новости космоса
39052 36
13 октября 2021 17:08:11

Что, если бы у Вселенной не было начала?

В начале было ... Ну, может быть, и не было никакого начала. Возможно, наша Вселенная существовала всегда - и новая теория квантовой гравитации показывает, как это может работать.

"В реальности есть так много вещей, которые большинство людей ассоциировали бы с научной фантастикой или даже фантазией", - сказал Бруно Бенто, физик, изучающий природу времени в Ливерпульском университете в Великобритании.

В своей работе он использовал новую теорию квантовой гравитации, называемую теорией причинных множеств, в которой пространство и время разбиты на дискретные куски пространства-времени. Согласно этой теории, на каком-то уровне существует фундаментальная единица пространства-времени.

Бенто и его сотрудники использовали этот подход, основанный на причинно-следственных связях, для изучения начала Вселенной. Они обнаружили, что вполне возможно, что у Вселенной не было начала - что она всегда существовала в бесконечном прошлом и только недавно эволюционировала в то, что мы называем Большим взрывом.

Квант гравитации

Квантовая гравитация, пожалуй, самая неприятная проблема, с которой сталкивается современная физика. У нас есть две чрезвычайно эффективные теории Вселенной: квантовая физика и общая теория относительности. Квантовая физика успешно описала три из четырех фундаментальных сил природы (электромагнетизм, слабое взаимодействие и сильное взаимодействие) вплоть до микроскопических масштабов. С другой стороны, общая теория относительности является самым мощным и полным описанием гравитации, когда-либо разработанным.

Но при всех своих сильных сторонах общая теория относительности неполна. По крайней мере в двух конкретных местах во Вселенной математика общей теории относительности просто ломается, не давая надежных результатов: в центрах черных дыр и в начале Вселенной. Эти области называются "сингулярностями", которые являются точками в пространстве-времени, где рушатся наши нынешние законы физики, и они являются математическими предупреждающими знаками того, что общая теория относительности спотыкается сама о себя. В пределах обеих этих сингулярностей гравитация становится невероятно сильной в очень малых масштабах длины.

Таким образом, чтобы разгадать тайны сингулярностей, физикам необходимо микроскопическое описание сильной гравитации, также называемое квантовой теорией гравитации. Существует множество претендентов, включая теорию струн и петлевую квантовую гравитацию.

И есть еще один подход, который полностью переписывает наше понимание пространства и времени.

Теория причинных множеств

Во всех современных теориях физики пространство и время непрерывны. Они образуют гладкую ткань, которая лежит в основе всей реальности. В таком непрерывном пространстве-времени две точки могут быть как можно ближе друг к другу в пространстве, и два события могут произойти как можно ближе друг к другу во времени.

Но другой подход, называемый теорией причинных множеств, переосмысливает пространство-время как серию дискретных фрагментов, или "атомов" пространства-времени. Эта теория установила бы строгие ограничения на то, насколько близкими могут быть события в пространстве и времени, поскольку они не могут быть ближе, чем размер "атома".

Например, вы смотрите на экран читая статью, все кажется плавным и непрерывным. Но если бы вы посмотрели на один и тот же экран через увеличительное стекло, вы могли бы увидеть пиксели, разделяющие пространство, и вы бы обнаружили, что невозможно приблизить два изображения на экране ближе, чем на один пиксель.

Эта теория физики взволновала Бенто. "Я был взволнован, обнаружив эту теорию, которая не только пытается стать как можно более фундаментальной - быть подходом к квантовой гравитации и фактически переосмыслить само понятие пространства-времени, - но которая также отводит центральную роль времени и тому, что физически означает прохождение времени, насколько физически ваше прошлое на самом деле и существует ли будущее уже или нет", - сказал Бенто в интервью Live Science.

Начало времен

Теория причинно-следственных связей имеет важное значение для природы времени.

"Огромная часть философии причинно-следственных связей заключается в том, что течение времени является чем-то физическим, что его не следует приписывать какой-то возникающей иллюзии или чему-то, что происходит в нашем мозгу, что заставляет нас думать, что время проходит; это прохождение само по себе является проявлением физической теории", - сказал Бенто. "Итак, в теории причинных множеств причинное множество будет расти по одному "атому" за раз и становиться все больше и больше".

Подход с причинно-следственными связями аккуратно устраняет проблему сингулярности Большого взрыва, потому что в теории сингулярностей не может существовать. Материя не может сжаться до бесконечно крошечных точек - они могут стать не меньше размера атома пространства-времени.

Итак, как выглядит начало нашей Вселенной без сингулярности Большого Взрыва? Именно здесь Бенто и его коллега Став Залель, аспирант Лондонского Имперского колледжа, подхватили нить, исследуя, что теория причинных множеств может сказать о начальных моментах Вселенной. Их работа опубликована в статье, опубликованной 24 сентября в базе данных препринтов arXiv.

В статье рассматривался вопрос о том, "должно ли существовать начало в подходе причинно-следственных связей", - сказал Бенто. "В первоначальной формулировке и динамике причинно-следственных связей, классически говоря, причинно-следственная связь вырастает из ничего во вселенную, которую мы видим сегодня. Вместо этого в нашей работе не было бы Большого взрыва в качестве начала, поскольку причинно-следственная связь была бы бесконечной по отношению к прошлому, и поэтому всегда что-то было раньше".

Их работа подразумевает, что Вселенная, возможно, не имела начала - что она просто всегда существовала. То, что мы воспринимаем как Большой взрыв, возможно, было просто определенным моментом в эволюции этого всегда существующего причинно-следственного набора, а не истинным началом.

Однако предстоит еще многое сделать. Пока неясно, может ли этот беспричинный причинно-следственный подход позволить создать физические теории, с которыми мы можем работать, чтобы описать сложную эволюцию Вселенной во время Большого взрыва.

"Все еще можно спросить, можно ли интерпретировать этот подход к причинно-следственным связям "разумным" образом или что физически означает такая динамика в более широком смысле, но мы показали, что структура действительно возможна", - сказал Бенто. "Так что, по крайней мере, математически это можно сделать".

Другими словами, это ... начало.


(Добавил: RoboAstroNews)

комментарии
1
Teddy45 · 13-10-2021

Короче говоря, есть идея квантования пространства-времени (борода уже у неё отросла если что), но как её приладить к Большому Взрыву - пёс её знает. Но некто Бенто недавно о ней узнал и сильно возбудился по этому поводу до такой степени, что тиснул статейку.

2
Bong65 · 13-10-2021

Да не физикам это нужно, это нужно математикам для законченности математической модели мироздания.
Начиналось обещающе, пока не дошел до места, что эта "новая теория квантовой гравитации" что-то показывает.
Ничего не показывает, не найдут физики квантуемости гравитации, придется математикам выкручиваться опять своими силами.
И да, не существует "фундаментальной единицы", просто потому, что мироздание не зависит от какой-то единицы,
единица продукт этого самого мироздания, которое непрерывно меняется.
С одной стороны минус, с другой плюс, поскольку какая единица такая и форма мироздания, в том смысле,
что если находить разные единицы, то можно моделировать мироздание которое его "породило".
Философию да, менять пора бы.
Может и математика и физика как наука как следствие поменяется.
Но ИИ почти создан, сейчас такое как два файла отослать моделировать смогут.
Надвигается полное безумие, поскольку на таких как мы "местных" , фе, но если ИИ выдаст подобное на ура и о боже..!(?)
:)))

3
Гришин_С_Г118 · 13-10-2021

Да это банальное лукавство. От непрерывного пространства и непрерывного времени не уйти.
Просто все вопросы переходят в суперпространство и супервремя, в которых плавают элементы
квантованного пространства и квантованного времени...
Даже со светом не смогли до непротиворечивого доквантоваться.
Интересно, как он квантованным светом квантованное пространство освещать собирается.
Сначала надо жрецам научиться скорости двух шариков вычислять после их упругого столкновения
без нарушения моего любимого принципа: "Нельзя отдать или взять больше, чем есть".

4
Bong65 · 13-10-2021

Не настал момент осознания того, что нет ни времени физического ни пространства.
Это следующее за "если не было начала".
Ну по крайней мере если математики позволят такому случиться, что, если честно, вряд ли.
Что за такая будет математика без времени и пространства. :))

5
3727 · 13-10-2021

Все это, увы, не ново. С лестницы заметил Вова. / Да, сингулярность до БВ - это был вполне конкретный физический объект со своими свойствами. Что было до него - неизвестно.

6
ostman17 · 13-10-2021

Очередная утопия, опирающаяся на другую утопию. Этот сериал будет продолжаться бесконечно. Впрочем, я не откажусь посмотреть следующую серию.

7
Teddy45 · 13-10-2021

Вроде с шариками уже все выяснили.

8
Гришин_С_Г118 · 13-10-2021

Teddy44 · 13-10-2021 :"Вроде с шариками уже все выяснили".
.
Выяснили, да так, что менее массивный шарик уже поди 400 лет,
передаёт более массивному шарику количество движения,
превышающее то, которым он располагает.

9
Leonid3149 · 14-10-2021

".. с шариками уже все выяснили ..", будем выяснять с фотонами, как же так получается, что при ударе (упругом столкновении) о зеркало фотон передаёт массивному зеркалу импульс в ДВА! раза больший, чем сам располагает??
:-)))

10
viktorchibis51 · 14-10-2021

Цитата - «В своей работе Bruno Valeixo Bento and Stav Zalel использовали новую теорию квантовой гравитации, называемую теорией причинных множеств (теорией причинных связей), в которой пространство и время разбиты на дискретные куски пространства-времени. Согласно этой теории, на каком-то уровне существует фундаментальная единица пространства-времени».
.
Ребята допёрли, что надо не просто материю дробить на «шарики», а пространство-время на кванты (корпускулы). Но правда последующие выводы у них крайне слабые. Они ограничились временным анализом причинно-следственных связей процессов, дошли до БВ, и заглянули дальше. И всё!
Хотя в тексте статьи у них мелькает очень глубокая мысль – «ПСС устраняет проблему сингулярности, потому что в этой теории сингулярностей не может существовать. Материя не может сжаться до бесконечно крошечных точек - они могут стать не меньше размера атома пространства-времени». Но на этом они и останавливаются, не предлагая никаких моделей (ни физических, ни математических) этого «атома пространства-времени». В этом смысле, Теория струн продвинулась, конечно, гораздо дальше.
Более того, контекстно, они похоже допускают очень сильное увеличение плотности этого «атома» в сингулярности. А это ошибка. Плотность атомов пространства-времени неизменна (что бы из них не строилось - поля, излучение, плазма, планеты и звезды, или ЧД), и составляет 10^19 г/см^3. Только так можно выйти на правильные модели материальной Вселенной.
Надо ребятам подсказать правильное направление. Посылаю им KST.

11
Stan69 · 14-10-2021

А в процессе появления гравитационных волн, скорость света меняется (хотя бы немного), или непокобылимо 300 000 кмсек?

12
Stan69 · 14-10-2021

Чёрная дыра. Потому чёрная, что свет не может развить скорость в нашем направлении. Потому что его душит гравитация. Скорость света равна нулю. А если бы не душила, было бы 300 000.
Может ли гравитация действовать на свет, допустим, на половину? Замедлить его до 150 000 км/сек. Хотя бы в какой-то момент, когда пойдёт грав.волна.

13
Teddy45 · 14-10-2021

Рассеяние фотона на атоме (зеркале) это полностью неупругое столкновение. Фотон исчезает и рождается новый, летящий в противоположную сторону. Поэтому парадокса здесь нет.

14
andromeda822 · 14-10-2021

я бы сказал так, есть мультивселенная, и наша Вселенная - не единственная.

15
Leonid3149 · 14-10-2021

".. Фотон исчезает и рождается новый .."
Teddy, ну что вы! При отражении отражается именно тот же самый фотон, иначе в ГАИ (ГИБДД) не могли бы штрафовать по радару, да и всякие LIGO были невозможны.
К тому же п.№9 был не для вас, а для помощи коллеге Гришин_С_Г

16
Teddy45 · 14-10-2021

ГАИ не в курсе, что они используют фотоны. Они используют неотвратимость наказания в случае неподкупности.

17
dilettant134 · 14-10-2021

Тут как с нашим летоисчислением, до Р. Х. и после Р. Х. Аналогия конечно очень грубая. Пусть математики для начала попробуют описать рождение Спасителя, а там и с БВ разберутся. 😁

18
viktorchibis51 · 15-10-2021

Ком.9 – хороший вопрос. Я предварительно (в рамках подготовки 3-й ред. KST) составил KST-модели оптических эффектов. Для отражения модель выглядит примерно так:
По KST вихри фотона (корпускулы, поляризованные в замкнутые цепочки) умирают и рождаются каждое мгновение (энергия одного вихря перетекает в новый связанный вихрь). При встрече с материей (наполненной своими вихрями, наиболее доступные из которых — это вихри вращающихся электронов), вихрь фотона входит в связь (сцепляется) с вихрем электрона и передаёт ему свою энергию, возбуждая его (загоняя на более высокую орбиталь). При этом электрон получает ещё импульс фотона, оттягивая новую орбиталь, как тетиву лука. Следом возбужденный электрон "выплевывает" новый фотон, возвращаясь на старую орбиталь, при этом срабатывает натянутая тетива, и новый фотон "летит" в обратном направлении.
В данной модели возникает вопрос баланса энергии фотона и дискрет энергии электрона на разных орбиталях? Нужен прецизионный эксперимент с неподвижным зеркалом по проверке энергии (частоты) падающего и отраженного фотонов. Если выяснится их несоответствие друг другу, то приборы ГИБДД врут. Так что, при наложении на вас штрафа ГИБДД за превышение скорости, можете смело апеллировать к нерешенности данного вопроса теоретически, и требовать проведения указанного эксперимента.

19
Leonid3149 · 15-10-2021

viktorchibis, в своих рассуждениях вы упустили квантовый момент -- ЦЕЛЫЕ квантовые числа, характеризующие возможные положения электронов в атоме образуют не НЕПРЕРЫВНУЮ частотную координату, но отдельные точки, между которыми нет возможных положений электронов, а зеркало отражает ЛЮБЫЕ фотоны ЛЮБОЙ частоты БЕЗ её изменения. Кроме того излучение фотона возбуждённым атомом процесс случайный с соответствующим случайным направлением излучения.

20
Teddy45 · 15-10-2021

Естественно, фотон рассеивается на металлической решетке. (От кирпича он отражается как попало.) Но в квантовом описании происходит поглощение фотона и его создание с сохранением суммарного импульса и энергии.

21
Leonid3149 · 15-10-2021

Оконное стекло далеко не металл, и, даже, не кристалл, но не только пропускает часть фотонного спектра, но и часть фотонов отражает, вполне можно посмотреть и поправить причёску :-))

22
Leonid3149 · 15-10-2021

Stan, а зачем вам гравитация, относительная диэлектрическая проницаемость кристаллов алмаза ~16 и скорость света в нём всего-то 75 000 км/сек, пользуйтесь на здоровье :-)))

23
viktorchibis51 · 15-10-2021

Leonid (ком. 19), именно это я и имел в виду под «вопросом баланса энергии фотона и дискрет энергии электрона на разных орбиталях».
Вообще-то известно, что помимо уровней орбиталей, у электрона есть ещё подуровни. Этих подуровней электронов в первоначальной модели атома не было. Их ввели позже – вынужденно. Я считаю, что данный вопрос до конца не решен. Речь идёт не об уровне орбиталей и подорбиталей, а о других вариантах «хранения» квантов энергии электроном. В частности, о возникновении прецессии у возбуждённого электрона. Без этого возникает большой вопрос – куда девается часть энергии фотона, не кратная дискретам энергии электрона на разных орбиталях и подорбиталях. В соответствии с KST-моделью, она переходит в энергию прецессии электрона. Суммарно данный механизм смены орбиталей и дополнительной прецессии электрона покрывает весь соответствующий диапазон энергии фотонов, поглощаемой и испускаемой электронами с дискретой hf.
.
По этому вопросу я недавно пытал Rocketbarrel-а, на предмет раскачки орбиты КА до второй космической скорости с помощью слабых импульсов, подаваемых в резонансе с параметрами орбиты. Он сказал, что да, в принципе это можно сделать. Если электрон также может запасать энергию с помощью прецессии с более мелкой дискретой hf, то его тоже можно раскачать до проявления эффекта фотоэффекта с помощью фотонов меньшей энергии, чем рассчитал Эйнштейн в своей Нобелевской работе. (Впору вспоминать Евстегнеева).

24
Leonid3149 · 15-10-2021

".. куда девается часть энергии .." переходит в кинетическую, сиречь в обычное тепло (рождается теплород! :-)))

25
Teddy45 · 15-10-2021

Ещё раз. Рассеяние происходит не в газовой фазе и, соответственно, не на отдельном атоме, а на решетке твердого тела. Спектр такого ансамбля почти непрерывный. Так что соображения квантованности уровней можно для отражения опустить.
У стекла также существует кристаллическая решетка, только она менее упорядоченная. А у металлов (раз уж речь о зеркале) коэффициент отражения близок к единице - у металлов обобщенные электроны.

26
Teddy45 · 15-10-2021

Если бы часть энергии в зеркалах терялась, то фотоны бы меняли чистоту. Поэтому никакого теплорода не образуется. А "куда девается часть энергии" - она идет на приведение теории KST к соответствию с экспериментальными данными :)

27
Teddy45 · 15-10-2021

Пардон, "частоту". Ну, в смысле теряли чистоту теоретической модели :)

28
Leonid3149 · 15-10-2021

Teddy, и плавно переходим к гамма-телескопам и объясняем почему поглощение фотона с последующим излучением происходит лишь при малых углах "падения" :-))

29
Гришин_С_Г118 · 15-10-2021

Leonid3149 · 14-10-2021: ".. с шариками уже все выяснили ..", будем выяснять с фотонами,
как же так получается, что при ударе (упругом столкновении) о зеркало фотон передаёт
массивному зеркалу импульс в ДВА! раза больший, чем сам располагает??"
.
Это вряд ли... У вас получается, что фотончик между двумя зеркалами должен
накачать каждое из них бесконечным количеством движения.
Да и зачем, не понятно что представляющий собой, фотон беспокоить.
Можно и частицами ограничиться в кастрюле со щами.

30
Leonid3149 · 16-10-2021

".. У вас получается .." (с) Гришин_С_Г
Это не у меня так получается, это ФАКТ зафиксированный более сотни лет назад, начиная с опытов Лебедева, а "бесконечное количество движения" исключительно ваша интерпретация :-))

31
Гришин_С_Г118 · 16-10-2021

Leonid3149 · 16-10-2021: "Это не у меня так получается, это ФАКТ зафиксированный более сотни лет назад, начиная с опытов Лебедева, а "бесконечное количество движения" исключительно ваша интерпретация"
.
Это не факт, а слова, которые применяются тогда, когда нечего возразить.
В надежде на то, что дилетант умоется и заткнётся. Кстати,
это самый распространённый приём на свободных безымянных форумах.
По существу.
Какая моя интерпретация? По-вашему мало, что одна стенка получает от шарика (частицы)
двойное (??) количество движения, так она ещё и шарику (частице) возвращает его количество
движения (с обратным знаком). Шарик (частица), не будь дураком, бьёт этим подарком
в противоположную стенку, одаривая её опять же двойным количеством движения.
Отскакивает от неё со своим первоначальным количеством движения и добавляет
первой стенке ещё одно удвоенное количество движения. Отскакивает от неё и теперь
уже количество движения второй стенки увеличивает... И так далее.
Бесконечная накачка стенок получается. Вечный двигатель можно сварганить.
Так получается, сне виноват.

32
Гришин_С_Г118 · 16-10-2021

Странная эта современная "наука". Возникновение Вселенной намысливают,
в то время как не то что возникновения Солнечной системы не могут непротиворечиво
описать, так даже с появлением Луны никак не разберутся.
Впрочем, если с хлебной стороны на всё это посмотреть, так это самое оно и есть.
У родника, да не напиться...

33
Leonid3149 · 16-10-2021

".. И так далее.." (с)Гришин_С_Г
В вашей интерпретации вы путаете понятия "Давление" и "Количество движения" и забываете разницы при отражении от неподвижной "стенки" и движущейся, вот у вас и получается "вечный двигатель" :-)))

34
Гришин_С_Г118 · 17-10-2021

Leonid3149 · 16-10-2021: ".. И так далее.." (с)Гришин_С_Г
В вашей интерпретации вы путаете понятия "Давление" и "Количество движения" и забываете разницы при отражении от неподвижной "стенки" и движущейся, вот у вас и получается "вечный двигатель" :-)))
.
Как я могу путать ваше "давление" с "количеством движения", если я пользуюсь системой ЗСИ U ЗСЭ,
в которой есть только количество движения, и ни каким давлением там даже не пахнет?...
Так как скорости стенок при любых условиях будут всегда меньше скоростей шарика между ними,
то ваше замечание будет иметь мизерные количественные последствия при полном сохранении
качественного результата. То-есть, при современном понимании mv^2/2 как энергии,
кастрюля должна разорваться. Так что - бегом за ложкой пока не поздно...

35
Leonid3149 · 17-10-2021

".. если я пользуюсь системой ЗСИ U ЗСЭ .."
Без сомнения, микроскопом можно и гвозди забивать. Продолжайте, я вам не помощник в этом :-((

36
Гришин_С_Г118 · 18-10-2021

Гришин_С_Г118 · 17-10-2021: ".. если я пользуюсь системой ЗСИ U ЗСЭ .."
Leonid3149 · 17-10-2021: "Без сомнения, микроскопом можно и гвозди забивать".
.
Каким микроскопом? Да это в теорфизике даже не телескоп.
Это гидравлический пресс, паровой молот.
Да вот беда - школьная задачка в простейших условиях оказалась
Троянским конём для высоколобых... Гвоздиком, на который весь
теормехэнергетизм ещё 400 лет назад можно было повесить.
Да и не только механический, да и не только тогда...

написать комментарий наверх
Для добавления комментария необходимо зарегистрироваться, а затем войти на сайт используя свой логин и пароль.

Если Вы уже зарегистрировались, но забыли пароль - воспользуйтесь нашим разделом восстановления пароля.

© 2002-2021. Все права защищены. AstroNews.ru | Перепечатка любых материалов сайта без разрешения редакции запрещена!