Шон кэрролл загадки современной физики ч1



Шон кэрролл загадки современной физики ч1

Нераскрытые тайны физики

Часто в интернете можно встретить примерно такие вот якобы нерешенные и неразгаданный тайны нашей вселенной и современной науки.

Мне почему то кажется, что часть из этого — надуманные проблемы которых и нет, а для части уже наука нашла объяснение.

Что из этого вы считаете действительно нераскрытой еще пока тайной физики?

1. Откуда берутся космические лучи сверхвысокой энергии?

Наша атмосферу постоянно бомбардируют высокоэнергетичные частицы из космоса, называемые «космическими лучами». Хотя эти лучи не представляют большого вреда для людей, они вызывают огромный интерес у физиков.

В 1962 году во время эксперимента в Волкано Ранч Джон Линсли и Ливио Скарси увидели нечто невероятное: космический луч с энергией более 16 джоулей. Чтобы дать вам некоторое представление, скажем, что один джоуль примерно равен энергии, необходимой для поднятия яблока с пола на стол. И вся эта энергия сконцентрирована в частице, которая в миллиарды раз меньше яблока. А это означает, что она движется со скоростью, близкой к скорости света!

Физики пока не знают, откуда у этих частиц взялось столько энергии. По некоторым теориям, источником этих частиц могут быть сверхновые звёзды, образующиеся после взрыва звёзд в конце их жизни. Эти частицы также могли получить ускорение в дисках коллапсирующей материи, которые образуются вокруг чёрных дыр.

2. Была ли современная вселенная результатом инфляции?

Вселенная является удивительно плоской, то есть во всей вселенной – одинаковое количество материи. Однако, согласно теории большого взрыва, на очень ранних стадиях развития вселенной плотность материи могла быть различной в разных местах.

Согласно теории инфляции, современная вселенная произошла от ранней вселенной крошечного объёма, которая вдруг неожиданно и быстро расширилась. Как при надувании воздушного шара, инфляция «разгладила» все выпуклости в ранней вселенной.

Хотя это объясняет многое из того, что мы видим, физики ещё не знают, что же было причиной инфляции. Сведения о том, что происходило во время этой инфляции, также являются отрывочными.

3. Можно ли найти тёмную энергию и тёмную материю?

Потрясающий факт: всего лишь около 5% вселенной состоит из видимой для нас материи. Несколько десятков лет назад физики заметили, что звёзды на внешних краях галактик вращаются вокруг центров этих галактик быстрее, чем ожидалось. Для объяснения этого учёные предположили, что в этих галактиках может быть какая-то невидимая «тёмная» материя, которая вызывает более быстрое вращение звёзд.

Наряду с этим, мы знаем, что расширение вселенной сейчас ускоряется. Это кажется странным, так как можно было ожидать, что притяжение материи — как «светлой», так и «тёмной» — будет замедлять расширение вселенной. «Тёмная энергия» может быть объяснением этого явления. Физики считают, что, по меньшей мере, 70% энергии вселенной имеет форму «тёмной» энергии, которая и способствует текущему ускорению расширения вселенной.

До сих пор частицы, которые образуют «тёмную» материю, и поле, которое образует «тёмную» энергию, ещё непосредственно не изучались в лабораторных условиях. Но физики надеются, что частицы «тёмной» материи удастся получить и изучить в Большом адронном коллайдере. Однако эти частицы могут оказаться тяжелее частиц, которые может создать коллайдер, и тогда их тайна ещё долго останется нераскрытой.

4. Что находится в центре чёрной дыры?

Чёрные дыры являются самыми известными объектами в астрофизике. Мы можем описывать их как области пространства-времени с такими сильными гравитационными полями, что даже свет не может их преодолеть.

Проводились наблюдения за многими чёрными дырами, в том числе громадной чёрной дырой в центре нашей галактики. Но тайна того, что происходит в центре чёрной дыры, всё ещё не раскрыта. Некоторые физики думают, что там может быть «сингулярность» — точка бесконечной плотности, при которой некоторая масса концентрируется в бесконечно малом пространстве. Это трудно представить. Хуже того, любая сингулярность ведёт к чёрной дыре в этой теории, так как нет никакого способа непосредственного наблюдения за сингулярностью.

Также по-прежнему существуют споры о том, теряется ли информация в чёрных дырах. Они поглощают частицы и испускают излучение Хокинга, но это излучение, кажется, не содержит никакой дополнительной информации о том, что происходит в чёрной дыре.

Факт кажущейся невозможности, во всяком случае, в данный момент, узнать то, что находится в чёрных дырах, долгое время позволял фантастам делать предположения о возможности существования там других вселенных или использовании чёрных дыр для телепортации или путешествий во времени.

5. Есть ли разумная жизнь во вселенной?

Люди мечтали об инопланетянах с тех пор, как они впервые посмотрели на ночное небо и заинтересовались тем, что там может быть. Но в последние десятилетия мы узнали массу интересных фактов.

Во-первых, мы узнали, что планеты намного распространённее, чем ранее считалось. Мы также узнали, что промежуток между временем, когда наша планета стала обитаемой, и возникновением на ней жизни является довольно небольшим. Означает ли это возможность возникновения жизни? Если это так, мы получаем знаменитый парадокс Ферми: почему тогда мы ещё не общались с инопланетянами?

Астроном Фрэнк Дрейк составил уравнение, которое было названо его именем, в качестве способа рассмотрения всех сторон этой проблемы. Каждая из его составляющих представляет собой причину отсутствия общения с разумной жизнью.

Возможно, жизнь является распространённой, но разумная жизнь является редкой. Может быть, через некоторое время все цивилизации решают не общаться с другими формами жизни. Они существуют, но они не хотят с нами общаться. Или же, может быть, это свидетельствует о том, что многие инопланетные цивилизации уничтожают себя вскоре после того, как они получают технологические возможности для общения. Были даже предположения о том, что отсутствие общения с инопланетянами является доказательством искусственного происхождения нашего мира, который может быть творением Бога или компьютерной моделью.

Однако, возможно, мы просто искали недостаточно долго и далеко, так как космос является немыслимо большим. Сигналы могут легко теряться, и инопланетной цивилизации просто нужно послать более сильный сигнал. И, может быть, уже завтра мы обнаружим инопланетную цивилизацию, и наше представление о вселенной изменится.

6. Может ли что-то двигаться быстрее света?

С тех пор как Эйнштейн изменил физику своей специальной теорией относительности, физики были уверены, что нет ничего, что могло бы двигаться быстрее света. Согласно этой теории, чтобы что-то двигалось хотя бы со скоростью света, требуется бесконечная энергия.

С другой стороны, как показывают упоминавшиеся выше космические лучи, даже наличие большого количества энергии не означает возможность движения со скоростью света. Скорость света, как жёсткий предел скорости, также может быть ещё одним объяснением отсутствия общения с инопланетными цивилизациями. Если они тоже ограничены скоростью света, для прохождения сигналов могут требоваться тысячи лет.

Но люди постоянно ищут возможности обхода этого скоростного предела вселенной. По предварительным результатам эксперимента OPERA, проводившегося в 2011 году, нейтрино двигались быстрее света. Но потом учёные заметили ошибки в организации эксперимента и признали неправильность этих результатов.

Кроме того, если бы существовала возможность передачи материи или информации со скоростью, превышающей скорость света, это, несомненно, изменило бы мир. Движение со скоростью, превышающей скорость света, могло бы нарушать казуальность, отношение между причинами и следствиями событий.

В связи со способом взаимосвязи между временем и пространством в специальной теории относительности, движение информации со скоростью, превышающей скорость света, позволило бы человеку получать информацию о событии до того, как это событие произойдёт, что представляет собой разновидность путешествия во времени. Это могло бы создать всевозможные парадоксы, которые мы бы не знали как разрешить.

7. Можно ли описать турбулентность?

Возвращаясь на Землю, можно сказать, что в нашей повседневной жизни всё ещё есть масса трудных для понимания вещей. Например, попробуйте поиграться с водопроводными кранами. Если вы позволяете воде течь спокойно, вы наблюдаете за известным явлением физики, разновидностью хорошо известного нам потока, называемой «ламинарным потоком». Но если вы полностью открутите кран и будете наблюдать за поведением воды, перед вами будет пример турбулентности. Во многих отношениях, турбулентность всё ещё остаётся нерешённой проблемой в физике.

Уравнение Навье-Стокса определяет, как должны двигаться такие жидкости, как вода и воздух. Мы представляем, что жидкость разбивается на небольшие кусочки массы. Затем это уравнение учитывает все силы, которые действуют на эти кусочки — гравитация, трение, давление — и пытается определить, как это будет сказываться на их скорости.

В случае простых или стабильных потоков, мы можем найти решения уравнения Навье-Стокса, которые полностью описывают данный поток. Физики могут потом составлять уравнения для расчёта скорости потока в любой его точке. Но в случае сложных, турбулентных потоков, эти решения могут быть неточными. Мы можем совершать много манипуляций с турбулентными потоками, решая уравнения в числовом виде на больших компьютерах. Это даёт нам приблизительный ответ без формулы, которая полностью объясняет поведение жидкости.

Кстати, Математический институт Клэя предложил награду за решение этой проблемы. Так что если вы сможете это сделать, вы можете получить миллион долларов.

Еще:  Загадки о горном козле

8. Можно ли создать сверхпроводник, работающий при комнатной температуре

Свехпроводники можно отнести к числу важнейших устройств и технологий, придуманных людьми. Они представляют собой особые типы материала. Когда температура опускается достаточно низко, электрическое сопротивление материала снижается до нуля.

В наших современных силовых кабелях теряется большое количество электричества. Они не являются сверхпроводниками и имеют электрическое сопротивление, в результате чего они нагреваются при пропускании через них электрического тока.

Но возможности сверхпроводников не ограничиваются этим. Создаваемое проводом магнитное поле имеет силу, которая зависит от проходящего по нему тока. Если вы сможете найти дешёвый способ пропускания по сверхпроводникам очень высоких токов, вы можете получить очень мощные магнитные поля. В настоящее время эти поля используются в Большом адронном коллайдере для отклонения заряженных частиц, быстро движущихся вокруг его кольца. Они также используются в экспериментальных ядерных реакторах, которые в будущем могут стать нашим источником электричества.

Проблема заключается в том, что все известные сверхпроводники могут работать лишь при очень низких температурах (не выше -140 градусов Цельсия). Для охлаждения их до таких низких температур обычно требуется жидкий азот или его аналог, а это очень дорого. Поэтому во всём мире многие физики и специалисты по материалам работают над получением священного грааля — сверхпроводника, который мог бы работать при комнатной температуре. Но пока ещё никому не удалось это сделать.

9. Почему материи больше, чем антиматерии?

Для каждой частицы есть равная и противоположная частица, называемая античастицей. Для электронов есть позитроны. Для протонов есть антипротоны. И так далее.

Если частица касается античастицы, она аннигилируется и превращается в излучение. Иногда она превращается в космические лучи. Антиматерию также можно создавать в ускорителях частиц при стоимости грамма в несколько триллионов долларов. Но в целом, она, кажется, очень редко встречается в нашей вселенной. Это настоящая тайна. Все известные процессы, которые превращают энергию (излучение) в материю, производят одинаковое количество материи и антиматерии. Поэтому если во вселенной преобладает энергия, почему тогда она не производит равные количества материи и антиматерии?

Для объяснения этого существует несколько теорий. Учёные, изучающие взаимодействие частиц в Большом адронном коллайдере, ищут примеры «CP-нарушения». Если бы они происходили, эти взаимодействия могли бы показывать, что законы физики различны для частиц материи и антиматерии. Тогда мы могли бы предположить, что, возможно, есть процессы, которые с большей вероятностью могут производить материю, а не антиматерию, и именно поэтому во вселенной больше материи.

Согласно другим, менее вероятным, теориям, могут быть целые области вселенной, в которых преобладает антиматерия. Но этим теориям придётся объяснить, как произошло разделение материи и антиматерии и почему мы не видим больших масс излучения, высвобождаемого при столкновении и материи, и антиматерии. Поэтому если мы не найдём доказательства существования галактик антиматерии, CP-нарушение в ранней вселенной кажется наилучшим решением. Но мы всё ещё не знаем, как это работает.

10. Можем ли мы иметь единую теорию?

В ХХ веке были разработаны две великих теории для объяснения многих явлений в физике. Одной из них была теория квантовой механики, которая подробно описала поведение и взаимодействие крошечных, субатомных частиц. Квантовая механика и стандартная модель физики элементарных частиц объяснили три из четырёх физических явлений природы: электромагнетизм и сильное и слабое ядерное взаимодействия.

Другой великой теорией была общая теория относительности Эйнштейна, которая объясняет гравитацию. В этой теории, гравитация происходит, когда присутствие массы изгибает пространство и время, заставляя частицы двигаться по искривлённым путям в связи с искривлённой формой пространства-времени. Она может объяснять вещи, которые происходят в самых крупных масштабах типа формирования галактик.

Есть лишь одна проблема. Эти две теории несовместимы. Насколько нам известно, обе теории верны. Но они, кажется, не работают вместе. И с тех пор как физики это поняли, они занимались поисками какого-нибудь решения, которое могло бы их совместить. Это решение стали называть Великой единой теорией, или Теорией всего.

Учёные привыкли к теориям, которые работают только в определённых пределах. Физики надеются преодолеть свою ограниченность и увидеть, что теория квантовой механики и общая теория относительности являются частью большей теории, как лоскуты одеяла. Теория струн является попыткой воссоздать черты общей теории относительности и теории квантовой механики. Но её прогнозы трудно проверить экспериментами, поэтому её нельзя подтвердить.

Поиск фундаментальной теории — теории, которая может объяснить всё — продолжается. Может быть, мы её никогда не найдём. Но если физика нас чему-то и научила, так это тому, что вселенная поистине замечательна и что в ней всегда есть место для новых открытий.

Источник

За пределами пространства и времени. Голография, черные дыры и пределы локальности

Данное сообщение (материал) создано и (или) распространено иностранным средством массовой информации, выполняющим функции иностранного агента, и (или) российским юридическим лицом, выполняющим функции иностранного агента

Большинство физиков не сознают неприятный факт: их любимая наука находится в кризисе с 1927 года. Публикуем фрагмент книги «Квантовые миры и возникновение пространства-времени» физика-теоретика и одного из самых известных в мире популяризаторов науки Шона Кэрролла

ИД «Питер» выпускает книгу «Квантовые миры и возникновение пространства-времени» физика-теоретика и одного из самых известных в мире популяризаторов науки Шона Кэрролла. Он считает, что большинство физиков не сознают неприятный факт: их любимая наука находится в кризисе с 1927 года. В квантовой механике с самого начала существовали бросающиеся в глаза пробелы, которые просто игнорировались. Но в квантовой механике нет ничего мистического или необъяснимого — это просто физика.

С разрешения издательства публикуем 14-ю главу, она посвящена устройству черных дыр. «Утверждаем ли мы, что общая теория относительности совершенно неверно трактует природу недр черной дыры (и на самом деле черная дыра не пустая) и что на самом деле наблюдатель, падающий в черную дыру, врежется в голографическую поверхность прямо на горизонте событий?» — на эти и другие вопросы пытается ответить автор.

До своей смерти в 2018 году Стивен Хокинг был самым известным из ныне живущих ученых с хорошим отрывом от конкурентов. Такой известностью он пользовался совершенно заслуженно — Хокинг не только был харизматичной и влиятельной публичной фигурой с вдохновляющей биографией, но и сделал невероятно значительный вклад в науку.

Величайшее достижение Хокинга заключалось в том, что ему удалось продемонстрировать, что с учетом эффектов квантовой гравитации черные дыры оказываются «не такими уж черными», как он любил говаривать. На самом деле черная дыра непрерывно испускает в пространство частицы, и эти частицы уносят ее энергию, вследствие чего черная дыра уменьшается в размерах. Осознание этого факта привело одновременно и к глубоким открытиям (у черных дыр есть энтропия), и к нежданным загадкам (куда уходит информация, когда черная дыра сначала образуется, а затем испаряется?).

Черные дыры испускают излучение. Причем, те выводы, которые следуют из этой удивительной идеи, — наилучшая из имеющихся у нас подсказок о природе квантовой гравитации. Не подумайте, что Хокинг соорудил сначала полную теорию квантовой гравитации, а затем, воспользовавшись ею, продемонстрировал, что черные дыры излучают. Нет, он применил разумное приближение, считая само пространство-время классическим и расположив поверх него динамические квантовые поля. Тем не менее мы надеемся, что такое приближение вполне справедливо. Хотя некоторые загадочные аспекты, обнаруженные Хокингом, заставляют в этом усомниться. Через сорок пять лет после публикации первой статьи Хокинга на эту тему попытки осмыслить излучение черных дыр остаются одним из самых активных направлений в современной теоретической физике.

Тогда как до решения этой задачи еще далеко, один вывод кажется ясным: простая картина, которую мы набросали в предыдущей главе и согласно которой пространство появляется из набора запутанных ближайших степеней свободы, — это, вероятно, еще не вся история. Это очень хорошая история, и, наверное, она хороша в качестве исходной позиции для создания теории квантовой гравитации. Но она слишком серьезно полагается на идею локальности — все, что происходит в некоторой точке пространства, может непосредственно воздействовать лишь на точки, расположенные в непосредственной близости. Черные дыры, насколько мы их понимаем, указывают на то, что природа устроена тоньше. В некоторых ситуациях мир выглядит как совокупность степеней свободы, взаимодействующих только со своими ближайшими соседями, но когда гравитация усиливается, эта простая картина рассыпается. Тогда степени свободы не распределяются в пространстве, а «втискиваются» на общую поверхность, и «пространство» оказывается лишь голографической проекцией информации, содержащейся внутри черной дыры.

Источник

Теория времени и вселенной

Один из способов быть замеченным ученым — решить действительно сложную проблему. Физик Шон Кэрролл стал чем-то вроде рок-звезды в кругах гиков, пытаясь ответить на извечный вопрос, который ни один ученый не смог полностью объяснить: что такое время?

Шон Кэрролл — физик-теоретик в Калифорнийском технологическом институте, где он занимается теориями космологии, теории поля и гравитации, изучая эволюцию Вселенной. Последняя книга Кэрролла « От вечности до сюда: поиски окончательной теории времени», является попыткой донести свою теорию времени и вселенной до физиков и нефизиков. На ежегодном собрании Американской ассоциации развития. наук, где он выступил с докладом о стрелке времени, ученые остановили его в коридоре, чтобы сказать ему, какие большие поклонники его работы.

Еще:  Загадки для квеста дозор

19 февраля 2010 Кэрролл дал интервью Wired.com , чтобы рассказать о своих теориях и о том, почему приключения Марти Макфлай никогда не могут существовать в реальном мире, где время только идет вперед и никогда не возвращается. Я перевел данный интервью поскольку самому взять интервью у Шона не представляется возможным. Наслаждайтесь.

Wired.com: Можете ли вы объяснить свою теорию времени с точки зрения непрофессионала?

Шон Кэрролл: Я пытаюсь понять, как работает время. И это огромный вопрос, который имеет много разных аспектов. Многие из них возвращаются к Эйнштейну и пространству-времени, и как мы измеряем время, используя часы. Но особый аспект времени, который меня интересует, — это стрелка времени: тот факт, что прошлое отличается от будущего. Мы помним прошлое, но мы не помним будущее. Есть необратимые процессы. Бывают случаи, когда вы превращаете яйцо в омлет, но вы не можете превратить омлет в яйцо.

И мы вроде как понимаем это на полпути. Стрела времени основана на идеях, восходящих к Людвигу Больцману, австрийскому физику в 1870-х годах. Он понял, что называется энтропией. Энтропия — это просто мера беспорядочных вещей. И это имеет тенденцию расти. Это второй закон термодинамики: энтропия растет со временем, все становится более беспорядочным. Так что, если вы аккуратно сложите бумаги на своем столе и уйдете, вы не удивитесь, что они превратятся в беспорядок. Вы были бы очень удивлены, если бы беспорядок превратился в аккуратно сложенные бумаги. Это энтропия и стрела времени.

Итак, Больцман понял это и объяснил, как энтропия связана со стрелой времени. Но в его объяснении отсутствует одна часть: почему с самого начала энтропия была низкой? Почему бумаги были аккуратно сложены во вселенной? По сути, наша наблюдаемая вселенная начинается около 13,7 миллиардов лет назад в состоянии изысканного порядка, исключительно низкой энтропии. Это похоже на то, что вселенная — это заводная игрушка, которая в течение последних 13,7 миллиардов лет в некотором роде капризничала и в конечном итоге свелась к нулю. Но почему это вообще завелось? Почему это было в таком странном низкоэнтропийном необычном состоянии?

Это то, что я пытаюсь решить. Я пытаюсь понять космологию, почему у Большого взрыва были свойства, которые он имел. И интересно думать, что напрямую связано с нашими кухнями и как мы можем делать яйца, как мы можем помнить одно направление времени, почему вызывает предшествующие последствия, почему мы рождаемся молодыми и становимся старше. Это все из-за увеличения энтропии. Это все из-за условий Большого взрыва.

Wired.com: так начинается Большой взрыв. Но вы теоретизируете, что есть что-то до Большого взрыва. Что-то, что делает это возможным. Что это?

Кэрролл: Если вы найдете яйцо в своем холодильнике, вы не удивитесь. Вы не говорите: «Вау, это конфигурация с низкой энтропией. Это необычно», потому что вы знаете, что яйцо не одиноко во вселенной. Он появился из курицы, которая является частью фермы, которая является частью биосферы и т. Д., И т. Д. Но со вселенной у нас нет такой привлекательности. Нельзя сказать, что вселенная является частью чего-то другого. Но это именно то, что я говорю. Я согласен с мыслью в современной космологии, которая гласит, что наблюдаемая вселенная — это еще не все. Это часть большого мультивселенного. Большой взрыв не был началом.

И если это правда, это меняет вопрос, который вы пытаетесь задать. Это не «Почему Вселенная началась с низкой энтропии?» Это «Почему часть Вселенной прошла фазу с низкой энтропией?» И это может быть проще ответить.

Wired.com: В этой теории мультивселенной у вас есть статическая вселенная посередине. Отсюда всплывают маленькие вселенные и движутся в разных направлениях или стрелах времени. Значит ли это, что у вселенной в центре нет времени?

Кэрролл: Так это различие, которое стоит провести. В истории вселенной есть разные моменты, и время говорит вам, о каком моменте вы говорите. И еще есть стрела времени, которая дает нам ощущение прогресса, ощущение течения или движения во времени. Так что у статической вселенной в середине есть время как координата, но нет стрелки времени. Там нет будущего против прошлого, все равны друг другу.

Wired.com: То есть это время, которое мы не понимаем и не можем воспринимать?

Кэрролл: Мы можем измерить это, но ты этого не почувствуешь. Вы бы не испытали это. Потому что такие объекты, как мы, не будут существовать в этой среде. Потому что мы зависим от стрелы времени только для нашего существования.

Wired.com: Итак, сколько времени в этой вселенной?

Кэрролл: Даже в пустом пространстве время и пространство все еще существуют. У физиков нет проблем с ответом на вопрос: «Если дерево падает в лесу, и его там никто не слышит, издает ли оно звук?» Они говорят: «Да! Конечно, издает! » Точно так же, если время течет без энтропии, и нет никого, кто бы мог его испытать, есть ли еще время? Да. Время еще есть. Это все еще часть фундаментальных законов природы даже в этой части вселенной. Просто у событий, которые происходят в этой пустой вселенной, нет причинности, нет памяти, нет прогресса, нет старения, метаболизма или чего-то в этом роде. Это просто случайные колебания.

Wired.com: Итак, если эта вселенная посередине просто сидит и там ничего не происходит, то как именно эти вселенные со стрелами времени отрываются от нее? Потому что это похоже на измеримое событие.

Кэрролл: Верно. Это отличный вопрос. И ответ, там почти ничего не происходит. Итак, весь смысл этой идеи, которую я пытаюсь развить, заключается в том, что ответ на вопрос: «Почему мы видим, как меняется вселенная вокруг нас?» в том, что вселенная не может быть раз и навсегда статичной. Нет такого состояния, в котором могла бы быть вселенная, которая бы оставалась на месте во веки веков. Если бы они были, мы должны поселиться в этом состоянии и сидеть там вечно.

Это как мяч, катящийся вниз по склону, но внизу холма нет. Мяч всегда будет катиться как в будущем, так и в прошлом. Итак, эта центральная часть локально статична — этот маленький регион там, где, кажется, ничего не происходит. Но, согласно квантовой механике, вещи могут происходить иногда. Вещи могут колебаться в существовании. Есть вероятность изменения.

Итак, я думаю о том, что вселенная похожа на атомное ядро. Это не совсем стабильно. У него период полураспада. И как и атомное ядро оно будет разлагаться. Если вы посмотрите на это, оно выглядит абсолютно стабильным, ничего не происходит . ничего не происходит . а затем, бум! Внезапно из него выходит альфа-частица, но альфа-частица — это другая вселенная.

Wired.com: Итак, внутри этих новых вселенных, которые движутся вперед со стрелой времени, есть места, где законы физики различны — аномалии в пространстве-времени. Стрела времени все еще существует там?

Кэрролл: Может. Странная вещь в стрелке времени заключается в том, что ее нельзя найти в основных законах физики. Это не там. Так что это особенность вселенной, которую мы видим, но не особенность законов отдельных частиц. Таким образом, стрела времени построена поверх всех применимых местных законов физики.

Wired.com: Итак, если стрелка времени основана на нашем сознании и нашей способности воспринимать его, то люди, подобные вам, которые понимают ее более полно, воспринимают время иначе, чем остальные из нас?

Кэрролл: Не совсем. Это работает так, что сначала приходит восприятие, а потом понимание. Таким образом, понимание не меняет восприятие, оно просто помогает вам поместить это восприятие в более широкий контекст. Это известная цитата из моей книги Святого Августина, где он говорит что-то вроде: «Я знаю, сколько времени, пока вы не попросите у меня определения по этому поводу, и тогда я не смогу дать его вам». Поэтому я думаю, что мы все воспринимаем течение времени очень схожим образом. Но тогда попытка понять это не меняет нашего восприятия.

Wired.com: Так что же происходит со стрелой в таких местах, как черная дыра или на высоких скоростях, где наше восприятие этого меняется?

Кэрролл: Это восходит к теории относительности и Эйнштейну. Для тех, кто движется в пространстве-времени, они и часы, которые они приносят с собой, включая их биологические часы, такие как их сердце и их ментальное восприятие, — никто никогда не чувствует, что время течет быстрее или медленнее. Или, по крайней мере, если у вас есть точные часы с вами, ваши часы всегда тикают одну секунду в секунду. Это правда, если вы находитесь внутри черной дыры, здесь, на Земле, посреди ниоткуда, это не имеет значения. Но то, что говорит нам Эйнштейн, — это то, что путь, которым вы идете в пространстве и времени, может сильно повлиять на время, которое вы чувствуете, когда вы чувствуете, что оно проходит.

Еще:  Загадка шляпа без головы нога без сапога

Стрелка времени — это направление, но не скорость. Важно то, что есть последовательное направление. Это повсюду в пространстве и времени, это прошлое и это будущее.

Wired.com: То есть вы сказали бы Майклу Дж. Фоксу, что он не может вернуться в прошлое и спасти свою семью?

Кэрролл: Самый простой выход из загадки путешествия во времени — сказать, что это невозможно. Это очень вероятно правильный ответ. Тем не менее, мы не знаем наверняка. Мы не совсем доказали, что это невозможно сделать.

Wired.com: По крайней мере, вы не можете вернуться назад.

Кэрролл: Да. Вы можете легко идти в будущее, это не проблема.

Wired.com: Мы идем туда прямо сейчас!

Кэрролл: Вчера я пошел в будущее и вот я здесь!

Одна из вещей, на которые я обращаю внимание в книге, состоит в том, что если мы представляем, что гипотетически возможно уйти в прошлое, то все парадоксы, которые имеют тенденцию возникать, в конечном счете, связаны с тем фактом, что вы не можете определить последовательную стрелку. времени, если вы можете уйти в прошлое. Потому что — то что вы считаете своим будущим, находится в прошлом вселенной. Так что это не может быть один и тот же везде. И это не несовместимо с законами физики, но очень несовместимо с нашим повседневным опытом, когда мы можем делать выбор, который влияет на будущее, но мы не можем делать выбор, который влияет на прошлое.

Wired.com: Итак, одна часть теории мультивселенной заключается в том, что в конечном итоге наша собственная вселенная станет пустой и статичной. Означает ли это, что из нас в конечном итоге выскочит еще одна вселенная?

Кэрролл: стрела времени не движется вперед вечно. В истории вселенной есть этап, когда вы переходите от низкой энтропии к высокой энтропии. Но затем, как только вы достигнете максимальной энтропии, которой можете достичь, стрелки времени больше не будет. Это как эта комната. Если вы возьмете весь воздух в этой комнате и поместите его в угол, это низкая энтропия. И затем вы отпускаете это, и оно в конечном итоге заполняет комнату, а затем останавливается. А потом воздух ничего не делает. В то время, когда оно меняется, появляется стрелка времени, но как только вы достигнете равновесия, тогда стрелка перестанет существовать. И тогда, теоретически, появляются новые вселенные.

Wired.com: Таким образом, за нами бесконечное количество вселенных и бесконечное количество вселенных, идущих впереди нас. Означает ли это, что мы можем идти вперед, чтобы посетить те вселенные, которые нас ожидают?

Кэрролл: Я подозреваю, что нет, но я не знаю. На самом деле у меня есть аспирант в Калифорнийском технологическом институте, который очень заинтересован в возможности столкновения вселенных друг с другом. Теперь мы называем их вселенными. Но на самом деле, если честно, это регионы космоса с разными местными условиями. Не то чтобы они метафизически отличались друг от друга. Они просто далеко. Вполне возможно, что вы можете представить, как вселенные сталкиваются друг с другом и оставляют следы, наблюдаемые эффекты. Также возможно, что этого не произойдет. Что если их там не будет. Если это правда, единственный способ, которым эта картина имеет смысл, — это если вы думаете о мультивселенной не как о теории, а как о предсказании теории.

Если вы думаете, что понимаете правила гравитации и квантовой механики действительно, очень хорошо, вы можете сказать: «Согласно правилам, вселенные возникают. Даже если я не могу их наблюдать, это предсказание моей теории, и я проверил эту теорию, используя другие методы ». Мы даже не там еще. Мы не знаем, как получить хорошую теорию, и мы не знаем, как это проверить. Но проект, который мы представляем, представляет собой хорошую теорию квантовой гравитации, проверяет ее здесь, в нашей вселенной, а затем серьезно относится к предсказаниям для вещей, которых мы не наблюдаем в других местах.

Источник

Загадка наблюдателя: 5 знаменитых квантовых экспериментов

По опросу крупнейших физиков, проведенному газетой The New York Times, опыт с дифракцией электронов, поставленный в 1961 году Клаусом Йенсоном, стал одним из красивейших в истории науки. В чем его суть?

Есть источник, излучающий поток электронов в сторону экрана-фотопластинки. И есть преграда на пути этих электронов — медная пластинка с двумя щелями. Какой картины на экране можно ожидать, если представлять электроны просто маленькими заряженными шариками? Двух засвеченных полос напротив щелей.

В действительности на экране появляется гораздо более сложный узор из чередующихся черных и белых полос. Дело в том, что при прохождении через щели электроны начинают вести себя не как частицы, а как волны (подобно тому, как и фотоны, частицы света, одновременно могут быть и волнами). Потом эти волны взаимодействуют в пространстве, где-то ослабляя, а где-то усиливая друг друга, и в результате на экране появляется сложная картина из чередующихся светлых и темных полос.

При этом результат эксперимента не меняется, и если пускать электроны через щель не сплошным потоком, а поодиночке, даже одна частица может быть одновременно и волной. Даже один электрон может одновременно пройти через две щели (и это еще одно из важных положений копенгагенской интерпретации квантовой механики — объекты могут одновременно проявлять и свои «привычные» материальные свойства, и экзотические волновые).

Но при чем здесь наблюдатель? При том, что с ним и без того запутанная история стала еще сложнее. Когда в подобных экспериментах физики попытались зафиксировать с помощью приборов, через какую щель в действительности проходит электрон, картинка на экране резко поменялась и стала «классической»: два засвеченных участка напротив щелей и никаких чередующихся полос.

Электроны будто не захотели проявлять свою волновую природу под пристальным взором наблюдателя. Подстроились под его инстинктивное желание увидеть простую и понятную картинку. Мистика? Есть и куда более простое объяснение: никакое наблюдение за системой нельзя провести без физического воздействия на нее. Но к этому вернемся еще чуть позже.

Источник

Шон Кэрролл Загадки Современной Физики Ч1

Слушать

Загрузил: Podcast Territory

Длительность: 37 мин и 29 сек

Битрейт: 192 Kbps

Похожие песни

Шон Кэрролл Загадки Современной Физики Ч2

Владимир Сурдин Поиски Жизни И Разума Вне Земли

10 Главных Загадок Астрофизики Сергей Попов

Шон Кэрролл Частицы Поля И Будущее Физики

Как Делают Двигатель Камаз К5 54901

Кирпичики Вселенной Что Такое Бозон Хиггса

Шон Кэрролл Многомировая Интерпретация

Не Бог Весть Какая Теория Шон Кэрролл

Солнечная Система Новости И Факты

Космические Взрывы Сергей Попов

Специальная Теория Относительности

Валерий Рубаков Загадки Вселенной

Конец Пространства И Времени

Дебаты Лоуренса Краусса И Хамзы Тзортзиса На Тему Ислам Или Атеизм В Чем Больше Смысла

Кирпичики Вселенной Элементарные Частицы Из Которых Состоит Мир Лекция Профессора Дэвида Тонга

Лекция Тупики Эволюции Почему Вымирали Люди Станислав Дробышевский

Квантовые Парадоксы Александр Львовский В Рубке Постнауки

Непознанная Сторона Вселенной Сборник

Шон Кэрролл Главная Частица Вселенной Неуловимый Бозон Хиггса Video Remastered

Дебаты Является Ли Вселенная Компьютерной Симуляцией Участник И Модератор Нил Деграсс Тайсон

Слушают

Mary J Blige Family Affair Cerv Bootleg Vj Aux

Bts Song Compilation 2014

Бар Ман Ки Вафо Накард

Newretro Фая Ivandrago Remix

Лучший Таджикский Закия Чони Мани

Топ Песен Июль 2021

Gacha Life Blood Water

Чпуньк Только С Палкой

Кто То Любит Мужчин Кому То Нравятся Мальчики По Моложе Кто То Предпочитает Настоящих Джентльменов

Точики Музика 2021

Cancun Sega Remix Slowed Reverb

Атл Забил Ремикс

Аллегрова Мы Вдвоём

Скачивают

Королевский Биограф Раскрывает Тайну Появления Принца Гарри И Меган Маркл На Обложке Журнала Times

Airfix 1 72 Junker Ju88A 4

Friday Night Funkin Week 1 Reversed

Svi Golovi Hrvatske Na Svjetskom Prvenstu 2018 Godinu Dana Poslije

Шон Кэрролл Загадки Современной Физики Ч1

С Днём Рождения Поздравляю Дорогая Моя Невестка Для Невестки

Boom Boom Tiktok Challenge Tiktok Shorts

40 Млн За Brabus Gle Самый Быстрый В Мире Тест Brabus 900 Rocket Edition Mercedes Amg Gle 63 Coupe

Ансамбль Танца Куралесики Подсолнухи 3 4 Класс 9 10 Лет

Разговор По Понедельникам Афганский Излом Михаила Жигалова

20Th Century Fox By Vipid

Игра Minecraft Про Драконов Милиционерам Законов Непостижимой Стадии

Spirit Lead Me Michael Ketterer Influence Music Lyrics Song

Противовирусный Иммунитет Как Помочь Организму Врач Высшей Категории Отоларинголог Мелешко Е Г

02 Как Построить Трубопровод В Программе Гидросистема

Аудиокнига Мой Сводный Брат Саманта Аллен Качественная Озвучка Слушать Онлайн

Источник