может быть плоским и всё равно замыкаться на себя. Это будет похоже на одну из тех видеоигр типа Asteroids или Pac-Man, где вы, заходя за край экрана, просто появляетесь с другой стороны. Пространство может каким-то неизвестным нам образом соединяться с самим собой. К примеру, червоточины теоретически предсказаны ОТО. В червоточине две разных удалённых точки пространства могут быть соединены друг с другом. Что, если края пространства соединены друг с другом тем же образом? Мы этого не знаем.
Квантовое пространство
Наконец, можно спросить, состоит ли пространство из крохотных дискретных кусочков, вроде пикселей на теле экране, или оно бесконечно гладкое, такое, что между двумя точками существует бесконечно много положений, в которых можно оказаться?
Древние учёные могли не представлять, что воздух состоит из крохотных дискретных молекул. Воздух кажется непрерывным. Он заполняет любой объём и обладает интересными динамическими свойствами (ветер и погода). Но мы знаем, что всё, что нам нравится у воздуха (как он нежно прикасается к щеке в виде прохладного летнего бриза или как он не даёт нам задохнуться), на самом деле получается благодаря комбинированному поведению миллиардов отдельных молекул и не является свойством самих молекул.
Вариант с гладким пространством кажется нам более осмысленным. Ведь нам кажется, что мы двигаемся в пространстве гладко и непрерывно. Мы не прыгаем от пикселя к пикселю, дёргаясь, как персонаж видеоигры, движущийся по экрану.
Или прыгаем?
— Беги! Это круговая диаграмма!
С учётом нашего сегодняшнего понимания Вселенной было бы более удивительно, если бы пространство оказалось бесконечно гладким. Ведь мы знаем, что всё остальное квантуется. Материя квантуется, энергия квантуется, взаимодействия квантуются, печеньки девочек-скаутов квантуются. Более того, квантовая физика предполагает существование минимальной осмысленной длины, 10-35 м. Так что с точки зрения квантовой механики было бы естественно, если бы пространство квантовалось. Но мы не знаем.
Но то, что мы этого не знаем, не остановило физиков от безумных предположений! Если пространство квантуется, это значит, что при движении мы на самом деле перепрыгиваем из одного небольшого места в другое. С этой точки зрения, пространство – это сеть соединённых узлов, типа как станции метро. Каждый узел – это местоположение, а соединения между ними представляют взаимоотношения между местоположениями (какое из них находится рядом с каким). Это отличается от идеи, согласно которой пространство – просто взаимоотношение между частями материи, поскольку эти узлы могут быть пустыми и существовать всё равно.
Что интересно, этим узлам не обязательно находиться внутри большого пространства или структуры. Они могут просто существовать. В этом случае то, что мы называем пространством, будет всего лишь набором взаимоотношений между узлами, а все частицы Вселенной будут всего лишь свойствами этого пространства, а не элементами, находящимися в нём. К примеру, они могут быть режимами вибрации этих узлов.
Это не так сильно притянуто за уши, как кажется. Современная теория частиц основана на квантовых полях, заполняющих всё пространство. Поле означает, что существует число, или значение, связанное с каждой точкой пространства. С этой точки зрения частицы – всего лишь возбуждённые состояния этих полей. Так что мы находимся недалеко от такой теории.
Кстати, физики обожают такие идеи, когда нечто, кажущееся нам фундаментальным (например, пространство), происходит из чего-то более глубокого. Это даёт им ощущение заглядывания за занавес и открытия более глубокого уровня реальности. Некоторые даже подозревают, что взаимосвязь узлов пространства формируется при помощи запутанности частиц, но это математические фантазии кучки теоретиков, перепивших кофе.
Загадки пространства
Если вы дочитали до этого момента и либо всё поняли, либо отключили вашу тревогу бессмыслицы, чтобы она вас не отвлекала, то мы можем без колебаний исследовать самую безумную теорию пространства (ага, ещё безумнее).
Если пространство суть физический объект, а не задник и не конструкция, и обладает такими динамическими свойствами, как искажения и волны, и возможно создано из квантовых кусочков, тогда стоит подумать: а что ещё пространство может делать?
Возможно, у него, как у воздуха, существуют различные состояния и фазы. Возможно, что в экстремальных условиях оно может структурироваться весьма неожиданным образом или проявлять неожиданные свойства, так же, как воздух ведёт себя по-разному, в зависимости от того, находится он в жидкой, газообразной или твёрдой форме. Возможно, известное нам пространство, которое мы с удовольствием занимаем, это всего лишь один редкий тип пространств, и во Вселенной существуют другие типы пространств, которые только и ждут, чтобы мы поняли, как их создать и работать с ними.
Самый интересный инструмент, который может пригодиться нам в поисках ответа на этот вопрос – это то, что пространство искажается массой и энергией. Чтобы понять, что такое пространство и на что оно способно, лучше всего будет тщательно изучить его экстремальные состояния, там, где огромные массы сжимают и растягивают его: чёрные дыры. Если бы могли изучать окрестность чёрных дыр, мы могли бы увидеть пространство, нарезанное и покромсанное так, что наша тревога бессмыслицы просто взорвётся.
И что самое интересное, мы уже вплотную приблизились к возможности зондировать экстремальные деформации пространства. Поскольку, если раньше мы были глухи к ряби гравитационных волн, движущихся сквозь Вселенную, теперь у нас появилась возможность прислушиваться к космическим событиям, потрясающим и возмущающим желе пространства. Возможно, в недалёком будущем мы будем больше понимать точную природу пространства и ответим на эти глубокие вопросы, буквально окружающие нас со всех сторон.
Так что, не впадайте в прострацию, и оставьте в своём мозгу пространство для ответов.
— У нас ещё есть место для одной шутки о пространстве.
— Неу-желе? Не, с меня хватит.
Отрывок из книги «We Have No Idea: A Guide to the Unknown Universe» [Мы понятия не имеем: руководство по неизвестной Вселенной].
Автор рисунков – Джордж Чэм, создатель популярных онлайн-комиксов Piled Higher and Deeper, кандидат наук в робототехнике.
Автор текста – Дэниел Уайтсон, профессор экспериментальной физики в Калифорнийском университете в Ирвине, член Американского физического общества. Он проводит исследования на Большом адронном коллайдере.
Комментарии (136)
hdfan2
07.08.2017 21:11Однажды Вернер Гейзенберг сделал весьма характерное замечание.
Как-то во время прогулки речь зашла о пространстве.
Я только что прочитал книгу Вейля «Пространство, время, материя» и под ее влиянием гордо заявил, что пространство – это просто поле линейных операций.
– Чушь, – ответил Гейзенберг, – пространство голубое и по нему летают птицы.
Феликс Блох
NeoCode
07.08.2017 21:56+4Если задаться другим вопросом — «что такое время» — то сложности с пространством покажутся совсем детскими.
Потому что представить себе многомерное пространство, или пространство как математическую абстракцию — «связный граф», или даже как оперативную память компьютера, в которой хранятся данные, мы можем. А вот представить себе альтернативу времени, а также многомерное время весьма и весьма сложно. Слишком оно завязано на сам процесс мышления…
Ogoun
08.08.2017 18:45Время это обозначение процесса перехода чего-либо из одного состояния в другое. Тот же эталон секунды так и обозначается:
Представляет собой интервал времени, равный 9 192 631 770 периодам излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133, находящегося в покое при 0 К.
Mulin
09.08.2017 04:06Мне кажется вы пытаетесь увести время в абстракцию. Не забывайте, что время это неотъемлемая часть пространства, если хотите время суть тоже пространство, но под иным углом. Таким образом время, как и пространство не просто квантуется, а представляет собой вполне себе конкретный кусок того же самого желе, но под иным углом ;)
Ogoun
09.08.2017 15:54Да, именно это и хотел сказать, время — одна из абстракций не имеющая прямого материального воплощения. И это вполне согласуется с тем что вы говорите. В текущей модели микромира квантуется всё, соответственно и переходы между состояниями тоже не непрерывны. Из этого следует, что и наша абстракция 'время' тоже квантуется.
А если признать что время материально, значит потребуется ввести и поле времени и его частицы, но на текущий момент тахион является гипотетической частицей.
Конечно, если получится задетектировать тахионы, и вписать в модель новое поле, тогда время станет реальным. Но до того времени «Не следует привлекать новые сущности без крайней на то необходимости»
Nakosika
09.08.2017 21:08Почему это время — часть пространства? Вовсе не обязательно.
Mulin
10.08.2017 13:25Эйнштейн с вами категорически не согласен. А ОТО плачет горькими слезами.
Ogoun да кто я такой, что бы признавать или не признавать материальность времени? Это было сделано задолго до меня и здесь я ничего нового не сказал. Касательно квантуемости времени, так ведь и это не я изобрел. Дядюшка Гейзенберг вывел забавную штуку — неопределенность. Так вот при минимально возможной (квант) неопределенности времени, может «нарушаться» закон сохранения энергии. Согласно постулатам дядюшки Гейзенберга, что не есть просто теория, а подтверждается на практике — тунельный эффект.Nakosika
11.08.2017 03:35Мне нет дела до того, согласны ли со мной трупы каких-то знаменитостей. Я и сам могу таких формул накрутить, что вы будете себя пирогом с вишней считать если на них поведетесь. :-P
alexzzam
10.08.2017 19:30Чтобы пользоваться этим определением, нужно сначала определить «процесс», не используя понятия «время» или отношений «раньше»/«позже».
Ogoun
10.08.2017 22:35Процесс — движение, изменение системы. Каждая система осуществляет свой процесс.
То есть переход из одного состояния в другое.
Да, например, вот здесь пишут:
Проце?сс это (от лат. processus — продвижение), — последовательная смена состояний объекта во времени.
Но, на мой взгляд, это определение замкнуто на самом себе. Т.к. время определяется какформа протекания физических и психических процессов, условие возможности изменения, одно из основных понятий философии и физики, мера длительности существования всех объектов, характеристика последовательной смены их состояний в процессах изменения и развития, а также одна из координат единого пространства-времени, представления о котором развиваются в теории относительности.
Shortki
09.08.2017 17:30Если наш мир это связный граф, то пространство это усредненная метрика возникающая на графе и она будет непрерывной, в теории ей не нужно квантоваться даже на микроуровне, но там она будет иметь вероятностный характер. При таком подходе время это усреднённая мера эволюций графа, оно тоже будет непрерывным и вероятностным на микроуровне. Можно подобрать набор правил эволюций графа при которых движение в «пространстве» будет специфически инвариантно относительно движения во «времени» создавая эффект «пространства-времени».
Alex_Sa
07.08.2017 21:59+3Заявления о квантовании простраснства все больше склоняют меня к идее, что наша вселенная эмулируется на каком-то гипер компьютере. А «Большой Взрыв» это момент запуска программы эмуляции.
NeoCode
07.08.2017 22:26+4Слишком высокий уровень сложности «гиперкомпьютера». К тому же, такой подход по сути лишь перекладывание ответственности и по сути ничем не отличается от креационизма: аргумент верующих — вселенная слишком сложна чтобы возникнуть случайно, значит ее создал бог; сразу же возникает вопрос «раз он создал вселенную, то он должен быть еще сложнее чем вселенная, значит он тем более не мог возникнуть случайно — кто создал бога?». И вот тут люди просто отказываются думать дальше и признают, что это уже непостижимо в принципе.
cicatrix
08.08.2017 00:59С чего бы нам судить о сложности «гиперкомпьютера»? С наших-то позиций.
Гипотеза о том, что наша реальность есть компьютерная симуляция, не нова, её многие высказывали.
Я слышал даже такое, что мы (вернее, наши далёкие потомки) её сами и создали, и запустили (зациклив, так сказать, весь процесс). Проблема в недоказуемости и нефальсифицируемости тут стоит остро. Так же остро, как с различными интерпретациями квантмеха. Тут даже креационисты в равных правах со всеми остальными.
Без умножения сущностей тут, боюсь, всё равно, не обойтись, товарищ Оккам откладывает бритву в нерешительности. Имеющимися в нашем распоряжении явления и факты объясниить происходящее не в состоянии.
Caseor
08.08.2017 09:49+1Интерпретации квантовой механике нужны как собаке пятая нога, а фальсифицируемость гипотезы это необходимое условие для роста до теории.
Физика отвечает на вопрос «как?», все остальные вопросы вторичны. Интерпретации помогают найти ответ на вопрос «почему?».Anarions
08.08.2017 11:32-1Интерпретации квантовой механике нужны как собаке пятая нога
именно поэтому учёные так бьются над этой проблемой.
Физика отвечает на вопрос «как?»
только в случае квантмеха не особенно отвечает.
Подход «заткнись и считай», безусловно, работает, но он вынужденный, и понимание того что-же происходит на самом деле — точно не помешало бы.
NeoCode
08.08.2017 09:57Мы можем судить не о сложности «гиперкомпьютера», а о применимости наших представлений о вычислительной технике к потенциальным технологиям более высокого порядка (технологиям будущего, другой вселенной и т.п.) И такие представления с огромной вероятностью еще менее точные, чем прогнозы футуристов насчет того, что Лондон будет погребен под слоем конского навоза. Иными словами, само понятие «компьютер» там скорее всего теряет привычный смысл полностью, и если пользоваться доступными нам аналогиями — то гораздо более вероятно например, что «там» научились обращаться с самой структурой реальности как с вычислительной машиной.
cicatrix
08.08.2017 10:26«Компьютер» здесь понятие условное. Вот, например, — тоже компьютер, своего рода. И это, в общем-то, ещё не самый сложный и не самый мощный компьютер, до которого _МЫ_ могли додуматься. До чего могла додуматься какая-нибудь цивилизация типа 4 (неофициальный тип по Кардашеву или V — VI по Каутце)?
Ritan
09.08.2017 14:02Этот мозг-матрёшка ничем принципиально не отличается от имеющихся у нас вычислительных средств. Вернее там вообще ничего не говорится про прирроду этого компьютера, только про его масштабы и источник энергии.
DrZlodberg
08.08.2017 09:17На самом деле не обязательно симулировать всю вселенную. Любой, кто имеет дело с геймдевом или демосценой знаком с подходом — «не важно как это сделано, важно как это выглядит».
Симуляция ближайших окрестностей плюс качественный фейк на фоне. Для компа, способного обсчитать, допустим, всю солнечную систему сгенерить правдоподобный фейковый задник вероятно не будет проблемой. И сильно дешевле по ресурсам, чем гонять всю вселенную. В теории достаточно клеточного автомата с планковским разрешением и размером с СС с некоторымм запасом.Caseor
08.08.2017 10:43А для кого городить такой фейк? Для другой части фейка — людей?
Для симов совершенно не важно как выглядит фон — они не заметят искусственности, т.к. они сами искусственны.
Если мы живём в симуляции, то мы тоже симуляция, мы часть симуляции. И проработка честности симуляции будет зависеть не от нашей наблюдательности, а от целей симуляции.DrZlodberg
08.08.2017 10:59Так если речь идёт наблюдении за симами — то смысл как раз имеет. Не имеет смысла как раз в игре, когда участники знают, что эта игра. А вот когда участники (симы) об этом не в курсе — всё становится интереснее.
Собственно сейчас уже народ активно увлекается автономными симуляциями (в основном для тестирования нейронок, ГА или ИИ), когда посторонние в процесс не вмешиваются. А тут то же самое, но уровнем изрядно повыше.
Hanako_Seishin
09.08.2017 14:02Речь идёт о том, что если мы всё равно симулируем только одну солнечную систему, то нет смысла тратиться ещё и на реалистичный задник. Кого обманывать-то? Люди, живущие в этой симуляции, глядя на пустое от звёзд чёрное небо, просто будут считать, что так и положено. Ведь некому будет сказать им, что на фоне должны быть другие звёзды.
DrZlodberg
09.08.2017 14:30А откуда известно, зачем идёт симуляция? Может как раз весь смысл в том, чтобы из этой системы попытаться слинять. А для этого нужна хорошая приманка. Кто же просто так полезет в чёрное ничто? Этакий самодостаточный КСП.
На самом деле теорий можно придумать много, и они все для нас равно(не)вероятны. Например одному из кодеров просто было скучно и он прикрутил нескучные обои. :)
Alex_Sa
08.08.2017 19:25Ну, я далек от мысли, что это эмуляция делалось специально ради нас. Скорее мы просто случайно получились в результате этого эксперимента. И совсем не факт (если принять идею эмуляции), что «хозяева» этого суперкомпьютера вообще в курсе нашего существования.
DrZlodberg
09.08.2017 08:23Почему нет? Как уже писал выше — мы сейчас вполне делаем симуляции чтобы посмотреть, до чего разовьётся алгоритм. Вполне может быть, что мы на самом деле всего лишь чья-нибудь дипломная работа. Или, прости господи, курсовая. :)
Caseor
14.08.2017 16:54Вы идёте по пляжу. Наклоняетесь и зачерпываете песок в пригоршню. Дует порыв вета и сдувает весь песок кроме одной песчинки. Песчинка думает «Он пришёл, чтобы меня забрать с собой».
Почему нет?
Вот потому и нет.DrZlodberg
14.08.2017 19:06Если честно — не понял к чему это было. Тред о том, что изначально это может быть специально созданная симуляция, а не случайная песчинка во вселенной. Смысл прямо противоположный.
Firsto
08.08.2017 08:00+2Вспомнился комментарий:
Будет забавно, если мы продукт симуляции этого самого компьютера, который мы должны изобрести.
earl911
08.08.2017 22:50В матрице все сказано, величайший фильм.
А насчет пространства -оно объемное(сколькими осями вы будете его описывать это ваше дело). Мне очень понравилось как Тесла логически доказал существование эфира. Зная, что свет волна, он предположил, что её должно переносить вещество. Чем больше плотность вещества — тем быстрее движется в нем волна. Если свет движется в материи(стекле, воздухе) медленнее чем в вакууме — то плотность вещества переносящего волну в воздухе меньше. То-есть вещество это как пузырьки в очень плотном эфире. )
Wizard_of_light
09.08.2017 11:06Эм, эти заявления пока просто заявления. Наша лучшая теория пространства сейчас — общая теория относительности, а у неё с квантованием большая проблема.
muhaa
08.08.2017 00:04То что физики пишут в популярных книгах чаще пишется просто для внешнего эффекта и зарабатывания денег. Это сильно отличается даже от того, что они же пишут в полу-учебных популярных книгах.
> Попросите группу физиков и философов определить «пространство», и вы, скорее всего, увязнете в долгой дискуссии…
Будет другое: физики пошлют подальше и вас и философов. Они давно считают, что все что есть в мире для нас — это уравнения, сплетающиеся математические абстракции, а все остальное от лукавого.
> Мы знаем это, поскольку наблюдали поведение пространства, не укладывающееся ни в одну из этих идей. Мы наблюдали, как пространство искривляется, идёт рябью и расширяется.
Неужели через 100 лет после открытия теории относительности все описанное еще кому-то может сломать мозг? Тогда наше дело действительно труба.
> Если бы могли изучать окрестность чёрных дыр, мы могли бы увидеть пространство, нарезанное и покромсанное так, что наша тревога бессмыслицы просто взорвётся. И что самое интересное, мы уже вплотную приблизились к возможности зондировать экстремальные деформации пространства. Так что, не впадайте в прострацию, и оставьте в своём мозгу пространство для ответов.
Энтузиазм это хорошо, но теория для описания гравитационных волн (волн пространства-времени) была создана век назад, все это прекрасно теоретически описывается и здесь нет ничего интересного или загадочного.
Пока в фундаментальной физике фактически нет никаких надежд на что-то кардинально новое. Переройте все что пишут и ничего не найдете. Физикам интересно знать испарится ли черная дыра за сто в пятисотой степени лет, выйдет ли из нее при этом поглощенная информация, какие частицы, живущие меньше чем ничего образуются в коллайдере размером с галактику, что происходило в первые мгновения существования вселенной, как сократить число констант в стандартной модели, как написать непостижимые ни для кого уравнения, описывающие гравитацию в рамках квантового принципа и так далее. Написав нереально сложные уравнения они могут доказать друг другу, что решили эти вопросы и заняться следующими еще более безнадежно оторванными от обычной человеческой реальности вопросами.
Все принципы были открыты еще в начале 20 века. За 20 век физика подтянула концы, объяснив с помощью этих принципов все, что можно наблюдать на текущем уровне технологий. Это была большая работа с печальным результатом: все сошлось но оказалось неимоверно сложным.
5oclock
08.08.2017 09:47-1физики пошлют подальше и вас и философов. Они давно считают, что все что есть в мире для нас — это уравнения, сплетающиеся математические абстракции, а все остальное от лукавого.
Это какие-то математики, а не физики.muhaa
08.08.2017 10:14Это физики. Просто наше представление о физиках создается журналистами и физиков-же популярные книги, где они пускаются в спекуляции чтобы книга стала популярной. Реальная физика стала математикой начиная с трудов Ньютона.
5oclock
08.08.2017 15:34Если бы физика была математикой «со времён Ньютона», то у нас только ньютоновская физика и была бы, потому как из неё не следуют более поздние разделы физики. Математически она — закончена и непротиворечива.
Формулы и числа всегда внутренне непротиворечивы (если конечно в них нет логических ошибок).
Однако же откуда то взялись всякие там квантовые механики.
А взялись они оттуда, что физики всё-таки не математики и в своих ворочаниях формулами — оглядываются-таки на физический мир, ищут подтверждения своим вкладкам, выясняют их физический смысл.
Хотя, смотрю, такая, как мне казалось, очевидная точка зрения — на гиктаймсе не очень популярна.muhaa
08.08.2017 16:33> Если бы физика была математикой «со времён Ньютона», то у нас только ньютоновская физика и была бы, потому как из неё не следуют более поздние разделы физики. Математически она — закончена и непротиворечива.
Совершенно верно, но количество физики, которое потребовалось физике — оно ничтожно по сравнению с количеством математики. Кроме того, оно не принципиально (допускает разные интерпретации), часто непроверяемо и вообще, все существенное закончилось в начале 20 века после открытия квантового принципа и принципа относительности. Дальше в чистую физику копать не получается никак.
В 20 веке, скажем, физики пытаются построить модель для нуклонов, опираясь на квантовый принцип и ничего не получается. Тогда они говорят — нуклоны состоят из кварков, и сразу все получается. Но здесь физики только «состоят из кварков» — примитив, а остальное сплошная математика с проверкой математических моделей экспериментом.
Или другой пример: используя квантовый принцип можно легко описать движение одной частицы без учета специальной теории относительности. Это сразу получилось. А для подбора приемлемых моделей, описывающих поле или неопределенное число частиц потребовалось 50 лет. И уже из этих моделей были сделаны обобщающие физические интерпретации, типа виртуальных частиц, от которых никому ни холодно ни жарко и в любой момент можно передумать.5oclock
08.08.2017 19:23То что количество и качество математики в физике со времён Ньютона возросло на порядок, может даже несколько порядков, что математические модели становятся всё менее интерпретируемыми не математическим языком — это всё несомненно. Я даже такое мнение слышал, что основные задачи современной физики лежат в области математики
Но всё-таки это всё не делает физику — чисто формальной наукой.
Если ей не будет подтверждения в реальном мире (пусть не сегодня, и даже не завтра), то это и не физика вовсе, а… не знаю… какая-то отвлеченная математическая философия что-ли.
«Вот мы тут вывели крутую формулу. Возможно она описывает сферического коня в вакууме, о котором уже 25 лет спорят теорфизики, но экспериментально это всё-равно не проверить — это тоже нами доказано. Тем не менее, это — большой шаг вперёд в физике».
Denkenmacht
09.08.2017 04:36Ну подождите, с гравитацией еще не разобрались же. А это значит, что мы еще не до конца потнимаем фундаментально принципы взаимодействия материи и пространства.
Caseor
14.08.2017 17:06Один фундаментальный принцип знаем — материя говорит пространству как искривляться, пространство говорит материи как ей двигаться.
А вот как они общаются пока не известно, бозон гравитации не обнаружили.
Anarions
08.08.2017 01:06-1Есть одно слово которое неплохо описывает феномен, но при этом его сильно запятнали ошибочными теориями и фричеством. *шёпотом* эфир. Нечто всепроникающее, ведущее себя подобно физическое среде и по своему «материальное».
muhaa
08.08.2017 10:01Эфир — это только пространство. А в физике идет речь о пространстве-времени как о единой сцене в которой все происходит. При этом пространство и время отчасти взаимозаменяемы: в одной системе отсчета объект движется в пространстве и из за этого как бы теряет часть вычислительного ресурса времени (замедляется); в другой системе — покоится в пространстве и меняется во времени с максимальной скоростью. Это не такой вынос мозга как квантовая механика, но все-же гораздо интереснее чем все что описано в статье.
sasha1024
08.08.2017 11:55Эфир, вроде как, с точки зрения его сторонников, существует в пространстве.
А настоящее пространство, может, существует в надпространстве, а, может, и нет (и пока нет никаких оснований предполагать, что «да»).
В этом, я так понимаю, одно из несоответствий эфира и современных представлений.
Caseor
14.08.2017 17:10Эфир придумали как гипотезу ради объяснения одной вещи — не было понятно в какой среде распространяются электро-магнитные волны. Потом проверили следствие этой гипотезы и оно не подтвердилось. Затем стало ясно, что для эл.-м. волн среды не нужно, эфир умер окончательно.
Anarions
14.08.2017 17:28-1эфир умер окончательно.
в своём первоначальном виде — безусловно (да и в виде продвигаемом современными фриками), но просто так сложилось что сегодняшние определения «материального» пространства — лично мне напоминают идеи эфира.
konchok
08.08.2017 09:08-4Буддизм кстати уже давно дал ответ на вопрос что это за пространство такое, но этот ответ может многим не понравиться.
Anarions
08.08.2017 11:28+5Где же научные открытия на основе буддизма?
konchok
09.08.2017 05:47-1В буддизме «открытия» все происходят на личном уровне, потому как инструментом является только лишь собственный ум. В отличии от науки, где инструменты внешние, но и проверить всё что говорят умные дяди простому обывателю не представляется возможным. Остаётся только верить дядям на слово, чем большинство и занимается.
Anarions
09.08.2017 10:54Ну, открытия Эйнштейна в основном возникли благодаря тому что он «на личном уровне» размышлял чем отличается гравитация которую мы испытываем от «гравитации» во время ускорения. Ну и представлял как выглядит мир глазами луча света.
konchok
09.08.2017 15:54Тем не менее лично ты не можешь проверить теорию Эйнштейна. И я не могу. Кто вообще может? Где-то они есть, но тут точно нет. В этом принципиальная разница )
Nakosika
09.08.2017 21:42-1А ее никто не может проверить — она потому все еще и называется «теорией». По сути это просто математическая головоломка.
На сколько мне известно, ускорители не подтверждают наличие релятивистских энергий при остановке разогнанных частиц — там по идее должен быть взрыв накопленной релятивистской энергии, а его нет — есть только простая кинетическая. Ребята расстраивались не долго — придумали нейтрино, которое якобы уносит недостающую энергию, и понеслось — там теперь целая куча придуманных частиц, которые все усиленно «исследуют» для получения грантов и написания статей в научных журналах.konchok
10.08.2017 08:31Это навроди "одни иллюзии ничем не лучше других" и "главное в это верить". Учёные считают что математика это некий абсолютный язык описания мира, но есть и другие описания, также хорошо работающие.
OneOfUs
10.08.2017 10:06Только вот если копнуть глубже, то получается, что другие описания либо опираются на математику, либо на эзотерику. Причём в первых могут быть нестыковки (которые дают пищу для дальнейших исследований), а вторые постулированные. Библия (условно, тут вообще любое учение подставить можно) тоже хорошо описывает мир. Но в отличие от математики не требует доказательств (ударила молния — Зевс/Перун/Тор гневается)
Anarions
10.08.2017 11:40+1А ее никто не может проверить — она потому все еще и называется «теорией».
Простите, ШТА? Вы гипотезу с научной теорией не путаете? ОТО и СТО подвергались тысячам проверок, GPS работает с поправкой на замедление времени массой земли. Массивные объекты линзируют свет (в том числе солнце), предсказанные сотню лет назад гравитационные волны были недавно задетектированы. Теория относительности — одна из самых порверенных теорий научного мира.Nakosika
10.08.2017 13:15Вы в кучу как-то намешали все. Гравитация — это гравитация, вполне очевидно что она отклоняет свет и другие волны. Причем тут сто? Вопрос риторический, ответ очевиден.
Я не собираюсь каждому тут что-то доказывать — просто почитайте немного критики, ее достаточно. Умный человек сам увидит где косяк того или обратного, копипастить на гиктаймс все это я смысла не вижу.Anarions
10.08.2017 14:26А то что гравитация замедляет время — вполне очевидно? И что вращающиеся массы способны запускать волны в пространстве — тоже очевидно?
Nakosika
11.08.2017 03:54Нужно конкретно с каждым экспериментои разбираться, зачем газетными заголовками кидаться. У ученых очень большой соблазн любые косяки в экспериментах объяснять с помощью сто — она все объясняет, потому что никто ее не понимает.
Проводится опыт, результат странный. А любой косяк можно объяснить, запихав в формулу что-то из сто с поправочным коэффициентом. Вот у нас и получается что куча экспериментов якобы подтверждают сто, а на деле там какие-то коэффициенты, чтобы прибить сто к реальности, к которой она не имеет отношения. И это все маскирует реальные физические законы, которые могли бы быть открыты, не будь у нас е равно эмце квадрат.
Что такое энергия? Как она может быть пропорциональна скорости света? Вот у меня есть один киловатт в минуту (чайник воду греет). Казалось бы, причем тут це квадрат? Какой в этом реальный (физический, логический, разумный, адекватный) смысл? Галиматья позорная выдается за науку, за счет риторики как-то прижилась, теперь реально народ считает ее правдой, как раньше в черепаху верили, так и в сто сейчас.mrhru
11.08.2017 19:17Правильно ли понимать смысл Вашего комментария как "СТО неверна, потому, что я ее не понимаю"?
Anarions
11.08.2017 20:51И ещё потому-что «я поленился разобраться в экспериментальных подтверждениях, зато придумал кучу глупых отмазок».
Nakosika
14.08.2017 22:04Неправильно. Вообще-то это профессиональная шутка физиков на счет сто и того, что ее не понимал даже Планк, который ее и придумал, а вовсе не Эйнштейн, как сейчас все почему-то считают… Просто Планк сказал что-то типа «а вот в порядке бреда положим что ничего не может быть быстрее...» А Эйнштейн взял формулы Планка и стал утверждать что сто верна на полном серьезе и затралил доверчивую публику.
alexzzam
10.08.2017 19:35Гравитация — это гравитация, вполне очевидно что она отклоняет свет и другие волны.
Это отчего так? Без СТО сила притяжения пропорциональна произведению масс первого и второго объекта. У фотона массы нет, «падать» он не должен.Nakosika
11.08.2017 03:30Как это массы нет? Импульс есть, а массы нет? Световые паруса всякие… И куда девать корпускулярно-волновую теорию? Как это частица без массы? И почему эта частица может достичь скорости света, а другие почему-то не могут? Вот оказывается какой Эйнштейн умный… Сорри за стеб, тут здравым смысл слишком далеко чтобы как-то аргументировано разговаривать.
NeoCode
08.08.2017 18:42Ну а что это за ответ? Я с уважением отношусь к буддизму как таковому, но про то что он дает ответы на фундаментальные вопросы физики слышу первый раз.
konchok
09.08.2017 04:52-1Пространство ума воспринимающих существ.
ankh1989
09.08.2017 21:15И что такое «пространство ума воспринимающих существ»? Где об этом можно почитать?
konchok
10.08.2017 08:19В учениях Махамудры или Дзогчен всё это подробно описывается. Только цель этих учений конечно не изучение физического мира, поэтому вопрос "что буддизм дал науке" мягко говоря странен.
Anarions
10.08.2017 11:41Мне интересно не чот буддизм дал науке, а что буддизм дал кому-либо вообще, кроме буддистов, конечно, уверенных в чистоте своих чакр.
konchok
10.08.2017 17:53Кому надо тот сам приходит и бёрёт от буддизма всё что нужно, тема добровольная.
Anarions
12.08.2017 01:21А что можно взять из древней мифологии?
konchok
12.08.2017 02:22-1То что научная мифология дать не может — адекватные представления о том кто же собственно этот наблюдатель который ставит эксперименты, строчит теории и познаёт мир.
Anarions
14.08.2017 17:30научная мифология
а что это такое? Ведь между наукой и выдумками есть кардинальное отличие — проверяемость. Как ничем не проверенный плод чье-го то воображения может дать «адекватные представления» о чём либо?konchok
14.08.2017 18:47Откройте Итана, там через строчку преподносится как данность что был большой взрыв, существуют черные дыры, хотя это не более чем предположения, попытка впихнуть наблюдаемую реальность в рамки математических конструкций. Но если мы возьмём среднего обитателя хабра то он просто верит, что да, «вот так оно и есть на самом деле», хотя ни единой возможности проверить это лично у него нет. Учёные спускают сверху какие-то знания, все просто пользуются.
Имеются и другие системы знания, тоже работающие. Хоть понять их до конца и мало кому по силам, но «в быту» можно использовать )
ankh1989
09.08.2017 21:32Насколько мне известно, буддизм не занимается подобными вопросами (мои познания основаны в основном на книжке цонкапы «ламрим»). Буддизм это, грубо говоря, набор довольно подробных инструкций (т.н. махаяна) как стать буддой и как сделать это максимально быстро. Наш мир в буддизме считается чем то вроде хорошо отрисованного мультика в котором мы вынуждены находиться потому что имеем дефекты сознания и поэтому буддизм не занимается изучением свойств этого мультика, а рассказывает как отсюда выбраться.
konchok
10.08.2017 07:58Существовать-то все равно приходится в физическом мире, поэтому через все учения красной нитью проходит вопрос то как реальность воспринимается и чем "на самом деле" является.
capslocky
08.08.2017 10:03Почему-то не упомянуто о том, что пространство, кроме трех известных, вероятно, имеет еще несколько скрытых измерений.
sasha1024
08.08.2017 11:56Пруф?
bondbig
08.08.2017 17:24
sasha1024
08.08.2017 17:34Эээ, это типа ссылка на теорию струн? А она как-то подтверждается? В смысле — есть какие-то эксперименты, которые она объясняет (а без неё не объясняются)?
И ещё: можно для идиотов: как из теории струн следует многомерность вселенной (я просто не к курсе вообще, что такое теория струн) — или это в двух словах не объяснить? (Преимущество данной статьи в том, что она всё объясняет совершенно простыми словами, для идитов.)bondbig
08.08.2017 17:42кроме трех известных, вероятно, имеет еще несколько
sasha1024
08.08.2017 17:46Ок, а чем эта вероятность обеспечивается?
Например, есть гипотезы о том, что пространство имеет кривизну и о том, что оно её не имеет. Вероятно, оно её не имеет или имеет очень маленькую — в статье на пальцах приводятся эксперименты/аргументы за это.
Можете сделать так же с дополнительными изменениями?
P.S.: Или Вы имели в виду «возможно» (с какой-то неизвестной вероятностью), а не «вероятно» (со значимой вероятностью)?bondbig
08.08.2017 17:48Мне скопировать сюда статью про М-Теорию или сами попробуете хоть немного погуглить?
sasha1024
08.08.2017 17:50Я потому и писал:
И ещё: можно для идиотов: … — или это в двух словах не объяснить? (Преимущество данной статьи в том, что она всё объясняет совершенно простыми словами, для идитов.)
Если не можете (не имеете цели) объяснять идиотам — просто так и скажите, я всё понимаю. Но меня интересовало именно простое объяснение на пальцах.
sasha1024
08.08.2017 18:40Вероятно потому, что объяснение, зачем нужны эти дополнительные 8 измерений, тянет на отдельную статью.
attuda
08.08.2017 11:36Мне понравился последовательный, глубокий и популярный (все на мой вкус, естественно) разбор этой темы у Брайана Грина в «Ткани космоса» («The Fabric of the Cosmos: Space, Time, and the Texture of Reality»). Есть совсем небольшой уклон в его тему (он известный струнный теоретик и популяризатор теории струн), но совсем не напрягающий, и альтернативные теории изложены беспристрастно. Ну и стоит учесть, что книга 2005 года (до подтверждения бозона Хиггса и грав.волн, например). В остальном — горячо рекомендую.
sasha1024
08.08.2017 12:01Охрененная статья!
Я, правда, таки немного разочарован, что «мы не живём в прикольном трёхмерном картофельном клубне, загибающемся на себя самого, если лететь в одном направлении» — я в детстве когда-то читал в книге, что это именно так.
Ещё непонятный момент: пространство искажается только массой и энергией — или не только? В смысле, что если мы пока наблюдали искажения пространства только от массы и энергии, то пока нет причин предполагать, что оно может искажаться ещё чем-то. И тогда вот это всё про чревоточины, «у трёхмерного пространства тоже есть граница из-за странных геометрических свойств у неё на краю» и прочее теряет смысл — или нет?
stanislavkulikov
09.08.2017 14:45Ещё непонятный момент: пространство искажается только массой и энергией — или не только?
Только ими по простой причине: кроме массы и энергии в нашей вселенной ничего и нет.
И почему тогда червоточины теряют смысл? Червоточины — это тоже искажение пространства энергией, только с отрицательным знаком.sasha1024
09.08.2017 14:55Хм, ну, в таком случае только «у трёхмерного пространства тоже есть граница из-за странных геометрических свойств у неё на краю» теряет смысл — если нету необычных скоплений материи/энергии на её краю, то значит и нет необычных эффектов (а если есть… ну тогда это, в любом случае, задачи детектирования конфигурации материи и энергии, а не загадки природы самого пространства). И тогда почему «пространство — … явно не простое взаимоотношение частиц материи [и энергии]»?
rrrrex
08.08.2017 14:22Интересно было бы узнать про темную энергию, откуда она берется. Если из темной материи, то интересно узнать насколько ее хватит. А еще интересен вопрос влияния темной материи на скорость света и ход времени.
OneOfUs
08.08.2017 14:56Хочу отметить, не в укор переводчику а в укор автору текста, большое пристрастие к печенью из кориандра в виде девочек-скаутов. Отвлекает же ))
JohnSmith001
08.08.2017 16:39Точное количество материи, необходимое для отсутствия кривизны – пять атомов водорода на кубический метр пространства.
Как это соотношение может сохраняться при расширении пространства?erwins22
08.08.2017 18:58нет.
Но мы находимся в уникальной точке где все силы уравновешены. Раньше пространство имело кривизну меньше 1, завтра будет больше, а сейчас с очень высокой точностью 1. Как то это сомнительно все.
Хотя подтверждается экспериментами.JohnSmith001
08.08.2017 20:00Как понимать тогда следующую фразу?
Для того, чтобы пространство было плоским сейчас, нужно, чтобы оно было чрезвычайно плоским в ранней Вселенной, или чтобы в плоском состоянии его удерживало что-то другое.
erwins22
08.08.2017 21:39тут скорей всего не плоском, а крайне равномерной плотностью.
Т.е. что бы на начальном этапе не свернулось в множество ЧД, когда плотность была чрезвычайно высокая распределение материи должно быть крайне равномерным с точностью 10^-60.
KMiNT21
08.08.2017 17:57-1Если вдруг тут есть люди, у которых есть сомнения во всем этом, потому что больше напоминает религию и болтологию, я крайне рекомендую посмотреть несколько роликов В. Катющика на тему пространства.
Его четкий логический подход (научный метод) реально прочищает мозги. После этого уже любые нестыковки начинают прям в глаза бросаться. И становится понятно как много разных теорий не имеют под собой ничего, кроме допущений и подгонок, прикрываясь, якобы, экспериментальными данными, которые просто не знают как объяснить еще.
sasha1024
08.08.2017 18:56KMiNT21
08.08.2017 19:48-1Я, кстати, все по нему прочитал. :) Первый раз давным давно (Х лет назад). Сильно удивился, начал искать опровержения, но ничего вразумительного не нашел. И бросил. И в этом году снова на глаза попался. Опять перелопатил — не вижу никаких ошибок в логике вообще.
Все попытки опровергнуть то, что он говорит, выглядят, мягко говоря, слабо. Я пока по нему разбирался, заодно много псевдо-ученых "обработал". И снал замечать как те шарлотаны пытаются запутать, связать несвязываемое и выдать поток бреда за причинно-следственную связь. :)
А по Катющику пока ничего "отрезвляющего" не нахожу. И теорию его про гравитацию очень легко представить и осознать. И модели (симуляции) в "Algolo" смотрел. Если у кого-то есть комментарии по теме — с удовольствием послушаю. :)
kauri_39
09.08.2017 06:12-1"пространство больше похоже на огромный кусок густого желе. Обычно предметы могут двигаться в желе без проблем, как мы можем двигаться в комнате, заполненной воздухом, не замечая частиц воздуха."
Беда у физиков с аналогиями. Движение тел в густом пространстве-желе будет сопровождаться трением и нагревом тел, они в желе будут вязнуть. Часть энергии, ускоряющей тела, будет тратиться на преодоление сопротивления такой среды. Но всего этого не наблюдается.
Значит, надо заменять желе плотной расширяющейся средой, давящей на частицы материи и тела. Тогда их движение можно объяснить разностью давления на них окружающей среды. Нужно вспомнить Ньютона — его гипотезу о природе гравитации и движения тел под её воздействием. Он предполагал, что в телах плотность и давление эфира меньше, а вне тел давление растёт. Поэтому лёгкие тела будут двигаться к массивным телам под давлением внешнего более плотного эфира ("Оптика", 3-я книга, 21 вопрос).
Есть смысл развить эту мысль Ньютона. Что может создавать меньшее давление и плотность эфира в телах? Его поглощение материей тел. Предположим, что взаимно сжатые элементы эфира — эфироны — поглощаются частицами материи и выводятся из них в пятое измерение. Да, следует ввести в мироздание эту одну новую сущность, чтобы вывести из него две неуловимых сущности — тёмную материю и тёмную энергию. Оккам будет доволен, а прокрусты пусть им не прикрываются.
Тогда плотность эфира/вакуума может иметь хоть то значение, которое насчитали ему в КТП — почти планковскую. Коллапса такого сверхплотного пространства не будет, поскольку его энергия антигравитационная — работает на расширение, а не на сжатие. Но и взрывного расширения тоже не будет, поскольку вселенский объём эфира может быть окружён чуть менее плотной средой, поэтому эфир в ней расширяется по закону Хаббла и раздвигает скопления галактик как раз с наблюдаемой скоростью. Это путь решения проблемы космологической постоянной.
Тёмную энергию заменяет постоянное и повсеместное поступление в наш эфир новых эфиронов из 5 измерения. Но уплотнения эфира не происходит, поскольку его объём находится в менее плотной среде — в сверхпространстве, и текущее уплотнение тут же конвертируется в расширение. Как это происходит с ростом площади растений ряски на поверхности пруда.
Тёмную материю заменяет движение более плотного межгалактического эфира к галактикам и к их скоплениям, где он частично поглощается и поэтому имеет внутри них меньшую плотность. Преодолевать эти течения эфира могут лишь быстро вращающиеся соответственно звёзды и галактики, которые мы и наблюдаем. Межзвёздный и околозвёздный эфир не имеют большой разности в плотности и в скорости расширения, поэтому планеты имеют кеплеровские скорости вращения.
Движение тел в плотной расширяющейся среде происходит из-за асимметричного поглощения эфира их материей. Со стороны движения тела его материя поглощает эфира в единицу времени больше — туда и смещается тело под давлением более плотного эфира с противоположной стороны. Если асимметрия в поглощении нарастает, то тело движется с ускорением.
Ускоряясь в эфире, тело приобретает вес — ровно такой же, как если бы оно было неподвижным в ускоряющемся потоке эфира, который втекает в массивное тело, проявляясь как его гравитационное поле. Отсюда очевиден принцип эквивалентности инертной и гравитационной массы. И очевидно равное влияние быстро летящих тел и массивных тел на замедление на них хода времени — на снижение де-Бройлевской частоты фотонов. Ведь то и другое тело сильно поглощают и разрежают эфир, а в менее плотном эфире/вакууме замедляются все известные физические процессы.
Чем на самом деле являются эфироны — объясняется в первой моей публикации.
capslocky
09.08.2017 08:08Я интуитивно уверен, что пространство вселенной имеет конечный объем, то есть оно не более n куб. метров. Более того, мне кажется, что все, что можно измерить — конечно (масса, объем, время и т.д.), а понятие бесконочности — всего лишь удобная математическая абстракция.
lomnev
09.08.2017 14:01Пространство – это сущность, допускающая проводить [внутри себя] наблюдение/измерение.
Возможно провести измерение/наблюдение – значит Пространство.
Невозможно – значит не Пространство.
tehhaus
09.08.2017 14:02Хмм, однако! Представил себя одним из героев Мэтью Макконахи, бескомпромиссно засасываемым в черную дыру)). Я думаю, что модель и искривление пространства можно скорректировать такой штукой как Зеркало. Кто сказал, что квантовые островки соединенные воедино при определенном влиянии внешних условий не могут зеркалить? В этом смысле у нас появляется еще один зубодробильный вопрос, а что если в структуре пространства есть зеркало, которое отражает пространство в новой плоскости.
Кто-то вспомнил параллельные миры? Да, мил человек, вам к нам.
Так вот а что если Зеркало есть. Не в нашем с вами «антресольном» понимании, а в квантовом?
Unicat
09.08.2017 14:02В принципе еще со времен Аристотеля известно что природа не терпит пустоты, а пространство и время это атрибуты материи, т.е материя первична а физическое пространство это обязательно пространство чего-то, а не существующий сам по себе пустой ящик для вещей.Статья это хорошо и наглядно иллюстрирует.
Metallikus
А зачем вот эту желеподобную штуку обозвали пространством? Назвали бы как-нибудь типа «невидимое желе», «ткань вселенной», «торсионные поля» или «эфир». И оставили бы нам, простым обывателям, возможность и дальше именовать пространством всего лишь расстояние между объектами…
Ruslikk
Потому что у той штуки, которая «всего лишь расстояние между объектами», уже давно есть устоявшееся название. Евклидово пространство.
mrhru
Метрическое пространство.
sasha1024
Потому что не факт, что вот то вот «расстояние между объектами», которое простые обыватели называют пространством, существет.
Metallikus
А как оно может «существовать», если измеряется в выдуманных циферках? Ясно же, что это абстрактное понятие. А тут физики взяли название этой абстракции и навесили на вполне физическое явление. Ну и зачем было поступать именно так?..
sasha1024
Но оно может не существовать. В том плане, что у реального пространства может и близко не оказаться тех свойств, которыми его мысленно нарекает обыватель. Поэтому бытовое понятие пространства на основе расстояний между объектами может оказаться просто лишённым смысла.
erwins22
Торсионные поля неметрические.
Эфир это плоское пространство + независимое время.
СТО геометрия Минковского — пространствовремя.