Câte universuri există în lume. Sunt oamenii singura civilizație avansată din univers? Multivers și fizică cuantică

Vedem tot timpul cerul înstelat. Spațiul pare misterios și imens, iar noi suntem doar o mică parte din această lume vastă, misterioasă și tăcută.

De-a lungul vieții, omenirea își pune întrebări diferite. Ce este acolo, în afara galaxiei noastre? Există ceva în afara spațiului? Și spațiul are o graniță? Chiar și oamenii de știință se gândesc la aceste întrebări de mult timp. Este spațiul infinit? Acest articol oferă informații pe care oamenii de știință le au în prezent.

Granițele infinitului

Se crede că noastre sistem solar format ca urmare big bang. S-a produs din cauza comprimării puternice a materiei și a sfâșiat-o, împrăștiind gaze în direcții diferite. Această explozie a dat viață galaxiilor și sistemelor solare. Se credea anterior că Calea Lactee are o vechime de 4,5 miliarde de ani. Cu toate acestea, în 2013, telescopul Planck a permis oamenilor de știință să recalculeze vârsta sistemului solar. Acum este estimat la 13,82 miliarde de ani.

Cel mai tehnologie moderna nu poate acoperi întregul spațiu. Deși cele mai recente dispozitive sunt capabile să capteze lumina stelelor aflate la 15 miliarde de ani lumină distanță de planeta noastră! Ele pot fi chiar stele care au murit deja, dar lumina lor încă călătorește prin spațiu.

Sistemul nostru solar este doar o mică parte dintr-o galaxie uriașă numită Calea lactee. Universul însuși conține mii de astfel de galaxii. Și nu se știe dacă spațiul este infinit...

Faptul că Universul se extinde constant, formând tot mai multe corpuri cosmice noi, este fapt științific. Probabil ea aspect se schimbă constant, așa că cu milioane de ani în urmă, așa cum sunt siguri unii oameni de știință, arăta cu totul diferit față de azi. Și dacă universul crește, atunci cu siguranță are limite? Câte universuri există în spatele lui? Din păcate, nimeni nu știe asta.

Expansiunea spațiului

Astăzi, oamenii de știință spun că cosmosul se extinde foarte rapid. Mai repede decât credeau anterior. Datorită expansiunii Universului, exoplanetele și galaxiile se îndepărtează de noi cu viteze diferite. Dar, în același timp, rata sa de creștere este aceeași și uniformă. Doar că aceste corpuri sunt la distanțe diferite de noi. Așadar, Alpha Centauri, steaua cea mai apropiată de Soare, „fuge” de Pământul nostru cu o viteză de 9 cm/s.

Acum oamenii de știință caută un răspuns la o altă întrebare. Ce determină extinderea universului?

Materia întunecată și energia întunecată

Materia întunecată este o substanță ipotetică. Nu produce energie și lumină, dar ocupă 80% din spațiu. Prezența acestei substanțe evazive în spațiu, au ghicit oamenii de știință încă din anii 50 ai secolului trecut. Deși nu existau dovezi directe ale existenței sale, au existat din ce în ce mai mulți susținători ai acestei teorii în fiecare zi. Poate conține substanțe necunoscute nouă.

Cum a apărut teoria materiei întunecate? Cert este că clusterele galactice s-ar fi prăbușit cu mult timp în urmă dacă masa lor ar fi fost numai din materiale vizibile pentru noi. Ca urmare, se dovedește că majoritatea a lumii noastre este reprezentată de o substanță evazivă, necunoscută nouă.

În 1990, a fost descoperită așa-numita energie întunecată. La urma urmei, înainte ca fizicienii să creadă că forța gravitației lucrează pentru a încetini, într-o zi expansiunea Universului se va opri. Dar ambele echipe care au început studiul acestei teorii, au dezvăluit în mod neașteptat o accelerare a expansiunii. Imaginează-ți că arunci un măr în aer și aștepți să cadă, dar în schimb începe să se îndepărteze de tine. Acest lucru sugerează că expansiunea este influențată de o anumită forță, care a fost numită energie întunecată.

Astăzi, oamenii de știință s-au săturat să se certe dacă cosmosul este infinit sau nu. Ei încearcă să înțeleagă cum arăta universul înainte de Big Bang. Cu toate acestea, această întrebare nu are sens. La urma urmei, timpul și spațiul în sine sunt, de asemenea, infinite. Deci, să luăm în considerare câteva teorii ale oamenilor de știință despre spațiu și granițele sale.

Infinitul este...

Un astfel de concept precum „infinitul” este unul dintre cele mai surprinzătoare și relative concepte. A fost mult timp de interes pentru oamenii de știință. În lumea reală în care trăim, totul are un sfârșit, inclusiv viața. Prin urmare, infinitul atrage cu misterul său și chiar cu ceva misticism. Infinitul este greu de imaginat. Dar există. La urma urmei, cu ajutorul lui sunt rezolvate multe probleme, și nu numai cele matematice.

infinit și zero

Mulți oameni de știință sunt încrezători în teoria infinitului. Cu toate acestea, matematicianul israelian Doron Zelberger nu le împărtășește opinia. El susține că există un număr mare și dacă îi adaugi unul, rezultatul final va fi zero. Cu toate acestea, acest număr se află atât de mult dincolo de înțelegerea umană, încât existența lui nu va fi niciodată dovedită. Pe acest fapt se bazează filosofia matematică numită „Ultra-infinit”.

Spațiu infinit

Există vreo șansă ca prin adăugarea a două numere identice să rezulte același număr? La prima vedere, acest lucru pare absolut imposibil, dar dacă vorbim despre Univers... Conform calculelor oamenilor de știință, scăderea unuia din infinit are ca rezultat infinit. Când două infinituri se adună, infinitul iese din nou. Dar dacă scădeți infinitul din infinit, cel mai probabil, obțineți unul.

Oamenii de știință antici s-au întrebat, de asemenea, dacă există o limită a cosmosului. Logica lor era simplă și genială în același timp. Teoria lor este exprimată după cum urmează. Imaginează-ți că ai ajuns la marginea universului. Și-au întins mâna dincolo de hotarele ei. Cu toate acestea, granițele lumii s-au îndepărtat. Și așa la nesfârșit. Este foarte greu de imaginat asta. Dar este și mai greu de imaginat ce există dincolo de granițele sale, dacă există cu adevărat.

Mii de lumi

Această teorie spune că cosmosul este infinit. Probabil are milioane, miliarde de alte galaxii care conțin miliarde de alte stele. La urma urmei, dacă gândești în linii mari, totul în viața noastră începe din nou și din nou - filmele urmează unul după altul, viața, care se termină într-o persoană, începe în alta.

În știința lumii de astăzi, conceptul de Univers multicomponent este considerat general acceptat. Dar câte universuri există? Niciunul dintre noi nu știe asta. În alte galaxii pot exista corpuri cerești complet diferite. Aceste lumi sunt dominate de legi complet diferite ale fizicii. Dar cum să-și dovedească prezența experimental?

Acest lucru se poate face doar prin descoperirea interacțiunii dintre universul nostru și alții. Această interacțiune are loc prin anumite găuri de vierme. Dar cum să le găsesc? Una dintre cele mai recente presupuneri ale oamenilor de știință spune că există o astfel de gaură chiar în centrul sistemului nostru solar.

Oamenii de știință sugerează că, în cazul în care cosmosul este infinit, undeva în întinderile sale există un geamăn al planetei noastre și, eventual, al întregului sistem solar.

Altă dimensiune

O altă teorie spune că dimensiunea cosmosului are limite. Chestia este că vedem cea mai apropiată galaxie (Andromeda) așa cum era acum un milion de ani. Chiar mai departe înseamnă chiar mai devreme. Spațiul nu se extinde, spațiul se extinde. Dacă putem depăși viteza luminii, depășim granițele spațiului, atunci vom cădea în starea trecută a Universului.

Și ce se află dincolo de această graniță notorie? Poate o altă dimensiune, fără spațiu și timp, pe care doar conștiința noastră o poate imagina.

Este universul infinit sau are o margine? Dacă este infinit, înseamnă că trebuie să existe universuri paralele, spune fizicianul Brian Greene.

El a explicat această idee într-un interviu acordat NPR folosind o metaforă: „Gândește-te la univers ca la un pachet de cărți. Dacă amestecați cărțile, vor exista o mulțime de schimbări, spune Brian Green. - Dacă amestecați acest pachet suficient de mult, ordinea cărților se poate repeta. Același lucru este valabil și pentru universul infinit. Cu un set limitat de combinații de materie, ordinea aranjamentului său trebuie repetată odată.

Potrivit lui, mulți oameni de știință teoreticieni iau în considerare serios posibilitatea existenței Multiversului. Iată câteva dintre ipotezele existente.

1. Universuri cu bule

Cosmologul Alexander Vilenkin de la Universitatea Tufts consideră că zonele spațiale separate după Big Bang s-ar putea extinde, ceea ce a dus la formarea de universuri cu bule izolate.

Conform teoriei lui Vilenkin, bula noastră a încetat să se extindă, ceea ce a creat anumite condiții în universul nostru. Cu toate acestea, este posibil ca alte bule să fi continuat să se extindă, provocând proprietăți fizice acele Universuri nu sunt absolut asemănătoare cu cele pe care le observăm în Universul nostru.

2. Universul ca hologramă

Teoria corzilor vede universul ca pe o colecție de corzi foarte subțiri, care vibrează. Aceste corzi creează o forță cunoscută sub numele de gravitație. Lumea corzilor este un fel de hologramă proiectată dintr-o dimensiune cosmică inferioară, care este mai simplă, mai plată și nu are gravitație.

3 Un gol imens în spațiu poate fi o ușă către alt univers

Un gol spațial care se întinde pe 1 miliard de ani lumină i-a derutat pe oamenii de știință când a fost descoperit în 2007. Apoi, în 2009, a fost descoperit un alt gol spațial de 3,5 miliarde de ani lumină. Un astfel de fenomen nu poate fi explicat prin cunoștințele moderne despre structura și evoluția Universului. Goluri de asemenea proporții gigantice nu s-ar fi putut forma în perioada de după Big Bang. Ar fi durat mult mai mult pentru a-i educa.

Fizicianul Laura Mersini-Hugton, profesor la Universitatea din Carolina de Nord, crede că aceasta este o urmă a unui alt univers care se află în afara universului nostru. Conform ipotezei ei, legatura cuanticaîntre Universul nostru și un alt Univers a creat aceste goluri ca o despărțire între Universuri.

4. Universuri paralele care se pot ciocni între ele

Big Bang-ul care a format universul ar fi putut fi cauzat de ciocnirea a două universuri tridimensionale într-un alt spațiu cosmic. Big Bang-ul poate fi doar unul dintre multele Big Bang-uri. Crearea universului este un proces ciclic, potrivit lui Paul Steinhard, profesor de fizică la Universitatea Princeton, și Neil Turok, director al Institutului Perimetru de Fizică Teoretică din Ontario (Canada).

Teoria lor se bazează parțial pe teoria superstringurilor. În prefața cărții lor The Infinite Universe Beyond the Big Bang, ei au scris: „Suntem convinși că momentul creației a fost doar o parte a unui ciclu nesfârșit de coliziuni colosale între Universul nostru și o lume paralelă”.

versiune în limba engleză

Vedem tot timpul cerul înstelat. Spațiul pare misterios și imens, iar noi suntem doar o mică parte din această lume vastă, misterioasă și tăcută.

Granițele infinitului

Se crede că sistemul nostru solar s-a format ca urmare a Big Bang-ului. S-a produs din cauza comprimării puternice a materiei și a sfâșiat-o, împrăștiind gaze în direcții diferite. Această explozie a dat viață galaxiilor și sistemelor solare. Se credea anterior că Calea Lactee are o vechime de 4,5 miliarde de ani. Cu toate acestea, în 2013, telescopul Planck a permis oamenilor de știință să recalculeze vârsta sistemului solar. Acum este estimat la 13,82 miliarde de ani.

Cea mai modernă tehnologie nu poate acoperi întregul cosmos. Deși cele mai recente dispozitive sunt capabile să capteze lumina stelelor aflate la 15 miliarde de ani lumină distanță de planeta noastră! Ele pot fi chiar stele care au murit deja, dar lumina lor încă călătorește prin spațiu.

Sistemul nostru solar este doar o mică parte dintr-o galaxie uriașă numită Calea Lactee. Universul însuși conține mii de astfel de galaxii. Și nu se știe dacă spațiul este infinit...

Faptul că Universul se extinde constant, formând tot mai multe corpuri cosmice noi, este un fapt științific. Probabil, aspectul său se schimbă în mod constant, așa că cu milioane de ani în urmă, așa cum sunt siguri unii oameni de știință, arăta complet diferit decât în prezent. Și dacă universul crește, atunci cu siguranță are limite? Câte universuri există în spatele lui? Din păcate, nimeni nu știe asta.

Expansiunea spațiului

Astăzi, oamenii de știință spun că cosmosul se extinde foarte rapid. Mai repede decât credeau anterior. Datorită expansiunii Universului, exoplanetele și galaxiile se îndepărtează de noi cu viteze diferite. Dar, în același timp, rata sa de creștere este aceeași și uniformă. Doar că aceste corpuri sunt la distanțe diferite de noi. Deci, steaua cea mai apropiată de Soare „fuge” de Pământul nostru cu o viteză de 9 cm/s.

Acum oamenii de știință caută un răspuns la o altă întrebare. Ce determină extinderea universului?

Materia întunecată și energia întunecată

Cum a apărut teoria materiei întunecate? Cert este că clusterele galactice s-ar fi prăbușit cu mult timp în urmă dacă masa lor ar fi fost numai din materiale vizibile pentru noi. Ca rezultat, se dovedește că cea mai mare parte a lumii noastre este reprezentată de o substanță evazivă, dar necunoscută nouă.

Infinitul este...

infinit și zero

Spațiu infinit

Mii de lumi

Oamenii de știință sugerează că, în cazul în care cosmosul este infinit, undeva în întinderile sale există un geamăn al planetei noastre și, eventual, al întregului sistem solar.

Altă dimensiune

O altă teorie spune că dimensiunea cosmosului are limite. Chestia este că o vedem pe cea mai apropiată așa cum era acum un milion de ani. Chiar mai departe înseamnă chiar mai devreme. Spațiul nu se extinde, spațiul se extinde. Dacă putem depăși viteza luminii, depășim granițele spațiului, atunci vom cădea în starea trecută a Universului.

Și ce se află dincolo de această graniță notorie? Poate o altă dimensiune, fără spațiu și timp, pe care doar conștiința noastră o poate imagina.

Ideea că universul nostru poate fi doar unul dintre multe altele a trecut de la science fiction la o teorie viabilă a multiversului în ultimii douăzeci de ani. Acum, fizicienii de la Universitatea Stanford au încercat să calculeze câte astfel de lumi paralele pot exista.

Andrey Linde și Vitaly Vanchurin au efectuat calculele. Ei au pornit de la următoarele ipoteze. Imediat după Big Bang, care a fost un proces cuantic care a provocat diverse fluctuații cuantice, a avut loc o expansiune (inflație) rapidă a Universului.

Datorită vitezei mari, fluctuațiile cuantice au fost în curând înghețate în anumite regiuni sub forma anumitor condiții clasice. Acum, toate aceste regiuni distincte sunt universuri separate și fiecare dintre ele are propriile legi ale fizicii energiei joase.

Linde aderă la multiversul inflaționist, pe care l-a dezvoltat la începutul anilor 1980 împreună cu alți câțiva oameni de știință. Aici este prezentată dezvoltarea multiversului în timp, cu diferite culori reprezentând legile fizicii specifice universurilor individuale (ilustrat de Universitatea Stanford).

În articolul lor (document PDF), care a fost publicat până acum doar pe site-ul de preprint arXiv.org, autorii lucrării au analizat mecanismul de apariție a acelor fluctuații cuantice. Și oamenii de știință au ajuns la concluzia că numărul universurilor formate este de zece la a zecea putere la a zecea putere la a șaptea putere (10 ^ 10 ^ 10 ^ 7). Cu toate acestea, această valoare poate diferi în funcție de modelul de construit (cum se face distincția între universuri individuale).

În orice caz, numărul este, desigur, gigantic. Cu toate acestea, o persoană nu este capabilă să observe toate universurile, sunt convinși experții de la Stanford. Acest lucru se datorează particularităților structurii creierului nostru: pe parcursul unei vieți, nu este capabil să perceapă mai mult de zece până la a șaisprezecea putere (10 16) biți de informații (această presupunere a fost prezentată într-o altă lucrare și susținută de Stanford). oameni de știință). Ca rezultat, se dovedește că o persoană nu poate percepe mai mult de zece până la a zecea putere până la a șasea putere a configurațiilor observate.

Nici mai mult, nici mai puțin - așa sunt multe universuri, potrivit autorilor noii lucrări, accesibile minții umane (ilustrare de Andrei Linde, Vitaly Vanchurin).

Și acest lucru este normal, argumentează Linde și Vanchurin. Nu are rost să încerci să te înalți și să crezi că toate universurile paralele sunt accesibile conștiinței umane. Mai mult, în nostru Viata de zi cu zi efectele cuantice joacă un rol mic și, prin urmare, le putem ignora în siguranță.

Astfel de calcule sunt într-adevăr de puțin folos profanului și au importanță, poate, doar pentru fizicienii și astronomii care studiază efectele cuantice la nivel supergalactic.

Când analizăm posibilitatea existenței unui univers de un anumit tip, trebuie să ne amintim că există o pereche de univers-observator, care de fapt îl animă și, de asemenea, că funcția de undă a restului multiversului depinde de timp, fizicienii scriu.

De ce să numărăm universurile paralele? Linde și Vanchurin consideră - pentru a determina ulterior probabilitatea existenței vieții în Univers cu un set special de proprietăți. Și, de asemenea, să aflăm care sunt șansele ca ne-am „găsi” într-o lume cu legi fizice corespunzătoare observabilelor (care ar rezolva probleme legate de

Să numărăm cât civilizații extraterestre există în univers la 30 ianuarie 2018

Dacă spui că crezi în existența extratereștrilor, este puțin probabil ca prietenii tăi să fie foarte șocați de acest lucru. Chiar am discutat în detaliu cu tine. Dar am o cifră specifică pentru tine - în Univers, există 2 trilioane de galaxii și trebuie să fii în cel mai înalt grad narcisist a crede că omul este singura ființă rațională.

Dar se dovedește că numărul civilizațiilor avansate tehnologic poate fi numărat...

În 1961, astronomul Frank Drake a dezvoltat o ecuație simplă pentru a estima numărul de civilizații „active din punct de vedere tehnologic” din galaxia noastră. Această formulă matematică simplă este considerată a doua cea mai faimoasă în știință, după ecuația lui Einstein E=MC2.

Dacă te uiți la această formulă, este ușor de observat că ia în considerare o serie de factori, inclusiv probabilitatea de apariție a planetelor locuibile în jurul stelelor, probabilitatea de apariție a vieții și probabilitatea ca formele de viață simple să evolueze în acest fel. că în cele din urmă apar ființe inteligente. Dar chiar și fără a încerca să facem calcule bazate pe ecuația Drake, putem folosi un raționament similar pentru a estima numărul de civilizații extraterestre și distanța care ne separă de cei mai apropiați umanoizi.

Începem cu studii recente care au arătat că una din șase dintre stele are o planetă potrivită pentru viață. Nu unul la un milion, ci unul din șase. Deci, să luăm acest număr ca bază și să continuăm. Trebuie să facem mai multe presupuneri. În special, să decidă câte dintre planete, similare ca mărime cu Pământul, au devenit vreodată locuitori avansați din punct de vedere tehnologic.

Viața pe planeta noastră a apărut destul de repede: întâmplător reactie chimicaîn 1,5 milioane de trilioane de metri cubi de apă oceanică a dat naștere unei molecule care se reproduce în doar câteva sute de milioane de ani. De aici rezultă că nu este nevoie de mult pentru originea vieții. Apoi, este rezonabil să presupunem că cel puțin jumătate din toate planetele locuibile au dat naștere, mai devreme sau mai târziu, unei forme de viață.

Inteligența este ceva mai dificilă. Dinozaurii au fost bine proiectați, dar nu au excelat la școală. Și totuși, să presupunem că una dintre cele 100 de planete pe care există viață va fi în cele din urmă marcată de apariția unor ființe inteligente. Și, potrivit lui Frank Drake, să presupunem, de asemenea, că orice extraterestru reușește să reziste pe planeta lor timp de 10 mii de ani, până când se autodistrug (război nuclear, creat de om. catastrofie ecologică, sau ceva de genul ăsta) sau își întâlnesc sfârșitul trist din alt motiv.

După ce am făcut calcule aritmetice simple, vom descoperi că în fiecare dintre cele 100 de milioane de sisteme stelare există o civilizație avansată din punct de vedere tehnic. Nu este mult diferit de a lovi jackpot-ul Powerball săptămâna viitoare.

Deci, cât de aproape sunt cei mai apropiați extratereștri de noi, care trimit semnale despre existența lor?

Dacă am plăti bani buni pentru o unitate hiperspațială capabilă de FTL și am merge să ne vizităm vecinii, cât de departe ar trebui să călătorim de Pământ? Ei bine, distanța medie dintre stele din partea noastră a Galaxiei este de 4,2 ani lumină (distanța până la steaua Proxima Centauri). Adică, în fiecare cub de spațiu, a cărui margine este de 4,2 ani lumină, există în medie o stea. Acum să ne imaginăm un cub mare, cu o margine de 2 mii de ani lumină. Va conține aproximativ 100 de milioane de sisteme stelare și undeva printre ele - o civilizație avansată.

Pe baza acestor calcule brute și nu deosebit de atente, se poate presupune că cei mai apropiați „extratereștri” se află la o distanță de una până la două mii de ani lumină. Cu alte cuvinte, nu mai aproape de cele trei stele strălucitoare din centura lui Orion. Desigur, vecinii pot fi mult mai departe sau mai aproape. Dar această estimare de ordin de mărime ne spune clar că nu locuiesc alături. Ei nu aud știrile noastre și este puțin probabil să aibă vreun motiv să ne viziteze. Pur și simplu nu știu nimic despre existența noastră.

Apropo, cel mai probabil, nici noi nu le vom putea vizita. Cele mai rapide rachete din ziua de azi ar avea nevoie de aproximativ 20 de milioane de ani pentru a ajunge acolo, moment în care chiar și cei mai îndrăzneți astronauți ar fi probabil sătui teribil de mâncarea guvernamentală și de celelalte inconveniente ale zborului.

Da, civilizații extraterestre există cel mai probabil și numai în galaxia noastră pot fi până la 10 mii dintre ele, ca să nu mai vorbim de milioane de alte galaxii. Poate că sunt destul de departe de noi. Cu toate acestea, ele pot fi găsite. De aceea oamenii persistă să cutreiere cerul după semnalele radio transmise de frații noștri în minte din timpuri imemoriale.

surse