что такое поле аттрактора
Курс на Великий Аттрактор
Уважаемые читатели, в своей скромной статье я хочу рассказать о таком астрономическом понятии как «Великий аттрактор» (Великий центр притяжения). Наверняка те из вас кто увлекается астрономией уже знакомы с данной темой, но есть и такие читатели, вроде меня, которые впервые столкнулись с данным понятием.
Ученым давно было известно, что наша галактика движется в направлении созвездия Центавра, но причина движения долго оставалась загадкой. Около 30 лет назад была выдвинута теория, согласно которой Млечный путь испытывает притяжение не только со стороны других объектов местной группы, но и более отдаленного крупного скопления материи с массой более 10 квадриллионов больше массы Солнца, названного Великим Аттрактором.
Местная группа – скопление галактик, в которое входит Млечный путь. Насчитывает более чем 54 галактики с гравитационным центром где-то между Млечным путем и галактикой М31 – Андромеда. Входит в сверхскопление Девы.(Wikipedia)
Более внимательно и подробно изучить Великий аттрактор не представлялось возможным из-за его нахождения в «зоне избегания» — области за плоскостью «Млечного пути», где газ и пыль содержащиеся в нашей галактике блокируют видимый свет от объектов за ее пределами.
Решением проблемы послужило исследование кластеров в зоне избегания (CIZA), проводимое учеными Института Астрономии при Гавайском Университете. Для изучения труднодоступных регионов было использовано рентгеновское излучение, которое с легкостью преодолевает облака газа и пыли. Скопления галактик являются источниками рентгеновкого излучения, что облегчает задачу наблюдения.
Зона избегания в настоящее время достаточно хорошо изучена. Галактический газ и пыль хорошо преодолеваются радиоволнами и светом в инфракрасном диапазоне. Самые известные находки за зоной избегания включают галактики Maffei 1 и Maffei 2, Dwingeloo 1 и Dwingeloo 2.
По результатам исследования, в районе предполагаемого расположения «Великого Аттрактора» было обнаружено меньше массивных галактических скоплений чем предполагалось. Тем не менее, гравитационная аномалия около центра Великого аттрактора, скопления Abell 3627, оказалась достаточной силы, чтобы разорвать на части спиральную галактику ESO 137-001 (фото — Hubble) 
Но самое интересное, что Астрономы Гавайского Университета обнаружили еще более массивное скопление галактик на расстоянии более чем 500 миллионов световых лет (5 секстиллионов км.) от «Млечного пути», далеко за «Великим Аттрактором», в районе сверхскопления Шепли.
Сверхскопление Шепли, обнаруженное в 1930г. Харлоу Шепли, является самым массивным сверхскоплением галактик из 220 известных сверхскоплений в обозримой вселенной. Оно содержит массу примерно в 10,000 раз большую чем масса Млечного пути и в 4 раза большую чем масса наблюдаемая в области «Великого Аттрактора».
Так же было проведено исследование, которое позволило рассчитать что вклад в скорость движения местной группы со стороны Великого Аттрактора составляет 44%, остальная часть связана с глобальным течением, где значительная часть локальной вселенной, включая сам «Великий Аттрактор» движется в направлени еще более сильного центра притяжения, в районе суперкластера Шепли. 
Недавно, в Августе 2014г. астрономы построили трехмерную визуализацию сверхскопления Ланиакеа, в которое входит и сверхскопление Девы содержащее наш родной «Млечный Путь». Так вот, всю площадь Ланиакеа можно представить как долину, окруженную горами с которых к самой нижней точке долины стекают реки и ручьи.
«Нижняя точка» представляет из себя новый «Великий Аттрактор» и является сердцем Ланиакеа. 
Визуализация хаоса: как представляют аттракторы динамических систем
(с)
Среди ученых ходит байка о нетривиальном способе сделать свой доклад интересным и увлекательным. Во время выступления нужно выбрать в зале самого недоумевающего, самого потерянного слушателя, и рассказывать персонально ему, да так, чтобы зажечь в глазах огонек интереса.
Еще известен афоризм, приписываемый физику Ричарду Фейнману: «Если вы ученый, квантовый физик, и не можете в двух словах объяснить пятилетнему ребенку, чем вы занимаетесь, — вы шарлатан».
Доступно объяснять устройство сложных вещей — великий навык, однако бывают истории, о которые сломает язык даже самый искусный оратор. Теория динамических систем – вот та область, где без визуализации чувствуешь себя слепым садовником в окружении колючих, увенчанных шипами растений.
Сложные непериодические режимы поведения динамических систем можно описать непериодическими траекториями — так называемыми странными аттракторами, имеющими фрактальную структуру. Сегодня покажем, как визуализируют поведение странных и некоторых других аттракторов.
Great attractor
Если остановить на улице первого попавшегося человека, посветить ему в лицо фонариком и спросить, что он знает об аттракторах, то, скорее всего, ничего не услышим услышим о Великом аттракторе, притягивающем к себе в глубинах космоса сотни тысяч галактик, чтобы однажды перезапустить Матрицу.
На самом деле космологические аттракторы — это области гравитационной аномалии, вызванные, по всей видимости, особыми галактическими скоплениями, и не имеющие прямого отношения к теме статьи.
Безусловно, стоит отметить, что теория динамических систем особенно хорошо подходит для определения возможных асимптотических состояний различных космологических моделей. Да и видео интересное — посмотрите.
Lorenz attractor
Один из самых знаменитых аттракторов — аттрактор Лоренца, получивший известность благодаря массовому распространению термина «эффект бабочки». Помимо того, что при визуализации аттрактора его форма напоминает бабочку, он представляет собой набор хаотических решений системы Лоренца.
Демонстрация хаотических систем, подобных аттрактору Лоренца (можно сделать самому на C++).
Суть решений Эдварда Лоренца в нелинейной системе обыкновенных дифференциальных уравнений можно передать следующим образом: в любой физической системе при отсутствии совершенного знания начальных условий мы не способны в полной мере предсказать ее будущее. Физические системы могут быть полностью непредсказуемыми даже при отсутствии квантовых эффектов.
Hidden attractor
Аттрактор называется скрытым, если его область притяжения не пересекается с определенной открытой окрестностью точек равновесия. В противном случае он называется самовозбуждающимся аттрактором (self-excited attractor).
Классификация аттракторов (скрытые или самовозбуждающиеся) появилась только в 2009 году — после того как был обнаружен скрытый аттрактор в простейшей электрической цепи Чуа с одним нелинейным резистором, демонстрирующей режимы хаотических колебаний.
Multiscroll attractor
Это целое семейство многокомпонентных аттракторов, включающее в том числе модифицированный скрытый хаотический аттрактор Чуа.
Nonchaotic attractor
Помимо «обычных» хаотических аттракторов существуют периодические, квазипериодические, а также странные нехаотические аттракторы.
Один из основных критериев, по которому аттрактор можно причислить к нехаотическим, — расчет показателей Ляпунова. В этом типе аттракторов для системы экспоненты Ляпунова не являются положительными.
Hyperchaotic attractor
Hyperchaotic attractor — это визуализация дифференциальных уравнений Safieddine Bouali. Гиперхаотические аттракторы существуют только в динамических системах, размерность фазового пространства которых более или равна четырем. Модели гиперхаотических аттракторов могут использоваться в реальных приложениях, имеющих отношение к безопасной связи и шифрованию.
Limit Cycle
Непрерывная динамическая система с изолированной орбитой, подразумевающая самоподдерживающиеся колебания (например, колебания маятниковых часов или сердцебиение во время отдыха).
Rössler attractor
Хаотический аттрактор системы дифференциальных уравнений Рёсслера. В 1976 году врач Отто Рёсслер представил трехмерную модель динамики химических реакций, протекающих в некоторой смеси с перемешиванием. Для аттрактора Рёсслера характерна фрактальная структура в фазовой плоскости.
На аттракторе Рёсслера траектории не пересекают сами себя. Поверхности, образующие странный аттрактор, делятся на отдельные слои, создавая бесконечное множество поверхностей, каждая из которых находится чрезвычайно близко к соседней. Можно допустить, что лента, которая образует основание аттрактора, подобна многослойному листу Мёбиуса.
Spiral attractor
Spiral attractor — аттрактор, позволивший изучить жизнь амеб Dictyostelium discoideum. При истощении питательных ресурсов амебы секретируют циклический аденозинмонофосфат (цАМФ) — сигнальные молекулы, привлекающие соседние клетки к центральному местоположению. Голодные миксамёбы (одноклеточная стадия развития Dictyostelium), подчиняясь сигналам, сползаются к центру, который образовался в результате «склеивания» первых миксамёб, случайно оказавшихся рядом. Соединяясь с помощью молекул клеточной адгезии, они образуют агрегат из нескольких десятков тысяч клеток. Собственно, этот процесс и представлен на видео.
Tinkerbell attractor
Карта Тинкербелла — динамическая система с дискретным временем, демонстрирующая хаотическое поведение в двумерном пространстве. Форму Тинкербелла можно изменить, чтобы получить другие хаотические аттракторы в системах защищенных коммуникаций, использующих хаос связи.
Thomas’ cyclically symmetric attractor
Трехмерный аттрактор, предложенный биоинформатиком Рене Томасом, может рассматриваться как траектория демпфирующей частицы, движущейся в трехмерной решетке сил.
Ikeda attractor
Фрактальный набор, к которому притягивается орбита любой точки на плоскости, если мы продолжаем итерацию определенной карты от плоскости к самой себе.
Заключение
Мы рассмотрели лишь несколько известных типов аттракторов. Всего же вы можете найти упоминания о сотне различных аттракторов.
Надо отметить, что это очень молодая область науки, и поиск, начавшийся с идеи уйти от математической абстракции в сторону практического «создания» хаоса, продолжается по сей день.
Неизменно одно: наш интерес с силой Великого аттрактора притягивают системы, чрезвычайно чувствительные к небольшим отклонениям в описании начального состояния. Мы сталкиваемся с этими системами не из праздного любопытства — мы живем среди них и благодаря им.
Поле Аттракторов
Поле Аттракторов – это совокупность мировых линий, которые сходятся в одной точке.
Каждая отдельная мировая линия может немного отличаться, но все они в итоге приведут к одному результату.
Содержание
Альфа [ ]
Упавший на здание радио, FG-204.
Поле Аттракторов Альфа включает в себя мировые линии с дивергенцией от 0% до 0.99%
Конечный результат этого поля – это завершение СЕРНом машины времени и порабощение человечества, во главе которого стоит Комитет Трехсот.
Мировые линии [ ]
Это список мировых линий, показанных в визуальной новелле, аниме и cd драмах:
Смерти [ ]
Важные персонажи, умершие в этом Поле Аттракторов и их год смерти:
Доктор Накабачи объявляет о своей теории.
Поле Аттракторов Бета включает в себя мировые линии с дивергенцией от 1% до 1.99%, включая мировую линию “Врата Штейна”, значение дивергенции которой 1.048596%.
В этом Поле Аттракторов Амане Судзуха не берёт имя Хасида Судзу и путешествует сначала в 1975 и 2000. Таким образом, здесь Джон Тайтор появился сначала в 2000, а не в 2010.
Конечный результат этого Поля Аттракторов – Третья Мировая Война, вызванная теорией Макисэ Курису о путешествиях во времени.
Мировые линии [ ]
Смерти [ ]
Важные персонажи умершие в этом Поле Аттракторов и год смерти:
Врата Штейна [ ]
Врата Штейна – мирная мировая линия с дивергенцией 1.048596. Так как эта мировая линия находится на стыке Альфа и Бета полей, её результат отличается от других. Здесь СЕРН не построил машину времени и нет войны.
Эта мировая линия – настоящая концовка сюжета.
Мировая Линия R [ ]
(Действия Мировой Линии R происходят в CD Драме «Апостериорное Существование» (A Posteriori Existence )
Смерти [ ]
Важные персонажи умершие в Мировой Линии и год смерти:
Гамма [ ]
Поле Аттракторов Гамма включает в себя мировые линии с дивергенцией от 2% до 2.99%
Конечный результат этого Поля Аттракторов – завершение машины времени СЕРНа и порабощение человечества, во главе которого стоит Комитет Трехсот. Здесь Окабэ работает на СЕРН и становится членом правящей верхушки. Он правит Японией под именем “Хооин Кёма”.
Важно заметить, что из-за обнаружения СЕРНом одного из Ди-мейлов Окабэ, в этом поле, так называемая “Проблема 2000 года” не была решена.
Мировые линии [ ]
Поле аттракторов Гамма появилось только в CD драме. Известна только одна мировая линия:
Смерти [ ]
Дельта [ ]
Окабе подрабатывает официантом чтобы заплатить ренту за лабораторию
Поле Аттракторов Дельта включает в себя мировые линии с дивергенцией от 3% до 3.99%
О мировых линиях этого поля мало что известно, но она достаточно мирная. Моэка не работает на СЕРН в большей части мировых линий, и лаборатория лишь изредка экспериментирует с Мобиловолновкой, вместо этого занимаясь другими Гаджетами Будущего. Также замечено, что чем ближе дивергенция к 3%, тем больше влияние СЕРН.
Омега [ ]
Единственное известное значение дивергенции для Поля Омега
О Поле Аттракторов Омега в настоящий момент почти ничего не известно, кроме единственного значения дивергенции.
Возможно у этой мировой линии отрицательная дивергенция, из-за чего первые числа в значении отсутствуют.
О будущем мировой линии ничего не известно. Она сильно отличается от остальных: у Окабэ нет Лаборатории, и он участвует в турнирах по “Rai-Net Access Battlers”. Кроме того, он не знаком ни с кем из своих друзей кроме Фейрис, с которой познакомился на одном из турниров и с тех пор они играют в паре. Скорей всего СЕРН не смогут завершить свою машину времени, так как у них не будет Мобиловолновки.
Мировые линии [ ]
Единственная известная мировая линия:
Reboot [ ]
Об этом Поле Аттракторов почти ничего не известно. После концовки «Irreversible Reboot” Окабэ и Судзуха отправились в 1975 вместе и о их судьбе ничего не известно. Нет ни одного известного значения дивергенции.
Мировая линия
Содержание
Поле Аттракторов [ ]
Каждая мировая линия привязана к какому либо полю Аттракторов. Именно оно заставляет все мировые линии в пределах одного Поля Аттракторов двигаться в одном направлении, тем самым делая невозможным слишком большое отклонение, по крайней мере при обычных условиях.
Отклонение [ ]
Предположительно, в центре любого поля Аттракторов находится «главная» мировая линия. Любое несоответствие этой мировой линии, различие в незначительных событиях рождает «Отклонение». Таким образом, если взять за основу поле Аттракторов α, его главная мировая линия будет иметь отклонение в 0,0000. до бесконечного числа нулей после запятой. Если изменить хотя бы самую незначительную деталь, при условии, что Поле Аттракторов позволит это сделать, то родится новая мировая линия, чье отклонение будет уже на 0,0000. 1 больше.
Изменение значительных для мира событий в обычных условиях считается невозможным, но в определенные моменты времени поле Аттрактора может дать слабину, тем самым порождая потенциальную возможность увеличить отклонение более чем на 1,0000. При этом, как правило, активная мировая линия покидает поле первоначального Аттрактора и попадает в поле другого, порождая совершенно новый шаблон, ключевые события которого отныне другие, а следовательно события, которые для поля предыдущего Аттрактора были незначительными и могли быть изменены прямым вмешательством могут в поле нового Аттрактора стать значительными, зафиксированными и возможность их изменить будет только в определенные моменты времени.
Причина, по которой в определенные моменты времени мировую линию можно вывести из поля одного Аттрактора в поле другого точно не известна.
Reading Steiner [ ]
В то время как некоторые могут полностью сохранять воспоминания после пересечения мировой линии (Как Окабе), другим для того, чтобы «вспомнить» хотя бы часть событий другого мира необходимо прикладывать усилия. Некоторые люди вообще не обладают этой способностью, либо обладают в крайне неразвитом состоянии. (Моэка Кирью).
Фактор, влияющий на развитие Reading Steiner не известен, однако, Окабе, предположительно, получил такой сильный Reading Steiner из-за болезни в детстве, так как тогда он впервые испытал ощущения, которые он испытывает во время перемещения с одной мировой линии на другую.
Известные Аттракторы [ ]
Аттрактор α (альфа) [ ]
Фигурирует в Steins;Gate. Для мировых линий в поле данного Аттрактора известны следующие фиксированные события:
Аттрактор β (бета) [ ]
Фигурирует в Steins;Gate и Chaos;Head. Для мировых линий в поле данного Аттрактора известны следующие фиксированные события:
Аттрактор γ (гамма) [ ]
Фигурирует в Steins;Gate Drama CD γ Ankokujigen no Hyde. Для миров в поле данного Аттрактора известны следующие фиксированные события:
Аттрактор ω (омега) [ ]
Фигурирует в Steins;Gate, в концовке Фейрис. О фиксированных событиях мировых линий, принадлежащих полю данного Аттрактора ничего не известно.
1.048596. Мировая линия Steins;Gate. [ ]
Судя по значению отклонения мировой линии Steins;Gate, она должна находиться в поле Аттрактора β, однако шаблон данной мировой линии значительно отличается от шаблона, характерного для мировых линий Аттрактора β. Причина этого несоответствия неизвестна.
Самый загадочный Великий аттрактор
Примечание: кому некогда читать, ролик в конце статьи.
За несколько десятков лет человечество существенно приумножило знания о Космосе. Однако до сих пор остались неразгаданные тайны некоторых явлений. Одним из них является Великий аттрактор.
Ещё с середины 20 века астрономы наблюдали странное явление — всё что находится в радиусе 700 миллионов световых лет, движется в одну сторону. В этот диапазон включено около 100000 разных галактик. Точного ответа никто дать не мог.
Наш Млечный Путь не стал исключением, который движется в эту же сторону. Он хоть и сближается с Андромедой, но их также вместе с Местной группой галактик тянет туда. Учёные считали необычное явление гравитационной аномалией, так как Вселенная должна быть однородной с незначительной погрешностью. Сам центр притяжения этой аномалии назвали Великим аттрактором.
Проблема изначального исследования заключалась в том, что центр притяжения всего находится на противоположной стороне Млечного Пути, на расстоянии в 250 миллионов световых лет. Обзор оставался недосягаемым из-за мешающей галактической пыли в плоскости.
Приятно смотреть на светлую полосу в ночном небе Млечного Пути. Вот только прекрасный вид закрывает 20% остальной части Вселенной. Астрономы даже ввели понятие: «Зона избегания«.
С середины 70-х годов решение найдено благодаря радиоастрономии. Радиотелескопы беспрепятственно способны просматривать сквозь межзвёздную пыль. Хорошо справился с работой австралийский 64-метровый радиотелескоп «Паркс».
В конце 20-го столетия ученые подтвердили, что Вселенная постоянно расширяется. Соответственно, у учёных нет по-прежнему однозначного ответа на вопрос: «Если она расширяется, то как смогла образоваться такая плотная структура?».
Тем не менее астрономы обнаружили ещё один значимый факт. Великий аттрактор оказался не таким уж и великим.
Сам он тоже мчится сквозь космическое пространство к Сверхскоплению Шепли, которое в 4 раза массивнее аттрактора. То есть учёные поспешили наделить аттрактор статусом — Великий. В настоящее время, Сверхскопление Шепли — самое крупное сверхскопление в Наблюдаемой Вселенной.
Шепли удаленно на расстоянии 650 миллионов световых лет от нашей Галактики. Учёными рассматривалась гипотеза, согласно которой Большое сжатие Вселенной произойдет как раз в области Сверхскопления Шепли.
Однако вероятность такой гипотезы близка к нуля. Причина кроется в темной энергии, сила которой заставляет Вселенную расширяться. Темная энергия, пусть и незначительно, но постоянно увеличивается. Наша галактика так и не успеет достигнуть Великого аттрактора. Вместо Большого взрыва произойдет Большой разрыв.
Если темная энергия будет увеличиваться без изменений, то Большой разрыв наступит приблизительно через 22 миллиарда лет. Наступит гибель Вселенной.
За 60 миллионов лет до Большого разрыва гравитация станет слишком слабой, чтобы удержать галактики. Распадётся и Млечный Путь.
За 30 минут до Большого разрыва разрушатся планеты.
За 1 наносекунду до Большого разрыва произойдет распад атомов на нуклоны и электроны.
В итоге, Большой разрыв наступит раньше Большого сжатия.
Тем не менее Великий аттрактор остается загадочным и интересным не только для астрономов, но и для простых любителей, которые продолжают исследовать этот громадный космический объект.
Ролик для более ясного понимания:
Исследователи космоса
10.1K поста 39.1K подписчика
Правила сообщества
Какие тут могут быть правила, кроме правил установленных самим пикабу 🙂
Однако до сих пор остались неразгаданные тайны некоторых явлений
да я бы сказал, что большинства явлений 🙂
типа, а за короткие радиовсплески отвечают магнетары или какие-то другие объекты :)))
Ашес ту ашес
даст ин ту даст
Из земли ты вышел
В землю и войдешь
Говоря проще по-вселенски
Мы летим из одной черной дыры
в другую черную дыру.
Херота какая, почему разрушатся планеты? Атомы? Прямо за 30 секунд придет команда и атомы возьмут под козырек. Или автор дебил, или переводчики, или автор статьи. Да и хер с ними. Я понимаю, что речь идёт о например распаде протонов, но автор всё равно идиот.
Обзор оставался недосягаемым из-за мешающей галактической пыли в плоскости.
Пфе! Чуть-чуть подождать (меньше 100 млн лет) и плоскость нашей галактики не будет закрывать нам виды на Аттрактор.
Интересно, разорвётся ли сверхмассивный чёрная дыра?
Все мы в Матрице
Мультивселенная. Главные научные гипотезы
В древнеегипетском пантеоне богов присутствовала богиня Нут. У древних египтян она символизировала небо. Согласно мифологии, она каждый день проглатывала звезды и рождала их снова, то есть этим объяснялась смена дня и ночи. По ее телу, то есть по небу, плыл на лодке бог солнца Ра – вот так объяснялось перемещение Солнца.
Шли времена, наука развивалась, все описывалось более точно, наблюдения позволяли проверить правильность наших представлений о мире и вот Вселенная какой мы ее знаем:
Сфера, радиусом 46 миллиардов световых лет, заполнена триллионами галактик и еще большим количеством звезд и планет. Она называется «Видимой Вселенной». Почему «Видимой»? Потому, что из-за того, что скорость света конечна, мы не можем увидеть то, что находится за границами (или же за горизонтом событий Видимой Вселенной).
Что находится за горизонтом событий? Ученые не сомневаются, что такие же галактики и звезды, что Видимая Вселенная — это лишь маленькая часть всей Вселенной, которая, возможно, бесконечна или же безгранична, мы этого не знаем, известно только, что вся Вселенная как минимум в 250 раз больше, чем Видимая Вселенная.
А возможно ли, что существуют другие Вселенные? Мы этого тоже не знаем, но некоторые ученые предполагают, что да. Люди догадались, что Солнечная Система — это не весь мир, что другие звезды – это такие же Солнца как наше, что наша Солнечная Система не уникальна, похожих систем миллиарды в нашей галактике. Потом люди догадались и подтвердили, что и галактика наша не уникальна, их триллионы во Вселенной.
Можем ли пойти еще дальше и предположить, что и Вселенная наша не уникальна, что существуют триллионы или даже бесконечность таких Вселенных? Посмотрите на эту гравюру неизвестного автора:
На ней изображен человек, одетый в средневековую одежду пилигрима с посохом в руке. Он добрался до края Земли и сквозь занавес небесного свода рассматривает устройство Вселенной. Можно сделать некоторые выводы о научной парадигме, которая существовала в те времена. У нас ситуация несколько посложнее, мы не можем добраться до края Вселенной и посмотреть, что же за ним находится. Мы даже не знаем, существует ли вообще этот край Вселенной. Но у нас есть развитая физика, математика, космология, наука в целом и вообще, мы вроде как умнее того, кто сделал эту гравюру, правда? В этом фильме я расскажу о научных гипотезах, которые касаются темы Мультивселенной. Сразу стоит подчеркнуть, что это гипотезы и предположения, мы не знаем наверняка существуют ли другие Вселенные, поэтому стоит относится к этому соответственно – как к предположениям и гипотезам и даже если они обоснованы наукой, это не значит, что они верны.
А начнем мы от «Инфляционной модели Вселенной». Эта модель была разработана, чтобы попытаться объяснить некоторые космологические вопросы: однородность и изотропность Вселенной, то есть почему она настолько одинакова, почему пространство плоское, почему она настолько огромная и почему мы не наблюдаем магнитные монополи, то есть частицы с одним магнитным полюсом.
Все известные частицы, имеющие магнитный момент – это магнитные диполи, то есть имеют два магнитных полюса. Согласно инфляционной модели, до Большого взрыва существовало инфлятонное поле с определенным значением потенциальной энергии. Как и все поля, это поле флуктуировало случайным образом и энергии случайной флуктуации хватило, чтобы преодолеть барьер с более высокой потенциальной энергией, после чего оно опустилось на еще более низкий уровень потенциальной энергии и в процессе этого «опускания» произошло экспоненциальное расширение пространства, а лишняя энергия сконденсировалась в виде частиц, которые мы сейчас наблюдаем. Конечно, за этим всем стоит математический формализм и все намного сложнее, чем вышеупомянутое описание.
Хоть и эта гипотеза очень популярна среди космологов, самая популярная на данный момент, но не является до конца подтвержденной, не переведена в статус теории. Проблема в том, что значения потенциальной энергии и других переменных должны быть очень точно подобраны, чтобы получилась именно такая Вселенная, которую мы наблюдаем, если говорить просто, то шанс на это менее чем один из триллионов, триллионов, триллионов… короче чуть ли не один из бесконечности. Как же так получилось, почему тогда Вселенная именно такая? Впервые ответ появился 1983 году в этой статье.
— Где находятся эти гипотетические Вселенные с различными физическими законами?
В разных частях пространства которое недоступно для наблюдения, находится за горизонтом событий нашей Видимой Вселенной, в статье автора гипотезы есть такое изображение:
— Может ли подобное произойти в видимой части Вселенной?
Да, но, судя по всему, расстояния между такими областями намного, на очень много больше, чем размер Видимой Вселенной, так что шанс на это небольшой.
— Можно ли попасть в другие Вселенные?
На этот вопрос ответа я не удалось найти, но даже если и да, то попасть в другую Вселенную с другими законами физики, где, например электрон не имеет массы – это “смертельно” не только для биологических форм жизни, а и для всяких роботов, космических аппаратов и т. д.
— Существуют ли подобные Вселенные вечно?
Зависит от начальных условий, некоторые моментально прекращают свое существование, некоторые – продолжают существовать практически вечно.
— А как все началось? Как запустился подобный процесс, что было до?
Боюсь неправильно интерпретировать ответ автора, поэтому вот скрин статьи с переводом:
Идем дальше. Практически все попытки создать квантовую теорию гравитации оперируют с дополнительными пространствами, большими чем наше трехмерное пространство. Нас интересует теория струн. Из нее следует существование 10^500 вариантов компактификации дополнительных измерений, ну и такое же количество возможных Вселенных, каждая из своими законами физики.
Это называется «ландшафтом теории струн», предложенным Леонардом Сасскиндом. Поэтому я буду ссылаться на его книгу, в которой идет речь об этом. В ней он приводит хорошие примеры того, что вообще значит Вселенная с другими законами физики, с другими константами. Оказывается, не надо представлять себе что-то абстрактное, достаточно заглянуть в рабочий аппарат МРТ. В нем сильные магнитные поля и это создает внутри «минивселенную» с немного другой физикой внутри.
Там можно заметить, что свободные электроны и другие заряженные частицы летают не по прямой, а по спирали, более того, электрон немного тяжелее чем в обычных условиях, так как сильное магнитное поле влияет на спины этих частиц.
Электронные оболочки атомов вытягиваются по силовым линиям поля, изменяются энергетические уровни атомов, что приводит к изменению спектров излучения. Конечно, это не большие изменения, но теоретически все может проявляться намного сильнее, настолько, что никакая биологическая жизнь или существование атомов не будет возможным. Другой пример – поле Хиггса, которое придает массу различным частицам. Если его изменять, так же, как и магнитное поле, то можно изменять массу частиц. Ну или вообще убрать это поле с некоторой области пространства, тогда все частицы будут двигаться в ней со скоростью света.
А теперь о Мультивселенных. Сасскинд сравнивает их с погодой в различных точках мира. Вот в одной стране такая-то температура, такое-то атмосферное давление, скорость и направление ветра и так далее. Похоже и с Вселенными, только вместо погоды – различные состояния вакуума(значения и свойства различных полей). В одной области физические константы одни, где-то – другие, что приводит к различным физическим законам, некоторые Вселенные и законы физики в ней не позволяют ей существовать, поэтому она практически сразу же коллапсирует, другие Вселенные расширяются слишком быстро и в них не могут появиться атомы, в некоторых частицы не имеют массы, а некоторые Вселенные похожи к нашей.
Как можно заметить, эта гипотеза похожа на предыдущую. Многие ученые считают, что такое(10^500) количество возможных Вселенных – это проблема теории струн, называемая «проблемой ландшафта теории струн». Дело обстоит примерно так:
Это по-другому еще называется «антропный принцип». Кто прав и верна ли теория струн сейчас неизвестно и возможно не будет известно еще долгое время.
Подход Сасскинда критикует Ли Смолин. У него свой подход к проблеме, почему у нашей Вселенной именно такие физические константы и законы физики. Он автор так называемой «гипотезы космологического естественного отбора». Согласно этой гипотезе, «по ту сторону» любой чёрной дыры возникает новая Вселенная, в которой фундаментальные физические постоянные могут отличаться от значений для Вселенной, содержащей эту чёрную дыру.
Разумные наблюдатели могут появиться в тех Вселенных, где значения фундаментальных постоянных благоприятствуют появлению жизни. Процесс напоминает мутации в ходе биологического естественного отбора. По мнению Смолина, его модель лучше за антропный принцип объясняет «тонкую настройку Вселенной», необходимую для появления жизни, так как имеет два важных преимущества, цитирую:
1. В отличие от антропного принципа, модель Смолина имеет физические следствия, которые поддаются опытной проверке
2. Жизнь во множественных вселенных возникает не случайным образом, а закономерно: больше «потомков» в ходе отбора имеют те Вселенные, параметры которых приводят к возникновению большего числа чёрных дыр, и эти же параметры, по предположению Смолина, благоприятствуют возможности зарождения жизни.
Спор Смолина и Сасскинда по поводу ландшафта теории струн и Космологического естественного отбора вы можете прочитать по ссылке. Чтения примерно на минут 40-час.
Продолжим. Многомировая интерпретация Хью Эверетта. Это одна из популярных интерпретаций квантовой механики, но я не считаю, что стоит ее включать в список гипотез о Мультивселенной, потому что она не предполагает реального наличия именно других миров, она предлагает лишь один реально существующий мир. Все остальные альтернативные реальности просто бессмысленные для нас.
Космолог Макс Тегмарк высказал предположение, названное «гипотезой математической Вселенной», гласящей, что любому математически непротиворечивому набору физических законов соответствует независимая, но реально существующая Вселенная.
Тегмарк предложил следующую классификацию миров:
Уровень 1: Миры за пределами нашего космологического горизонта (то есть все что находится за Видимой Вселенной).
Уровень 2: Миры с другими физическими константами (это то, что было описано в трех первых гипотезах).
Уровень 3: Миры, возникающие в рамках многомировой интерпретации квантовой механики.
Уровень 4: Конечный ансамбль (включает все Вселенные, реализующие все возможные математические структуры, то есть абсолютно все возможные Вселенные и альтернативные реальности, как в многомировой интерпретации).
Хоть подобная гипотеза описывается и в теории струн в том числе, но гипотезы циклической Вселенной довольно маргинальны в научных кругах. Одну разновидность этой гипотезы активно продвигается нобелевским лауреатом Роджером Пенроузом, называется «конформная циклическая космология», не буду рассказывать детали, суть циклических гипотез кратко описана выше.
Это был краткий обзор научных и не совсем гипотез о Мультивселенной. Считаю ли я, что существует Мультивселенная? Я думаю так. Безусловно, антропный принцип, который был описан в двух первых гипотезах, очень элегантный, простой и логичный. Но все же я отношусь к нему скептически, и вот почему я так думаю. Давайте вспомним историю. Кеплер, который придумал три закона движения планет, который заменил модель эпициклов эллиптической орбитой, задумывался: «Почему планета Земля находится именно на таком расстоянии от Солнца, как так получилось?». Оказалось, ответ очень прост – существуют миллиарды звездных систем подобных до Солнечной, мы просто появились в одной из таких, она не была создана специально для нас, мы просто появились в таких условиях. Вот ответ на вопрос Кеплера. Мы можем продолжить этот ход мышления и ответить на вопрос, почему в нашей Вселенной законы физики именно такие: «Да потому, что наша Вселенная одна из множества Вселенных и законы физики в нашей Вселенной позволяют существовать формы жизни, которая может задавать такие вопросы». Это выглядит логично и просто, но! Но давайте вспомним Коперника. В его время уже полторы тысячи лет существовала парадигма Птоломея – Земля в Центре мира, вокруг которой вращаются Луна, Солнце и другие планеты, а звезды как бы нарисованы на куполе окружавшим этот мир. Коперник заменил Землю в центре Солнцем, что было очень смелым допущением в те времена, все остальное он оставил таким же.
Но был еще такой астроном, Томас Диггес. Диггес убрал из схемы Коперника край Вселенной, заполнив ее звездами вдаль и до бесконечности.
Понимаете, это простейшая идея, объяснить звезды на небе как множество, простирающееся в бесконечность. Он даже не мог предположить, что существуют более сложные структуры – галактики, сверхскопления галактик, черные дыры. В каком-то смысле ученые поступают как Томас Диггес. Он просто заполнил все пространство звездами до бесконечности, современные ученые заполняют все пространство другими Вселенными до бесконечности. Именно поэтому я отношусь скептически. Да, у нас более развита наука чем во времена Диггеса, но возможно структура Вселенной намного более сложная, чем бесконечное число Вселенных с разными физическими законами, настолько сложная, что современная наука и величайшие умы человечества не в состоянии даже приблизится к ее пониманию, возможно это не просто другие Вселенные, а нечто более сложное, неописуемое современным уровнем физики, математики, нашей логикой и даже больной фантазией.
Египтяне (вспоминайте начало статьи), да и другие народы и отдельные личности, описывали наблюдаемое и ненаблюдаемое так, как позволяла их фантазия и уровень науки, если можно это назвать наукой. Можем ли мы быть уверенны, что современная наука, описывая ненаблюдаемое как множество Вселенных не допускает ту же ошибку, что и египтяне и все остальные? Нет. История показывает, что до реальных наблюдений, предположения и гипотезы в той или иной мере почти всегда оказывались ошибочны. Это не значит, что Мультивселенная наверняка не существует. Это значит, что все может быть устроено покруче даже мозговыносящей Мультивселенной…