Вращающаяся вселенная. Астрономы выяснили, когда потухла черная дыра в центре млечного пути

Исследовав более чем 15000 галактик, Майкл Лонго с со-исследователями из Университета штата Мичиган, сообщили, что спиральные галактики в основном вращаются по часовой стрелке или против часовой стрелки в зависимости от того, в каком полушарии неба они находятся.

Лонго исследовал более чем 15000 галактик. Галактики простираются «чуть» более чем на 600 миллионов световых лет от Земли, и менее чем 1/20 расстояния до самых дальних наблюдаемых галактик на сегодняшний день.

Глядя на север, над плоскостью Млечного Пути, он обнаружил, что более половины «спиралей» вращались против часовой стрелки. Число спиралей составляло всего лишь семь процентов от общего количества наблюдаемых галактик. Но шансы того, что это чисто совпадение, согласно исследователям, один на миллион.

Если вся вселенная вращается, то большое число галактик на противоположной части неба, ниже галактической плоскости, должны вращаться по часовой стрелке. И действительно эта гипотеза подтверждена отдельным обзором 1991 года, в котором было обнаружено 8287 спиральных галактик в южном галактическом полушарии.

Обзор «Sloan» в основном ограничивается северной галактической полусферой неба. Дальнейшие проверки этих результатов подтвердят, есть ли действительно избыток правых спиральных галактик в южном полушарии. Это то, что в настоящее время исследует Лонго.

Если все галактики вращаются, вращаются звезды и планеты, то почему бы всей Вселенной не вращаться? Последствия вращающейся Вселенной будут глубокими. Краеугольным камнем современной космологии является то, что Вселенная однородна и изотропна - она не имеет преимущественную ориентацию и выглядит одинаково во всех направлениях.

На первый взгляд, утверждение «вращения» - против Коперниковой теории. Другими словами, у Вселенной есть ось, а это значит, что, на самом деле, существует специальное направление в пространстве.

Левые и правые отпечатки неба, с выявленными вращающимися галактиками, означают, что Вселенная вращалась с самого начала и сохранила чрезвычайно сильный импульс. Это приводит к выводу, что первобытная Вселенная Большого Взрыва имела энергию вращения в широком масштабе. Или, по крайней мере, были сильные вихри в первобытном огненном шаре.

Анализ исследования «Sloan» также может быть косвенным свидетельством того, что мы видим лишь часть гораздо более крупной и более однородной Вселенной, которая простирается далеко за пределы нашей видимой, локализованной вращающейся Вселенной.

Это не первый раз, когда астрономы утверждают, что наблюдали «карусели» Вселенной. Космический фон в СВЧ-диапазоне после Большого Взрыва подозревал аномалии, которые были когда-то предложены в качестве доказательства вращения, однако позднее они были отклонены, как погрешности измерения.

Этот результат может быть просто статистической случайностью, или предвзятым, потому что мы только смотрим на локальную вселенную.

Любопытным является то, что собственная ось вращения Млечного Пути примерно выравнивается с предполагаемой осью вращения Вселенной всего в нескольких градусов, что можно вывести из двух исследований галактики. Это, также звучит очень «анти-Коперниковски». Эти аргументы усиливают мнение реационистов, что мы находимся в «центре» Вселенной.

Множество селений во вселенной

Universum are universal

Только в нашей галактике Млечный Путь, по оценкам учёных, около 300 000 000 000 звёзд.

Во Вселенной насчитали порядка 2 000 000 000 000 галактик.

Это получается 600 000 000 000 000 000 000 000 звёзд.

Вселенная динамически развивается 13 500 000 000 лет.

Но многие учёные считают, что разумная жизнь во всей Вселенной, в виде homo sapiens, случайно зародилась на этой планете 30 000 лет назад и путём случайных скрещиваний получились они - учёные.....

"Итак, формулировка первой,или слабой теоремы Гёделя о неполноте: «Любая формальная система аксиом содержит неразрешенные предположения». Но на этом Гёдель не остановился, сформулировав и доказав вторую, или сильную теорему Гёделя о неполноте: «Логическая полнота (или неполнота) любой системы аксиом не может быть доказана в рамках этой системы. Для ее доказательства или опровержения требуются дополнительные аксиомы (усиление системы)».

Спокойнее было бы думать, что теоремы Гёделя носят отвлеченный характер и касаются не нас, а лишь областей возвышенной математической логики, однако фактически оказалось, что они напрямую связаны с устройством человеческого мозга. Английский математик и физик Роджер Пенроуз (Roger Penrose, р. 1931) показал, что теоремы Гёделя можно использовать для доказательства наличия принципиальных различий между человеческим мозгом и компьютером. Смысл его рассуждения прост. Компьютер действует строго логически и не способен определить, истинно или ложно утверждение А, если оно выходит за рамки аксиоматики, а такие утверждения, согласно теореме Гёделя, неизбежно имеются. Человек же, столкнувшись с таким логически недоказуемым и неопровержимым утверждением А, всегда способен определить его истинность или ложность - исходя из опыта. По крайней мере, в этом человеческий мозг превосходит компьютер, скованный чистыми логическими схемами. Человеческий мозг способен понять всю глубину истины, заключенной в теоремах Гёделя, а компьютерный - никогда. Следовательно, человеческий мозг представляет собой что угодно, но не просто компьютер."

Открытие Гёделя

В 1949 году великий математик и логик Курт Гёдель обнаружил еще более сложное решение уравнений Эйнштейна. Он предположил, что Вселенная вращается вся целиком. Подобно случаю с вращающимся цилиндром Ван Стокума, все увлекается пространством-временем, тягучим, словно патока. Во вселенной Гёделя человек, в принципе, может путешествовать между двумя любыми точками пространства или времени. Вы можете стать участником любого события, происшедшего в любой период времени, вне зависимости от того, насколько далеко он отстоит от на-

стоящего. Из-за действия гравитации вселенная Гёделя имеет тенденцию к коллапсу. Поэтому центробежная сила вращения должна сбалансировать гравитационную силу. Иными словами, Вселенная должна вращаться с определенной скоростью. Чем больше Вселенная, тем

больше ее тенденция к коллапсу и тем быстрее она должна вращаться для его предотвращения.

К примеру, Вселенная нашего размера по Гёделю должна была бы совершать один полный оборот за 70 миллиардов лет, а минимальный радиус для путешествия во времени составлял бы 16 миллиардов световых лет. Однако путешествуя во времени в прошлое, вы должны

двигаться со скоростью чуть ниже скорости света.

Было известно, что решения эйнштейновских уравнений во многом зависят от выбора координатной системы. Анализируя их, обычно используют сферические координаты. В таком случае эти решения удовлетворяют требованиям шаровой симметрии, что вполне разумно - ведь и Вселенная, и составляющие ее "частицы", то бишь звезды, планеты, атомы, имеют форму шара. Подобным доводам нельзя отказать в своей красоте.
Вселенная Геделя предстала нежданно другой - худющей, долговязой, как сам математик, напоминавший средневекового мистика и аскета. Она приняла форму цилиндра, а потому Гедель прибег к помощи цилиндрических координат, описывая мироздание.
Его Вселенная вообще мало походила на прежние представления о ней. Так, Гедель предположил, что вращаются не только все объекты в ней - эти звезды, планеты, атомы, - но и сама Вселенная.
Что же получается? Поведение всех элементов мироздания в теории Эйнштейна - в нашем пространстве-времени - описывается четырехмерными линиями, своего рода "долготой-широтой" любых физических тел, пребывающих одновременно и в пространстве, и во времени. По Геделю, из-за вращения Вселенной эти четырехмерные линии - "мировые линии" - искривляются так сильно, что свиваются в петлю. Если предположить, что мы попробуем совершить путешествие вдоль подобной замкнутой линии, то, в конце концов, встретим... самих себя, вернувшись в свое прошлое. Это - не фантастика, это - точный математический расчет. Путешествия в даль минувших времен возможны вдоль "кривых, замкнутых во времени", как называл подобные линии Гедель.
Эти кривые - словно мосты, проложенные над бурными водами времени. Легко ли было бы пересечь бурные воды реки, если бы не мост, возведенный над ней? Так и из вод времени есть единственный выход, одна возможность их миновать - эта линия, этот "мост", свернувшийся в прошлое. Ступив на этот "мост Мирабо" - "тьма спускается полночь бьет дни уходят а жизнь идет" (Г. Аполлинер) - можно оказаться там, где... "снова пробило время ночное, мое прошлое снова со мною".
Тысячи дорог ведут нас из нашего сегодня в день завтрашний, тысячи возможностей, готовых осуществиться, - и лишь одна дорога назад. Как ее найти? Гедель, как Бог, возвещает действительное: "Если мы, отправляясь в путь на космическом корабле, совершим полет по кругу, описав кривую достаточно большого радиуса, то можно вернуться в любой уголок прошлого".

И все-таки она вертится?

В 1999 году журнал «Time Magazine», присоединившись к общей суете по поводу вступления человечества в новый миллениум, опросил экспертов и составил список из 100 самых великих людей уходящего столетия. В качестве наиболее выдающегося физика в этот список вошел, ясное дело, Альберт Эйнштейн. А самым великим математиком XX века был признан австрийский логик Курт Гедель (1906-1978), чья знаменитая теорема о неполноте преобразовала основы современной науки даже более, наверно, радикально, чем эйнштейновская общая теория относительности.

Примечательно, что оба этих выдающихся ученых, в разное время вынужденных из-за нацизма и войны покинуть Европу, нашли работу и приют в одном и том же месте – Принстонском Институте передовых исследований, где их кабинеты находились неподалеку друг от друга. Более того, несмотря на почти тридцатилетнюю разницу в возрасте, физика и математика связали близкие дружеские отношения. Из писем Геделя к матери известно, сколь высоко он ценил эту дружбу. А чтобы стала ясна степень уважения Эйнштейна к своему молодому коллеге, достаточно вспомнить его известные слова о том, что он (пребывая в весьма уже преклонных летах) ежедневно ходит в институт в основном ради того, чтобы пообщаться с Геделем на обратном пути домой. Такого рода пешие прогулки-беседы двух ученых были регулярными и продолжались вплоть до смерти Эйнштейна в 1955 году.

Никто, кроме самих друзей-ученых, не знает наверняка, что за темы они обсуждали в ходе этих прогулок. Но по крайней мере одно из непосредственных следствий их близкого общения известно очень хорошо. Хотя область главных научных интересов Геделя лежала весьма далеко от проблем физики, в конце 1940-х годов математик обратил свое внимание на уравнения общей теории относительности Эйнштейна и сумел найти для них точное решение. Это решение, получившее название «метрика Геделя», имеет весьма простой, красивый и, можно сказать, элегантный вид (что особо ценится в науке). Но, по иронии судьбы, именно эти обстоятельства крайне озадачили научный мир, ибо простое и красивое решение – так уж все устроено в природе – с большой вероятностью должно быть и наиболее верным. Однако элегантная метрика Геделя описывает вселенную с довольно странными свойствами. На взгляд современной науки, во всяком случае.

Сейчас обычно принято говорить, что найденное математиком решение является, увы, нереалистичным и нефизичным. Нереалистичным, потому что метрика Геделя описывает стационарную (т.е. сохраняющую постоянный объем) вселенную, вращающуюся с постоянной ненулевой скоростью. В то время как астрономические наблюдения, с одной стороны, убедительно свидетельствуют о постоянном расширении вселенной, а с другой стороны – не дают бесспорных свидетельств в пользу вращения вселенной. Нефизичным же это решение именуют по той причине, что вселенная Геделя допускает существование замкнутых в петли траекторий по координате времени. Иначе говоря, как строго показал сам первооткрыватель, здесь можно вернуться в прошлое, хотя и очень отдаленное. А это нарушает причинно-следственные связи явлений и таким образом противоречит фундаментальным представлениям физической науки об устройстве окружающего мира.

Любой из аспектов критики геделевского решения заслуживает внимательного разбирательства. Так, скажем, «нефизичные» гигантские петли времени подразумевают нескончаемую последовательность циклов существования вселенной, где она сама является собственной причиной. А это, по сути своей, идея, высказываемая мыслителями со времен глубокой древности и графически нередко иллюстрируемая изображениями космоса в виде уробороса – огромного змея, ухватившего собственный хвост. Или, если смотреть чуть иначе, изрыгающего себя самого из собственной пасти… Однако в данный момент наибольший интерес представляет вопрос о вращении вселенной. Уже потому, хотя бы, что собственно в факте вращения ничего нефизичного нет. Скорее наоборот, всюду – от микроскопического мира элементарных частиц до планет, звезд, галактик и галактических кластеров – объекты природы находятся в постоянном вращении. Тем не менее, сама вселенная, согласно доминирующим ныне в науке взглядам, не вращается.

Нельзя, правда, сказать, что факт этот строго обоснован в теории и убедительно доказан экспериментами. Просто в мире без вращения ученым, можно сказать, живется как бы комфортнее. Во-первых, все уже сошлись во мнении, что согласно теории относительности вселенная повсюду должна выглядеть одинаково в независимости от того, где находится наблюдатель. А из идеи вращения вселенной следует, что направление вдоль оси такого вращения оказывается в некотором смысле «особым» и отличающимся от остальных. Если же, во-вторых, говорить об экспериментах и астрономических наблюдениях, то и здесь, как принято считать, не находится убедительных доказательств вращению вселенной. Но, это, впрочем, смотря как искать.

В 1982 году молодой английский астрофизик Пол Берч из Манчестерского университета обнаружил в высшей степени асимметричное распределение для углов вращения поляризации излучения от полутора, примерно, сотен внегалактических радиоисточников. Проанализировав независимо полученные наборы данных от разных исследователей, Берч показал, что все они демонстрируют одну и ту же закономерность – в северном полушарии небесной сферы вектор поляризации радиоизлучения направлен, главным образом, в одну сторону, а в южном полушарии в противоположную.

В этой же работе Берч сделал и соответствующий вывод – что наиболее естественным объяснением для наблюдаемого феномена было бы вращение вселенной… За прошедшие с той поры годы никто не сумел убедительно опровергнуть этот неудобный результат, противоречащий общепринятым в космологии взглядам. Однако исследователю, начавшему свой путь в большую науку со столь вызывающего открытия, сделать дальнейшую карьеру в мире ученых, увы, не удалось.

Полтора десятка лет спустя после публикации Берча, весной 1997 появилась весьма созвучная работа Борге Нодланда и Джона Ралстона, двух исследователей из американских университетов Рочестера и Канзаса. Нодланд и Ралстон изучали данные о вращении плоскости поляризации волн так называемого синхротронного излучения от 160 галактик и тоже обнаружили примечательную зависимость для углов поляризации. Оказалось, что угол вращения изменяется в зависимости от направления, в котором проводится наблюдение – словно у вселенной обнаружилась некая особая ось.

А именно, выходило, что величина вращения поляризации волн от наблюдаемой галактики непосредственно зависит от косинуса угла между направлением на эту галактику и осью, проходящей через экваториальное созведие Орел, планету Земля и экваториальное созвездие Секстант. Получалось, что обнаруженная аномалия вновь серьезно подрывала важные физические концепции об изотропности вселенной (должна быть одинакова для наблюдений во всех направлениях) и гомогенности вселенной (должна быть одинаковой во всех местах). По понятным причинам «ось анизотропии» вселенной, обнаруженная Нодландом и Ралстоном, заняла в науке место по соседству с результатом Берча – среди занятных, но не заслуживающих особого внимания казусов.

Однако, по мере того, как в космологии набираются все более точные данные наблюдений, тем все более отчетливо в них проступают неудобные оси анизотропии. Причем оси эти, как правило, неким озадачивающим образом норовят проходить через Землю, словно именно она является особой системой отсчета. Так, среди множества загадок, которые принесли данные спутника WMAP, регистрирующего анизотропию фонового микроволнового излучения вселенной, видное место занимает проблема с неслучайной ориентацией низкочастотных колебательных мод.

Согласно теории, нижние моды, как и все остальные, должны быть ориентированы в пространстве случайным образом. Но вместо этого карта WMAP показывает, что их расположение явно тяготеет к точкам равноденствия и к направлению движения Солнечной системы. Более того, пространственные оси этих колебаний лежат близ плоскости эклиптики, причем две из них находятся в плоскости Сверхгалактики, объединяющей нашу Галактику, соседние с ней звездные системы и их скопления. Подсчитано, что вероятность случайного совпадения данных направлений – менее 1/10000.

Иначе говоря, все это выглядит чрезвычайно странным и труднообъяснимым. Поскольку если продолжать считать вселенную неподвижной, то наша солнечная система и планета Земля оказываются словно в центре всего космического пространства. Однако, если обратиться к концепции Курта Геделя, где вся вселенная вращается подобно гигантской рулетке, странности исчезают сами собой. Ибо во вселенной подобного рода каждый наблюдатель, где бы он ни находился, видит вещи так, как будто он находится в центре вращения, а вся вселенная словно вращается вокруг него. Визуально этот эффект представить легче, если открытая вселенная-цилиндр исходной модели Геделя преобразована в тор. Тогда, как показали в начале 1960-х годов германские теоретики Иштван Осват и Энгельберт Шюкинг, в замкнутом пространстве вселенной-тора нет никакой выделенной оси, а все элементы вращаются друг вокруг друга в общем вращении вихревого кольца.

Пустота Волопаса

Названная за свою близость к созвездию Волопаса, эта пустота известна также как Великая Пустота. Она была обнаружена в 1981 году Робертом Киршнером и его коллегами, которые были шокированы, обнаружив, казалось бы, шар пустоты в космосе. После пристального анализа Киршнер и его команда смогли обнаружить только 60 галактик в этой области, охватывающей колоссальные 250-300 миллионов световых лет.

По всем законам, в этом месте должно быть не менее 10 000 галактик. Для сравнения: у Млечного Пути есть 24 соседа в пределах 3 миллионов лет.

Технически эта пустота не должна существовать, поскольку современные теории допускают существование только намного меньших «пустых» пространств.

Z->Z^2+C

Изучая тему фракталов необходимо учитывать несколько аспектов, которые Мандельброт не озвучил:

1) Фракталы построенные при помощи математики и компьютерного моделирования - это искусственные фракталы. Смысла и содержания они не несут.

2) Фракталы - это форма. То есть фракталы возникают на границе сред. Сама среда фракталом не является.

3) Фракталы - это место соприкосновения идеи с материей. При построении фракталов живых существ не учитывается такие качества жизни как инстинкты, чувства, воля и пр. Именно поэтому идеальных фракталов в живой природе не существует, каждое живое существо имеет те или иные отклонения от идеальных форм, асимметрию.

Возможные распределения реликтового излучения (моделирование)

Imperial College London

Физики из Университетского и Имперского колледжей Лондона провели самый широкий поиск отклонений от однородности расширения Вселенной. Он включал в себя одновременно и случаи, когда Вселенная расширяется в разных направлениях с разной скоростью, и случаи, когда Вселенная оказывалась закрученной из-за вращения. На основе данных телескопа «Планк» ученые сделали вывод о том, что шанс неоднородности Вселенной в общем случае - один из 121 тысячи. Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters (препринт), кратко о нем сообщает пресс-релиз Имперского колледжа.

Изотропность и однородность крупномасштабной Вселенной лежит в основе современной космологической модели Лямбда-CDM , которая считается среди астрономов наиболее авторитетной. С ее помощью физики предсказывают эволюцию и расширение Вселенной, оценивают долю темной материи и энергии. Одной из важных характеристик модели является ее геометрия - она связана с решением уравнений Общей теории относительности. Геометрия может сильно поменяться, если отказаться от требований космологического принципа (в любой точке пространства Вселенная выглядит в среднем одинаково во всех направлениях). Это может изменить предсказания космологических моделей.

Чтобы подтвердить правомерность использования космологического принципа, астрофизики используют данные о реликтовом излучении. Оно возникло в ранней Вселенной, в эпоху первичной рекомбинации (через 400 тысяч лет после Большого Взрыва) и наблюдается в радиодиапазоне из-за тысячекратного красного смещения. Наблюдения за распределением реликтового излучения начались еще в 80-90-х годах. На основании данных спутников «РЕЛИКТ-1» и COBE российские и американские физики заявили о неоднородности излучения, более подробные данные позднее были получены с помощью аппаратов WMAP и «Планк». Неоднородность реликтового излучения ученые объясняют случайными флуктуациями.

Распределение реликтового излучения по данным «Планка»

Для того чтобы удостовериться, не могут ли эти флуктуации быть вызваны анизотропией Вселенной, астрофизики сверяют их с предсказаниями анизотропных моделей. Так, данные «Планка» уже сравнивали с моделями закручивающейся или вытягивающейся в одном из направлений Вселенной. Однако если эти процессы происходят одновременно (и закручивание вдоль одной из осей и вытягивание - вдоль другой), картина распределения реликтового излучения может оказаться более сложной. В новой работе ученые рассмотрели самый широкий спектр моделей анизотропно расширяющейся Вселенной - так называемые модели Бианки типа VII h . Это первая попытка установить ограничения на одновременное растягивание и вращение.

Исследователи работали с данными космического аппарата «Планк». Как отмечают авторы, невозможно полностью исключить анизотропию Вселенной - можно лишь ограничить возможные параметры этих моделей. С учетом анализа данных, физики утверждают, что шанс того, что наша Вселенная вращается и одновременно с этим растягивается в одном или разных направлениях, составляет 1 к 121 000. Кроме того, ученые установили самое строгое ограничение на вращение Вселенной, превзойдя предыдущий результат на порядок.

Космический аппарат «Планк» был выведен в точку Лагранжа L2 в 2009 году и проработал вплоть до октября 2013 года. Главной целью миссии было исследование реликтового излучения, однако, помимо того, спутник предоставил новые данные о количестве типов нейтрино (новая оценка тяготеет к трем известным типам нейтрино, в то время как данные WMAP допускали четыре различных легких частицы). Также аппарат позволил установить более точное значение постоянной Хаббла и распределение типов материи во Вселенной: 4,9 процента всей материи приходится на барионное (обычное) вещество, 26,8 процента - на темную материю и 68,3 - на темную энергию. Мы также сообщали о том, что с помощью «Планка» поиск скоплений молодых далеких галактик.

Владимир Королёв

Левый поворот

Еще совсем недавно принято было считать: Вселенная по всем направлениям однородна. Куда ни кинь взгляд - выглядит примерно одинаково. А энергия и материя более-менее равномерно распределены в пространстве. В 90-е годы прошлого века выяснилось, что Вселенная расширяется, причем с ускорением.

Ныне же есть основания полагать, что Вселенная, скорее всего, еще и вращается вокруг своей оси. По крайней мере данные, свидетельствующие о столь удивительном феномене, получил физик Майкл Лонго из Мичиганского университета.

В рамках проекта Sloan Digital Sky Survey (SDSS) мичиганцы изучили изображения более 15 тысяч спиральных галактик, определяя, в какую сторону они закручены - по часовой стрелке или против, вправо или влево. Исследователи искали зеркальную симметрию во Вселенной, предполагая, что правых и левых галактик должно быть поровну. Оказалось же, что левых - тех, что вращаются против часовой стрелки, - гораздо больше.

Группа Лонго заглянула примерно на 1,2 миллиарда световых лет - аномалия, то есть асимметрия, сохранялась.

Последователи Лонго из Технологического университета Лоуренса (Lawrence Technological University) с помощью специальной компьютерной программы осмотрели уже 250 тысяч спиральных галактик, бросив взор аж на 3,4 миллиарда световых лет. И тоже обнаружили больше левых галактик, чем правых.

Нарушение симметрии небольшое, всего около семи процентов, но вероятность того, что это такая космическая случайность, где-то около одной миллионной, - заявил Майкл Лонго. - Полученные нами результаты противоречат практически всеобщему представлению о том, что Вселенная в достаточно большом масштабе однородна и симметрична.

Ученые полагают: симметричной и однородной - изотропной, выражаясь научным языком, Вселенная получилась бы, если бы возникла из сферически симметричного Большого взрыва. А раз она не такая, то что-то нарушило симметрию во время Зарождения. Скорее всего, некое начальное вращение - против часовой стрелки, которое сопровождало Большой взрыв. Спиральные галактики сохранили его.

Вселенная вполне может вращаться и сейчас, - говорит Лонго. - Наш результат предполагает, что так оно, скорее всего, и есть.

Где точно проходит ось Вселенной? Куда упирается? Относительно чего Вселенная вращается? И в какой среде? Физики и астрономы затрудняются ответить на эти вопросы.

По одним данным, небесная ось наклонена на 25 градусов влево от направления на Северный полюс Млечного Пути, по другим - наклонена на 60 градусов вправо.

В планах ученых - осмотреть еще 10 миллиардов галактик, снимки которых будут получены с помощью так называемого Большого синоптического обзорного телескопа (Large Synoptic Survey Telescope), оснащенного тремя зеркалами (8, 3 и 5 метров в диаметре) и 3200-гигапиксельной камерой (200 тысяч фотографий в год). Его работа начнется в 2020 году в Чили. Похоже, что раньше с осью не разобраться.

А наш мир вдруг начал тормозить

Если верить результатам исследований, опубликованных недавно в журнале Astrophysical Journal Supplement, то Солнечная система движется все медленнее и медленнее. За последние 15 лет ее скорость в межзвездном пространстве снизилась более чем на 10 процентов - с 26,3 километра в секунду до 22,8. К таким выводам пришли ученые большого интернационального коллектива, сравнивая данные, полученные со спутников.

Изменилось и направление движения. В 1993 году приборы, установленные на аппарате «Улисс», показали: мы летели по Вселенной из точки с эклиптическими координатами 75,2 градуса северной широты и 5,2 градуса западной долготы. Теперь же «отправная точка» сместилась к 79,2 градуса северной широты при той же долготе. Такие данные в 2010 году передал спутник IBEX (Interstellar Boundary Explorer), запущенный в 2008 году.

В чем причина феномена, ученые не знают. И не понимают, к добру ли он.

- С чем связано такое замедление движения Солнца в межзвездной среде, еще предстоит понять, - заявил Владислав Измоденов, заведующий лабораторией Института космических исследований Российской академии наук (РАН), участвующий в анализе данных с IBEX. - Над этим сейчас работают несколько научных групп, в том числе и наша.

Солнечная система находится в одном из рукавов Млечного Пути - спиральной галактики. Может быть, замедлилось ее вращение относительно галактического центра? Или мы оказались в районе с какой-то иной ­межзвездной средой? И замедление связано с этим? Непонятно... Равно как нет пока ответа на вопрос, повлияют ли снижение скорости и изменение направления движения Солнечной системы на земные процессы. Например, на климат.

А В ЭТО ВРЕМЯ

Найден двойник Млечного Пути

Космический телескоп «Хаббл» передал на Землю фото галактики NGC 1073, расположенной в созвездии Кита. Ученые уверяют, что она - точная копия нашей. То есть Млечного Пути. Такая же спиральная. Наблюдая со стороны за двойником, астрономы рассчитывают лучше понять процессы, происходящие в оригинале. Может быть, разберутся и с феноменом замедления.
В галактике, столь похожей на нашу, наверняка кто-то живет. Но повидаться вряд ли получится. От нас до NGC 1073 около 55 миллионов световых лет.

АВТОРИТЕТНОЕ МНЕНИЕ

Астрофизик Мартин РИС: «Мы никогда не поймем, как устроено мироздание»

В Великобритании Лондонское королевское общество - это, по сути, национальная академия наук. Так вот ее экс-президент астрофизик Мартин Рис, по совместительству королевский астроном, усомнился в интеллектуальных способностях человеческой цивилизации. Он не питает иллюзий по поводу перспективы ответить на вопросы по поводу образования Вселенной. Мол, не понять нам этого, равно как и законы мироздания... А гипотезы, к примеру, о Большом взрыве, якобы породившем окружающий нас мир, или о том, что параллельно с нашей Вселенной может существовать множество других, так и останутся недоказанными предположениями.

Несомненно, объяснения есть всему, - говорит лорд Рис, - но нет таких гениев, которые смогли бы их понять. Человеческий ­разум ограничен. И он достиг своего предела.
По мнению астрофизика, мы столь же далеки от понимания микроструктуры вакуума, сколь и рыбы в аквариуме, которым абсолютно невдомек, как устроена среда, в которой они живут.

У меня, например, есть основание подозревать, что у пространства ячеистая структура, - продолжает лорд Рис. - И каждая его ячейка в триллионы триллионов раз меньше атома. Но доказать или опровергнуть это или понять, как такая конструкция работает, мы не можем.

Задача слишком сложная, запредельная для человеческого разума. Как теория относительности Эйнштейна для мартышки.

В итоге лорд заключает: мол, верю, что Единая теория, объясняющая устройство мироздания, в принципе существует. Но, чтобы создать ее, никакого человеческого ума не хватит. Более того, все претенденты на подобное авторство наверняка ошибутся.

Одним из основных вопросов, которые не выходят из сознания человека, всегда был и является вопрос: «как появилась Вселенная?». Конечно же, однозначного ответа на данный вопрос нет, и вряд ли будет получен в скором времени, однако наука работает в этом направлении и формирует некую теоретическую модель зарождения нашей Вселенной. Прежде всего следует рассмотреть основные свойства Вселенной, которые должна описываться в рамках космологической модели:

• Модель должна учитывать наблюдаемые расстояния между объектами, а также скорость и направление их движения. Подобные расчеты основываются на законе Хаббла: cz = H 0 D , где z – красное смещение объекта, D – расстояния до этого объекта, c – скорость света.
• Возраст Вселенной в модели должен превышать возраст самых старых в мире объектов.
• Модель должна учитывать первоначальное обилие элементов.
• Модель должна учитывать наблюдаемую .
• Модель должна учитывать наблюдаемый реликтовый фон.

Рассмотрим кратко общепризнанную теорию возникновения и ранней эволюции Вселенной, которая поддерживается большинством ученых. Сегодня под теорией Большого взрыва подразумевают комбинацию модели горячей Вселенной с Большим взрывом. И хотя данные концепции сперва существовали независимо друг от друга, в результате их объединение удалось объяснить первоначальный химический состав Вселенной, а также наличие реликтового излучения.

Согласно данной теории, Вселенная возникла около 13,77 млрд лет назад из некоторого плотного разогретого объекта — , плохо поддающееся описанию в рамках современной физики. Проблема космологической сингулярности, помимо всего прочего, в том, что при ее описании большинство физических величин, вроде плотности и температуры, стремятся к бесконечности. При этом, известно, что при бесконечной плотности (мера хаоса) должна устремляться к нулю, что никак не совмещается с бесконечной температурой.

• • Первые 10 -43 секунды после Большого Взрыва называют этапом квантового хаоса. Природа мироздания на этом этапе существования не поддается описанию в рамках известной нам физики. Происходит распад непрерывного единого пространства-времени на кванты.

• Планковский момент – момент окончания квантового хаоса, который выпадает на 10 -43 секунду. В этот момент параметры Вселенной равнялись , вроде планковской температуры (около 10 32 К). В момент планковской эпохи все четыре фундаментальные взаимодействия (слабое, сильное, электромагнитное и гравитационное) являлись объединенными в некое одно взаимодействие. Рассматривать планковский момент как некоторый продолжительный период – не представляется возможным, так как с параметрами меньше планковских современная физика не работает.
• Стадия . Следующей стадией истории Вселенной стала инфляционная стадия. В первый момент инфляции от единого суперсимметричного поля (ранее включающего поля фундаментальных взаимодействий) отделилось гравитационное взаимодействие. В этот период вещество обладает отрицательным давлением, что вызывает экспоненциальный рост кинетической энергии Вселенной. Проще говоря, в данный период Вселенная стала очень быстро раздуваться, а ближе концу энергия физических полей переходит в энергию обычных частиц. В конце данной стадии значительно повышается температура вещества и излучения. Вместе с окончанием стадии инфляции выделяется и сильное взаимодействие. Также в этот момент возникает .
• Стадия радиационного доминирования. Следующая стадия развития Вселенной, которая включает несколько этапов. На этой стадии температура Вселенной начинает понижаться, образуются кварки, затем адроны и лептоны. В эпоху нуклеосинтеза происходит образование начальных химических элементов, синтезируется гелий. Однако, излучение все еще преобладает над веществом.
• Эпоха доминирования вещества. Спустя 10 000 лет энергия вещества постепенно превосходит энергию излучения и происходит их разделения. Вещество начинает доминировать над излучением, возникает реликтовый фон. Также разделение вещества с излучением значительно усилило изначальные неоднородности в распределении вещества, в результате чего начали образовываться галактики и сверхгалактики. Законны Вселенной пришли к тому виду, в котором мы наблюдаем их сегодня.

Вышеописанная картина сложена из нескольких основополагающих теорий и дает общие представление о формировании Вселенной на ранних этапах ее существования.

Откуда появилась Вселенная?

Если Вселенная возникла из космологической сингулярности, то откуда взялась сама сингулярность? На данный вопрос дать точный ответ, пока, невозможно. Рассмотрим некоторые космологические модели, затрагивающие «рождение Вселенной».

Циклические модели

Данные модели строятся на утверждении, что Вселенная существовала всегда и со временем лишь меняется ее состояние, переходя от расширения к сжатию – и обратно.

• Модель Стейнхардта-Турока. Данная модель строится на теории струн (М-теории), так как использует такой объект как «брана». Согласно этой модели видимая Вселенная располагается внутри 3-бране, которая периодически, раз в несколько триллионов лет, сталкивается с другой 3-браной, что вызывает подобие Большого Взрыва. Далее наша 3-брана начинает отдаляться от другой и расширяться. В какой-то момент доля темной энергии получает первенство и скорость расширения 3-браны растет. Колоссальное расширение рассеивает вещество и излучение настолько, что мир становится почти однородным и пустым. В конце концов происходит повторное столкновение 3-бран, в результате чего наша возвращается к начальной фазе своего цикла, вновь зарождая нашу «Вселенную».

• Теория Лориса Баума и Пола Фрэмптона также гласит о цикличности Вселенной. Согласно их теории последняя после Большого Взрыва будет расширяться за счет темной энергии до тех пор, пока не приблизится к моменту «распада» самого пространства-времени – Большой Разрыв. Как известно, в «замкнутой системе энтропия не убывает» (второе начало термодинамики). Из этого утверждения следует, что Вселенная не может вернуться к исходному состоянию, так как во время такого процесса энтропия должна убывать. Однако эта проблема решается рамках данной теории. Согласно теории Баума и Фрэмптона за миг до Большого Разрыва Вселенная распадается на множество «лоскутов», каждый из которых обладает довольно малым значением энтропии. Испытывая ряд фазовых переходов, данные «лоскуты» бывшей Вселенной порождают материю и развиваются аналогично первоначальной Вселенной. Эти новые миры не взаимодействуют друг с другом, так как разлетаются со скоростью больше скорости света. Таким образом, ученые избежали и космологической сингулярности, с которой начинается рождение Вселенной согласно большинству космологических теорий. То есть в момент конца своего цикла Вселенная распадается на множество других невзаимодействующих миров, которые станут новыми вселенными.
• Конформная циклическая космология – циклическая модель Роджера Пенроуза и Ваагна Гурзадяна. Согласно данной модели Вселенная способна перейти в новый цикл, не нарушая второе начало термодинамики. Данная теория опирается на предположение, что черные дыры уничтожают поглощенную информацию, что неким образом «законно» понижает энтропию Вселенной. Тогда каждый такой цикл существования Вселенной начинается с подобия Большого Взрыва и заканчивается сингулярностью.

Другие модели возникновения Вселенной

Среди других гипотез, объясняющих появление видимой Вселенной наиболее популярны две следующие:

• Хаотическая теория инфляции — теория Андрея Линде. Согласно данной теории существует некоторое скалярное поле, которое неоднородно во всем своем объеме. То есть в различных областях вселенной скалярное поле имеет разное значение. Тогда в областях, где поле слабое – ничего не происходит, в то время как области с сильных полем начинают расширяться (инфляция) за счет его энергии, образуя при этом новые вселенные. Такой сценарий подразумевает существование множества миров, возникших неодновременно и имеющих свой набор элементарных частиц, а, следовательно, и законов природы.
• Теория Ли Смолина – предполагает, что Большой Взрыв не является началом существования Вселенной, а – лишь фазовым переходом между двумя ее состояниями. Так как до Большого Взрыва Вселенная существовала в форме космологической сингулярности, близкой по своей природе к сингулярности черной дыры, Смолин предполагает, что Вселенная могла возникнуть из черной дыры.

Итоги

Несмотря на то, что циклические и другие модели отвечают на ряд вопросов, ответы на которые не может дать теория Большого Взрыва, в том числе проблема космологической сингулярности. Все же в комплекте с инфляционной теорией Большой Взрыв более цельно объясняет возникновение Вселенной, а также сходится с множеством наблюдений.

Сегодня исследователи продолжают интенсивно изучать возможные сценарии зарождения Вселенной, однако, дать неопровержимый ответ на вопрос «Как появилась Вселенная?» — вряд ли удастся в ближайшем будущем. На это есть две причины: прямое доказательство космологических теорий практически невозможно, лишь косвенное; даже теоретически нет возможности получить точную информацию о мире до момента Большого Взрыва. По этим двум причинам ученым остается лишь выдвигать гипотезы и строить космологические модели, которые максимально верно будут описывать природу наблюдаемой нами Вселенной.