Нет сомнения, что с математической точки зрения у нас нет недостатков во всяческих красивых и элегантных математических аппаратах. Но не все они имеют смысл в физической вселенной. На каждую гениальную идею, описывающую то, что мы можем увидеть и измерить, найдётся ещё одна гениальная, которая попытается описать то же самое, но окажется неправильной. Обсуждая на прошлой неделе вопросы, касающиеся альтернатив струнной теории, я нашёл следующее высказывание:

Во-первых, есть большая разница между квантовой гравитацией, решением теории струн и другими альтернативами.

Начнём с нашей дорогой вселенной. Есть общая теория относительности – наша теория гравитации. Она постулирует, что вся система работает несколько хитрее, нежели простое «дальнодействие», которое придумал Ньютон, у которого все массы во всех местах вселенной испускали силы, действующие друг на друга, обратно пропорциональные квадрату расстояния между ними.

Масса, как объяснил Эйнштейн при помощи принципа эквивалентности E = mc² в 1907, есть лишь одна из форм энергии. Эта энергия заворачивает самую ткань пространства-времени, изменяя путь, по которому движутся тела, и изгибая то, что наблюдатель увидел бы как декартовскую решётку. Объекты не ускоряются невидимой силой, а просто путешествуют по пути, искривлённому различными формами энергии, присутствующими во вселенной.

Это гравитация.

«Я просто думаю, что в струнной теории произошло слишком много хороших вещей, чтобы она была совершенно неправильной. Люди не очень хорошо ее понимают, но я просто не верю в гигантский космический замысел, который создал эту невероятную вещь, и чтобы она не имела ничего общего с реальным миром»,
— сказал однажды Эдвард Уиттен.

Физики хотят найти единую теорию, которая описывает всю Вселенную, но для этого им придется решить сложнейшие проблемы в науке. Недавно вышедший фильм «Теория всего» рассказывает историю Стивена Хокинга, который стал всемирно известным физиком вопреки тому, что был прикован к инвалидной коляске с молодости. Фильм в основном про жизнь Хокинга и его отношения с женой, но все же находит немного времени, чтобы объяснить, на чем сделал карьеру Хокинг.

Источник: Naked Science

Бельгийские и французские физики предложили необычный эксперимент: с помощью ядерного реактора они хотят найти нейтроны, попавшие в нашу Вселенную из других миров.

Ученые руководствуются теорией о том, что наш трехмерный мир (трехмерная брана) вложен в многомерное пространство (гиперпространство). Эту теорию впервые выдвинули немецкие физики Теодор Калуца и Оскар Клейн еще в 1920-х годах. Сегодня она включена в современную теорию струн и расширения Стандартной модели с дополнительными измерениями.

Источник: ПостНаука

Общая теория относительности хорошо описывает искривление пространства-времени на больших расстояниях: на расстояниях планетарного масштаба и больше, вплоть до крупномасштабной структуры Вселенной, состоящей из скоплений галактик. Дело в том, что гравитация является самой слабой из фундаментальных сил. Однако, в отличие от всех остальных сил, ее нельзя заэкранировать, как, например, экранируется электрически заряженное тело зарядами противоположного знака. Поэтому, наращивая гравитационный заряд (массу), можно добиться того, что гравитационная сила будет доминировать над любой другой. Именно это и происходит на крупных масштабах.

Итак, на масштабах порядка размера наблюдаемых современной наукой элементарных частиц гравитация является самой слабой силой. Однако если увеличивать энергию элементарной частицы, что отвечает переходу к все более мелким масштабам (пока не достижимым нынешними техническими средствами), то гравитация должна опять начать снова доминировать. Правда, на этих масштабах должна уже работать так называемая квантовая гравитация. Что же это за теория? Основной проблемой общей теории относительности является как раз то, что непонятно, как именно устроена та теория, которая заменяет ее на очень маленьких расстояниях. За неимением технических средств, позволяющих провести независимую экспериментальную проверку, мы можем только строить предположения о верной теории на основе математической строгости, красоты и самосогласованности. Именно это и позволяет делать теория струн.

Брайан Грин — автор мировых бестселлеров "Элегантная Вселенная" и "Ткань космоса" — представляет новую книгу, в которой рассматривается потрясающий вопрос: является ли наша Вселенная единственной? Было время, когда слово "вселенная" означало "все сущее". Абсолютно все. Однако сейчас мы не склонны так думать.

Современные исследования по физике и космологии наталкивают ученых на мысль, что наша Вселенная может быть далеко не единственной в просторах космоса. Идеи о множественности миров подпитываются разносторонними научными исследованиями как на микроуровне субатомных частиц, так и на гигантских масштабах манящего космоса.

Источник: ПостНаука

Когда возникло понятие микрочерной дыры? Как рождаются микрочерные дыры? И как проходят их поиски? Об этом рассказывает доктор физико-математических наук Эдуард Боос.

Об авторе: Эдуард Боос, доктор физико-математических наук, заведующий отделом экспериментальной физики высоких энергий НИИЯФ МГУ.

Источник: ПостНаука

Какая идея легла в основу теории струн? Какими вопросами задались ученые в рамках создания новой теории? И какие у нее перспективы? Об рассказывает Эмиль Ахмедов, доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник Института теоретической и экспериментальной физики имени А. И. Алиханова

Источник: Популярная Механика
Оригинал: MIT Technology Review / Physics ArXiv Blog

Одна из интереснейших концепций современной космологии – «мир на бране». В рамках Теории Струн она описывает наш мир, как существующий на бране. Брану упрощенно можно описать как нечто вроде мембраны, только мембрана – двухмерная поверхность в трехмерном пространстве, как пленка мыльного пузыря, а брана представляет собой трехмерную поверхность в многомерном пространстве). При этом вокруг браны простираются другие измерения, но все частицы и поля словно привязаны к нашей бране, и мы никак не можем «прощупать» другие измерения, поскольку туда просто-напросто почти ничего не проникает.

Одна из идей, существующих в рамках концепции «мира на бране» состоит в том, что наша Вселенная стала результатом столкновения двух других «миров на бране», и череда таких столкновений создает новые миры бесконечно. Этот «эпикроктический сценарий» Большого Взрыва описывает Вселенную, как ту, в которую выделилась энергия после столкновения двух бран в многомерном мире.

Европейцы проявили квантовые эффекты гравитации на субатомном уровне. Учёные сумели произвольно перебрасывать нейтроны между гравитационными квантовыми состояниями, одновременно измеряя параметры этих переходов.

Удивительный эксперимент провели физики-ядерщики из института Лауэ-Ланжевена в Гренобле (Institut Laue-Langevin) и Венского технологического университета (TU Wien). Они получили в реакторе нейтроны и замедлили их до очень малой скорости (всего около пяти метров в секунду). Далее учёные направили эти нейтроны между двумя горизонтальными пластинами, разделёнными зазором в 25 микрометров. При этом верхняя пластина поглощала нейтроны, а нижняя — отражала их.

Увлекательнейшее путешествие по современной физике, которая как никогда ранее близка к пониманию того, как устроена Вселенная. Квантовый мир и теория относительности Эйнштейна, гипотеза Калуцы-Клейна и дополнительные измерения, теория суперструн и браны, Большой взрыв и мульти-вселенные - вот далеко не полный перечень обсуждаемых вопросов.

Используя ясные аналогии, автор переводит сложные идеи современной физики и математики на образы, понятные всем и каждому. Брайан Грин срывает завесу таинства с теории струн, чтобы представить миру 11-мерную Вселенную, в которой ткань пространства рвется и восстанавливается, а вся материя порождена вибрациями микроскопических струн.

Брайан Грин — один из ведущих физиков современности, автор «Элегантной Вселенной» — приглашает нас в очередное удивительное путешествие вглубь мироздания, которое поможет нам взглянуть в совершенно ином ракурсе на окружающую нас действительность.

В книге рассматриваются фундаментальные вопросы, касающиеся классической физики, квантовой механики и космологии. Что есть пространство? Почему время имеет направление? Возможно ли путешествие в прошлое? Какую роль играют симметрия и энтропия в эволюции космоса? Что скрывается за тёмной материей? Может ли Вселенная существовать без пространства и времени?

 Закон сохранения массы, изобретённый Ньютоном, утратил свою актуальность более полувека назад. С появлением квантовой физики стало понятно, что он является только частным и ограниченным случаем закона сохранения энергии и не всегда выполняется. При поступлении энергии в систему масса увеличивается и наоборот. Например, при нагревании утюга его масса увеличивается, а при термоядерных реакциях внутри Солнца масса получившегося гелия меньше, чем масса водорода. В случае с утюгом энергия поглощается, а в случае с Солнцем — выделяется.

Появились новые подтверждения тому, что одна из важнейших констант современной физики меняется со временем – и в разных частях Вселенной по-разному.

Почему Вселенная такова, какова есть? Почему численные соотношения безразмерных констант именно такие, какими мы их знаем? Почему пространство имеет три протяженных измерения? Почему существует именно столько фундаментальных взаимодействий, а не иное количество? Почему, наконец, все в ней так сбалансировано и точно «подогнано» одно под другое? Сегодня популярно считать, что если б что-то было иначе, если б одна из базовых констант была иной, мы просто не могли бы задаваться этими вопросами.