Рубрика «Вселенная»

image

1. Энтропия измеряет не беспорядок, а вероятность

Идея о том, что энтропия – это мера беспорядка, совсем не помогает разобраться в вопросе. Допустим, я делаю тесто, для чего я разбиваю яйцо и выливаю его на муку. Затем добавляю сахар, масло, и смешиваю их до тех пор, пока тесто не становится однородным. Какое состояние является более упорядоченным – разбитое яйцо и масло на муке, или получившееся тесто?

Я бы сказала, что тесто. Но это состояние с большей энтропией. А если вы выберете вариант с яйцом на муке – как насчёт воды и масла? Энтропия выше, когда они разделены, или после того, как вы их яростно потрясёте, чтобы смешать? В данном примере энтропия выше у варианта с разделёнными веществами.

Энтропия определяется как количество “микросостояний”, дающих одно и то же “макросостояние”. В микросостояниях содержатся все детали по поводу отдельных составляющих системы. Макросостояние же характеризуется только общей информацией, вроде “разделено на два слоя” или “в среднем однородное”. У ингредиентов теста есть много разных состояний, и все они при смешивании превратятся в тесто, однако очень мало состояний сможет при смешивании разделиться на яйца и муку. Поэтому, у теста энтропия выше. То же работает для примера с водой и маслом. Их легче разделить, тяжелее смешать, поэтому у разделённого варианта энтропия выше.
Читать полностью »

Новая физическая гипотеза бросает вызов лидирующей «теории всего»

Вселенная, соответствующая нашим текущим представлениям, может оказаться невозможной - 1

25 июня физик Тимм Вразе [Timm Wrase], живущий в Вене, проснулся, и сонно листал в онлайне список недавно опубликованных физических работ. Один заголовок поразил его так, что он сбросил все остатки сна.

Работа выдающегося специалиста по теории струн Камрана Вафы из Гарварда, выполненная совместно с его коллегами, выдвинула гипотезу о существовании простой формулы, определяющей, каким вселенным дозволено существовать, а каким – нет, в соответствии с теорией струн. Теория струн, ведущий кандидат на "теорию всего", сшивающий вместе гравитацию и квантовую физику, определяет всю материю и взаимодействия в виде вибраций крохотных энергетических нитей. Теория допускает порядка 10500 решений: огромный и разнообразный «ландшафт» возможных вселенных. Специалисты по теории струн, такие, как Вразе и Вафа, годами пытались разместить нашу Вселенную где-нибудь на этом ландшафте возможностей.
Читать полностью »

Эта гениальная карта объясняет, как всё в физике подогнано друг к другу - 1
Источник изображения: DominicWalliman/YouTube

От пространства-времени до теории хаоса

Физика — огромная и сложная область знаний. Но кроме того, она ещё одна из самых захватывающих наук, потому что имеет дело с «чёрными дырами», «червоточинами», квантовой телепортацией и гравитационными волнами.
Читать полностью »

Идея сингулярности перед Большим взрывом устарела - 1
Иллюстрация нашей космической истории, от Большого взрыва и до сегодняшнего дня, в контексте расширяющейся Вселенной. Большому взрыву предшествовало состояние космической инфляции, но идея о том, что перед этим должна была существовать сингулярность, ужасно устарела.

Почти все слышали о Большом взрыве. Но если попросить разных людей, от обывателей до космологов, закончить предложение: «Вначале было…», вы получите множество различных ответов. Один из наиболее распространённых – «сингулярность», то есть, момент, когда вся материя и энергия Вселенной сконцентрировались в одной точке. Температура, плотность и энергия были бы сколь угодно, бесконечно большими, и это могло совпадать с зарождением самого пространства и времени.

Но эта картина не просто неверна, она уже лет 40, как устарела! Мы совершенно уверены в том, что с горячим Большим взрывом не было связано никакой сингулярности, и у пространства и времени могло вообще не быть момента зарождения. Вот, что нам известно, и откуда.
Читать полностью »

Команды Хаббла и Гайи объединились, чтобы провести наиболее точное измерение на сегодня

Насколько быстро расширяется Вселенная? - 1

В 1920-х Эдвин Хаббл сделал революционное открытие – оказалось, что Вселенная расширяется. Изначально такое положение вещей предсказывала Общая теория относительности Эйнштейна. Скорость этого расширения получила название "постоянной Хаббла". К сегодняшнему дню с помощью современных телескопов – таких, как телескоп Хаббла – астрономы заново измерили и пересмотрели эту величину уже много раз.

Эти измерения подтвердили, что скорость расширения со временем увеличивалась, хотя учёные не уверены в том, почему. Последние измерения были проведены международной командой учёных, которые использовали данные с Хаббла, а потом сравнили их с данными, полученными на обсерватории Гайя Европейского космического агентства. В результате были получены наиболее точные измерения постоянной Хаббла на сегодняшний день, которые, однако, не сняли вопросы по поводу космического ускорения.
Читать полностью »

Как астрономический спутник Планк навсегда изменил наше представление о Вселенной - 1
Детализация остаточного свечения Большого взрыва постоянно увеличивалась благодаря новым спутниковым изображениям. Последние, итоговые результаты спутника Планк дают нам наиболее точную картину Вселенной

Прошло уже более 50 лет с того момента, как человечество обнаружило равномерный поток низкоэнергетического микроволнового излучения, исходящий от всех участков неба. Он идёт не с Земли, не от Солнца и даже не от Галактики; он происходит от мест, находящихся за пределами любой когда-либо наблюдавшейся нами звезды или галактики. И хотя его первооткрыватели сначала не знали, что он означает, группа физиков, располагавшихся неподалёку от них, уже разрабатывала эксперимент для поисков именно этого признака: теоретического остаточного свечения Большого взрыва.
Читать полностью »

Старая сказка о вражде науки и церкви далека от действительности

Популярная история возникновения астрономии неверна - 1

В самом начале XVII века Иоганн Кеплер утверждал, что во Вселенной есть тысячи огромных тел, больших настолько, что они сами по себе могут быть вселенными. Наличие этих гигантских тел, как говорил Кеплер, свидетельствует в пользу невероятного могущества, а также личных пристрастий, всемогущего Бога-творца. Гигантскими телами в его представлении были звёзды, скопившиеся вокруг Солнца, центрального тела Вселенной относительно малого размера, вокруг которого по орбитам движется свита из ещё более мелких планет.

Этого странного представления о Вселенной, которого придерживался Кеплер, астроном-инноватор, подготовивший почву для Исаака Ньютона и наступления современной физики, избавивший астрономию от идеальных кругов Аристотеля и рассчитавший эллиптическую природу орбитального движения, придерживалось также и несколько ранних последователей Николая Коперника и его гелиоцентрической («солнцецентричной») теории. На теории Кеплера настаивала наука – наблюдения за звёздами с высокой повторяемостью и тщательный математический анализ данных, полученных в результате этих наблюдений. А ещё это была ахиллесова пята теории Коперника. Астрономы, считавшие Землю неподвижно находящейся в центре Вселенной, высказывались об абсурдности гигантских звёзд, выдуманных сторонниками Коперника лишь для того, чтобы их любимая теория совпала с данными. История о «гигантских звёздах», описывавших Вселенную, была забыта.
Читать полностью »

Эпиграф
Горизонт — непостижимая линия где смыкаются волны, сговорившись с небом хранить тайну
Инженер Механических Душ

imageЧитать полностью »

Спросите Итана: насколько велика вся ненаблюдаемая Вселенная целиком? - 1
Изображение, полученное с телескопа Хаббл, демонстрирует массивное скопление галактик PLCK_G308.3-20.2, ярко светящихся в темноте. Именно так выглядят огромные участки удалённой Вселенной. Но как далеко простирается известная нам Вселенная, включая и ту часть, что мы не можем наблюдать?

13,8 млрд лет назад произошёл Большой взрыв. Вселенная заполнилась материей, антиматерией, излучением, и существовала в сверхгорячем и сверхплотном, но расширяющемся и охлаждающемся состоянии. К сегодняшнему дню её объём, включающий наблюдаемую нами Вселенную, расширился до того, что его радиус составляет 46 млрд световых лет, и свет, сегодня впервые приходящий в наши глаза, соответствует пределам того, что мы способны измерить. А что же находится дальше? Что насчёт ненаблюдаемой части Вселенной? Именно это хочет знать наш читатель:

Мы знаем размер наблюдаемой Вселенной, поскольку нам известен её возраст (по меньшей мере, с момента фазового перехода) и мы знаем, как распространяется свет. Мой вопрос в том, почему математика, описывающая реликтовое излучение и другие предсказания, не может сообщить нам размер Вселенной? Мы знаем, насколько горячей она была, и насколько холодная она сейчас. Разве масштаб не влияет на эти расчёты?

Ох, если бы всё было так просто.
Читать полностью »

Сколько тёмной материи проходит через ваше тело каждую секунду - 1
Формирование космической структуры на крупных и малых масштабах сильно зависит от взаимодействия тёмной и нормальной материи. Несмотря на косвенные свидетельства существования тёмной материи, нам бы очень хотелось напрямую обнаружить её – а это может произойти, только если между нормальной и тёмной материей будет ненулевое взаимное пересечение.

Баланс материи во Вселенной, несмотря на все её планеты, звёзды, газ, пыль, галактики, и всё, что мы в ней обнаруживаем, не сходится. На крупнейших космических масштабах мы видим одно и то же: для наблюдаемых нами гравитационных эффектов не хватает материи. Материя скапливается, образуя космическую паутину; скопления галактик вырастают до огромных размеров, а внутри них галактики движутся с большими скоростями; отдельные галактики вращаются с большой скоростью, остающейся большой до самого их края.

Но всего это могло и не быть, если бы материи не было в пять раз больше, чем всё, за что могут отвечать одни лишь протоны, нейтроны и электроны. Нашей картине Вселенной для внутренней непротиворечивости необходима тёмная материя (ТМ). И если она реальна, тогда и у нашего Млечного пути имеется своё гало из ТМ, причём часть этой ТМ проходит через Солнечную систему, Землю и даже ваше тело. И вот как узнать, сколько ТМ находится внутри вас в данный момент.
Читать полностью »