Новая теория среды вселенной. Предложена новая теория эволюции вселенной. Космология и ее предмет

Представляем вам абсолютно новый взгляд на происхождение Вселенной разработанный группой физиков теоретиков из университета Индианы и представленный Никодимом Поплавским, работником этого университета.
Каждая черная дыра содержит новую Вселенную, наша не исключение, она тоже существует внутри черной дыры. Подобное утверждение может показаться странным, но именно это предположение наилучшим образом объясняет рождение Вселенной и течение всех процессов, которые мы наблюдаем сегодня.
Стандартная теория Большого взрыва не в состоянии ответить на многие вопросы. Она предполагает, что Вселенная зародилась, как «сингулярность» бесконечно малой точки содержащей бесконечно высокую концентрацию вещества расширяющую свой размер до состояния наблюдаемого нами сегодня. Теория инфляции, супер – быстрого расширения пространства, конечно отвечает на многие вопросы, такие как, почему именно не большие куски концентрированной материи на ранней стадии развития Вселенной объединялись в крупные небесные тела: галактики и скопления галактик. Но многие вопросы остаются без ответа. Например: что началось после Большого взрыва? Что послужило причиной Большого взрыва? Что является источником таинственной темной энергии, которая поступает из за границ Вселенной?
Теория о нахождении нашей Вселенной целиком внутри черной дыры дает ответы на эти и многие другие вопросы. Она исключает понятия физически невозможных особенностей нашей Вселенной. И она опирается на две центральные теории физики.
Во - первых, это общая теория относительности, современная теория гравитации. Она описывает Вселенную больших масштабов. Любое событие во Вселенной рассматривается, как точка в пространстве, и времени, и пространства – времени. Массивные объекты, такие как Солнце, искажают или создают «кривые» пространства – времени, сравнимые с шаром для боулинга лежащем на подвешенном холсте. Гравитационная вмятина от Солнца изменяет движение Земли и других планет, вращающихся вокруг него. Притяжение планет Солнцем предстает перед нами, как сила тяжести.
Второй закон квантовой механики, на который опирается новая теория, описывает Вселенную в самых малых масштабах, таких как атом и другие элементарные частицы.
В настоящее время физики стремятся объединить квантовую механику и общую теорию относительности в единую теорию «квантовой гравитации», что бы адекватно описывать важнейшие явления природы, в том числе поведение субатомных частиц в черных дырах.
В 1960-х годах, адаптацию общей теории относительности, учитывая эффекты от квантовой механики, назвали теорией гравитации Энштейна – Картона – Sciama – Kibble. Она не только обеспечивает новый шаг на пути к пониманию квантовой гравитации, но и создает альтернативную картину мира. Это изменение общей теории относительности включает в себя важное квантовое свойство матери известное, как СПИНОМ.
Мельчайшие частицы, такие как атомы и электроны обладают СПИНОМом, или внутренним угловым моментом аналогичным вращению фигуриста на льду. В этой картине СПИНОМ частиц взаимодействует с пространством – временем и снабжает его свойством называемым «торсионным». Что бы понять подобное скручивание, представьте себе пространство не как двумерный холст, а как гибкий одномерный стержень. Изгиб стержня соответствует пространственно – временному скручиванию. Если стержень тонкий, вы можете его скрутить, но трудно увидеть витой он или нет.
Скручивание пространства должно быть заметно, а точнее, весьма значительным на ранней стадии зарождения Вселенной или же в черной дыре. В этих экстремальных условиях скручивание пространства – времени должно проявить себя, как сила отталкивания или сила тяжести для ближайших от искривления пространства - времени объектов.
Как и в стандартной версии общей теории относительности, очень массивные звезды в конечном итоге попадают в черные дыры: области пространства, из которых ничего, даже свет не способно вырваться.
Вот какую роль в начальный момент зарождения вселенной может играть процесс скручивания:
Первоначально гравитационные притяжения искривленного пространства позволят превратить скручивание в силу отталкивания, ведущую к исчезновению вещества в меньших областях пространства. Но затем процесс скручивания становиться очень сильным превращаясь в точку бесконечной плотности, достигая состояния чрезвычайно большой, но конечной плотности. Так как энергия способна преобразовываться в массу, очень высокая гравитационная энергия, в этом чрезвычайно плотном состоянии может вызвать интенсивное рождение частиц, что значительно увеличивает массу внутри черной дыры.
Растущее число частиц с СПИНОМом приведет к более высокому уровню пространственно – временного скручивания. Отталкивающий момент скручивания может остановить развал материи и создать эффект «большого отскока» напоминающий вылетающий из воды утопленный до этого мячик, что приведет к процессу расширяющейся Вселенной. В результате этого мы наблюдаем соответствующие этому явлению процессы распределения массы, формы и геометрию вселенной.
В свою очередь, торсионный механизм предлагает удивительный сценарий, исходя из которого, каждая черная дыра способна производить внутри себя новую, юную Вселенную.
Таким образом, наша собственная Вселенная может находиться внутри черной дыры находящейся в другой Вселенной.
Так же, как мы не можем видеть то, что происходит внутри черной дыры, любые наблюдатели, в родительской Вселенной, не в состоянии видеть, что происходит в нашем мире.
Движение материи через границу черной дыры, называются «горизонтом событий» и происходит только в одном направлении, обеспечивая направление вектора времени, что мы воспринимаем как движение вперед.
Стрела времени в нашей Вселенной, досталась нам по наследству от родительской Вселенной, через процесс скручивания.
Скручиванием так же можно объяснить наблюдаемый дисбаланс между материей и антиматерией во Вселенной. Наконец процесс скручивания может быть источником темной энергии, таинственной формой энергии, которая пронизывает все наше пространство увеличивая скорость расширения Вселенной. Геометрия скручивания производит «космологическую постоянную», которая распространяется на внешние силы и является самым простым способом объясняющим существование темной энергии. Таким образом, наблюдаемое ускоряющееся расширение Вселенной может оказаться самым сильным свидетельством процесса скручивания.
Скручивание, следовательно, обеспечивает теоретическую основу для сценария, в котором внутри каждой черной дыры существует новая Вселенная. Этот сценарий так же выступает как средство решения нескольких крупных проблем современной теории гравитации и космологии, хотя физикам еще требуется объединить квантовую механику Энштейна – Картона – Sciama – Kibble с квантовой теорией гравитации.
Меж тем, новое понимание космических процессов поднимает другие важные вопросы. Например, что мы знаем о родительской Вселенной и черной дыре, внутри которой находится наша собственная Вселенная? Сколько слоев родительской Вселенной мы имеем? Как можно проверить, что наша Вселенная находится в черной дыре?
Потенциально последние вопросы могут быть исследованы, поскольку все звезды и черные дыры вращаются, наша Вселенная должна была унаследовать ось вращения родительской Вселенной, как «предпочтительное направление».
Недавнее обследование 15 тыс. галактик в одном полушарии вселенной установило, что они являются «левыми», то есть вращаются по часовой стрелке, в то время как в другом полушарии галактики являются «правыми» или вращаются против часовой стрелки. Но это открытие еще требует осмысления. В любом случае сейчас уже понятно: процесс скручивания в геометрии пространства – времени является правильным шагом на пути к успешной теории космологии.

Вселенная, по мнению физиков-теоретиков, зародилась вовсе не в результате Большого Взрыва, а вследствие превращения в черную дыру четырехмерной звезды, что спровоцировало выброс «мусора». Именно этот мусор и стал основой нашего мироздания.

Команда физиков - Раджеш Пурхасан (Razieh Pourhasan), Нииеш Афшорди (Niayesh Afshordi) и Роберт Манн (Robert B. Mann) - выдвинули совершенно новую теорию рождения нашей Вселенной. При всей своей сложности данная теория объясняет многие проблемные моменты в современном представлении Вселенной.

В общепринятой теории появления Вселенной говорится о ключевой роли в этом процессе Большого Взрыва. Данная теория согласуема с наблюдаемой картиной расширения Вселенной. Однако у нее есть некоторые проблемные места. Так, не совсем понятно, например, каким образом сингулярность создала Вселенную с практически одинаковой температурой в различных уголках. Учитывая возраст нашей Вселенной - примерно 13,8 млрд. лет - достижение наблюдаемого температурного равновесия невозможно.

Многие космологи утверждают, что расширение Вселенной должно было происходить быстрее скорости света, но Афшорди отмечает хаотичность Большого Взрыва, поэтому неясно, как мог бы образоваться участок того или иного размера однородный по температуре.

Новая модель возникновения Вселенной объясняет данную загадку. Трехмерная Вселенная плавает в новой модели подобно мембране во Вселенной с четырьмя измерениями. Фактически, Вселенная представляет собой многомерный физический объект с размерностью меньше размерности пространства.

В четырехмерной Вселенной, конечно, четырехмерные звезды, способные проживать жизненный цикл, свойственный трехмерным звездам в нашей Вселенной. Четырехмерные звезды, отличающиеся наибольшей массивностью, взрываясь сверхновыми в конце жизни, будут превращаться в черную дыру.

Четырехмерная дыра обладала бы в свою очередь тем же горизонтом событий, что и трехмерная черная дыра. Горизонтом событий называют границу между внутренней стороной черной дыры и внешней. В трехмерной Вселенной этот горизонт событий представлен в виде двумерной поверхности, тогда как в четырехмерной - в виде трехмерной гиперсферы.

Таким образом, при взрыве четырехмерной звезды из оставшегося материала на горизонте событий формируется трехмерная брана, то есть Вселенная аналогичная нашей. Столь необычная для людского воображения модель может дать ответ на вопрос, почему у Вселенной почти одинаковая температура: породившая трехмерную Вселенную, четырехмерная существовала гораздо дольше 13,8 млрд. лет.

С точки зрения человека, привыкшего представлять Вселенную, как огромное и бесконечное пространство, новую теорию воспринять непросто. Трудно осознать, что наше мироздание, возможно, лишь локальное возмущение, «листок на пруду» древней четырехмерной дыры огромнейших размеров.

Экология познания: Ученые из Саутгемптонского университета в попытках разгадать тайны строения нашей вселенной осуществили значительный прорыв. Одно из последних достижений теоретической физики - это голографический принцип.

Ученые из Саутгемптонского университета в попытках разгадать тайны строения нашей вселенной осуществили значительный прорыв. Одно из последних достижений теоретической физики - это голографический принцип. Согласно ему, наша вселенная рассматривается как голограмма, а мы формулируем законы физики для такой голографической вселенной.

Последние наработки профессора Скендерис и доктора Марко Калдарелли из Университета Саутгемптона, доктора Джоан Кэмпс из Кембриджского университета и доктора Блез Гутеро из Северного института теоретической физики Швеции были опубликованы в журнале Physical Review D и посвящены объединению отрицательно искривленного пространства-времени и плоского пространства-времени. Документ объясняет, как с привлечением нестабильности Грегори-Лафламме, некоторые типы черных дыр разбиваются на более мелкие, если их потревожат - как струйка воды разбивается на капли, когда вы касаетесь ее пальцем. Этот феномен черных дыр ранее был доказан в рамках компьютерного моделирования, а актуальная работа еще глубже описала его теоретическую базу.

Пространством-временем обычно называется попытка описать существование пространства в трех измерениях, где время выступает в качестве четвертого измерения, и все четыре собираются вместе, чтобы образовать континуум или состояние, в котором четыре элемента не могут быть разъединены.

Плоское пространство-время и отрицательное пространство-время описывают среду, в которой Вселенная некомпактна, пространство расширяется бесконечно, постоянно во времени, в любом направлении. Гравитационные силы, вроде тех, что создает звезда, лучше всего описываются плоским пространством-временем. Отрицательно искривленное пространство-время описывает Вселенную, наполненную отрицательной энергией вакуума. Математика голографии лучше всего понимается с привлечением модели отрицательно искривленного пространства-времени.

Профессор Скендерис разработал математическую модель, в которой прослеживаются невероятные сходства плоского пространства-времени и отрицательно искривленного пространства времени, однако последнее сформулировано с отрицательным числом измерений за пределами нашего восприятия.

«Согласно голографии, на фундаментальном уровне у вселенной на одно меньше измерений, к которым мы привыкли в повседневной жизни, и она подчиняется законам, похожим на электромагнетизм», - говорит Скендерис. - «Эта идея созвучна тому, как мы видим обычную голограмму, когда изображение с тремя измерениями отражается на двумерной плоскости, как голограмма на кредитке, а представьте себе всю Вселенную, закодированную таким образом».
«Наши исследования продолжаются, и мы надеемся найти больше связей между плоским пространством-временем, отрицательно искривленным пространством-временем и голографией. Традиционные теории того, как работает наша Вселенной, сводятся к индивидуальному описанию самой ее природы, но каждая из них рушится в какой-то момент. Наша конечная цель - найти новое комбинированное понимание Вселенной, которое будет работать во всех направлениях».
В октябре 2012 года профессор Скендерис вошел в двадцатку самых выдающихся ученых всего мира. За рассмотрение вопроса «Было ли начало у пространства и времени?» он получил премию в 175 000 долларов. Возможно, голографическая модель вселенной позволит узнать, что было до Большого Взрыва? опубликовано

Новые элементарные частицы обнаружить уже не удастся. Также альтернативный сценарий позволяет решить проблему иерархии масс. Исследование опубликовано на сайте arXiv.org.

© Diomedia

Теория получила название Nnaturalness. Она определена на масштабах энергий порядка электрослабого взаимодействия, после разделения электромагнитного и слабого взаимодействий. Это было спустя примерно десять в минус тридцать второй - десять в минус двенадцатой секунд после Большого взрыва. Тогда, по мнению авторов новой концепции, во Вселенной существовала гипотетическая элементарная частица - рехитон (или рехеатон, от английского reheaton), распад которой привел к формированию наблюдаемой сегодня физики.

По мере того как Вселенная становилась более холодной (уменьшалась температура материи и излучения) и плоской (геометрия пространства приближалась к евклидовой), рехитон распался на множество других частиц. Они сформировали почти не взаимодействующие друг с другом группы частиц, практически идентичные по видовому набору, но отличающиеся массой бозона Хиггса, а значит, и собственными массами.

Число таких групп частиц, которые, по мнению ученых, существуют в современной Вселенной, достигает нескольких тысяч триллионов. К одному из таких семейств относятся и описываемая Стандартной моделью (СМ) физика и наблюдаемые в экспериментах на БАКе частицы и взаимодействия. Новая теория позволяет отказаться от суперсимметрии, которую до сих пор пытаются безуспешно найти, и решает проблему иерархии частиц.

В частности, если масса образовавшегося в результате распада рехитона бозона Хиггса мала, то масса остальных частиц будет велика, и наоборот. Именно это решает проблему электрослабой иерархии, связанную с большим разрывом между экспериментально наблюдаемыми массами элементарных частиц и масштабами энергий ранней Вселенной. Например, вопрос о том, почему электрон массой 0,5 мегаэлектронвольта почти в 200 раз легче мюона с теми же квантовыми числами, отпадает сам собой - во Вселенной есть точно такие же наборы частиц, где это различие проявляется не так сильно.

По новой теории, наблюдаемый в экспериментах на БАКе бозон Хиггса - самая легкая частица подобного типа, образовавшаяся в результате распада рехитона. С более тяжелыми бозонами связаны другие группы пока еще не обнаруженных частиц - аналоги открытых сегодня и хорошо изученных лептонов (не участвующих в сильном взаимодействии) и адронов (участвующих в сильном взаимодействии).

Новая теория не отменяет, но делает не столь необходимым введение суперсимметрии, предполагающей удвоение (как минимум) числа известных элементарных частиц за счет наличия суперпартнеров. Например, для фотона - фотино, кварка - скварк, хиггса - хиггсино и так далее. Спин суперпартнеров должен на полуцелое число отличаться от спина исходной частицы.

Математически частица и суперчастица объединяются в одну систему (супермультиплет); все квантовые параметры и массы частиц и их партнеров в точной суперсимметрии совпадают. Считается, что в природе суперсимметрия нарушена, и поэтому масса суперпартнеров значительно превышает массу их частиц. Для обнаружения суперсимметричных частиц и понадобились мощные ускорители вроде БАКа.

Если суперсимметрия или какие-либо новые частицы или взаимодействия и существуют, то, по мнению авторов нового исследования, они могут быть открыты на масштабах десяти тераэлектронвольт. Это почти на границе возможностей БАКа, и если предложенная теория верна, обнаружение там новых частиц крайне маловероятно.

© arXiv.org

Сигнал вблизи 750 гигаэлектронвольт, который мог указывать на распад тяжелой частицы на два гамма-фотона, о чем ученые коллабораций CMS (Compact Muon Solenoid) и ATLAS (A Toroidal LHC ApparatuS), работающих на БАКе, сообщали в декабре 2015 года и марте 2016 года, признан статистическим шумом. После 2012 года, когда стало известно об открытии в ЦЕРНе бозона Хиггса, новых фундаментальных частиц, предсказываемых расширениями СМ, не выявлено.

Канадский и американский ученый иранского происхождения Нима Аркани-Хамед, предложивший новую теорию, в 2012 году получил премию «Фундаментальная физика». Награда была учреждена в том же году российским бизнесменом Юрием Мильнером.

Поэтому возникновение теорий, в которых необходимость в суперсимметрии отпадает, ожидаемо. «Есть много теоретиков, в том числе я, считающих, что сейчас совершенно уникальное время, когда мы решаем важные и системные вопросы, а не касающиеся деталей какой-либо очередной элементарной частицы», - сказал ведущий автор нового исследования, физик из Принстонского университета (США).

Его оптимизм разделяют не все. Так, физик Мэтт Страсслер из Гарвардского университета полагает надуманным математическое обоснование новой теории. Между тем Падди Фокс из Национальной ускорительной лаборатории Энрико Ферми в Батавии (США) считает, что новую теорию удастся проверить в ближайшие десять лет. По его мнению, частицы, образованные в группе с каким-либо тяжелым бозоном Хиггса, должны оставить свои следы на реликтовом излучении - древней микроволновой радиации, предсказываемой теорией Большого взрыва.