Рубрика «Вселенная» - 15

Почему недостаточно сказать «да будет свет».

Наблюдайте красоту жизни. Смотрите на звёзды и на то, как вы бежите вместе с ними.
— Марк Аврелий

Представьте себе знакомое вам ночное небо. Вдалеке от городов в безлунную ночь, в самых тёмных из виденных вами мест. Будто вы ложитесь на траву, и смотрите на небеса. Вы смотрите вверх, воздух прохладен, и небеса чисты: никаких туч не видно.

Что вы увидите?

Невидимы ли первые звёзды Вселенной? - 1

Планеты, звёзды, яркие и тусклые, и даже Млечный путь. Но, возможно, самое удивительное в ночном небе, это не присутствие нескольких разбросанных огоньков, но то, что почти в любом направлении небо тёмное.

Если задуматься об этом, то в происходящем довольно мало смысла.
Читать полностью »

Я космолог, и после моих лекций чаще всего я слышу такие вопросы: Что находится за пределами Вселенной? Во что расширяется наша Вселенная? Будет ли она расширяться вечно? Это естественные вопросы. Но существует более глубокий вопрос. На самом деле мы хотим знать следующее: есть ли границы нашего знания? Есть ли границы науки?

Ответ, конечно же – мы заранее не знаем. Мы не узнаем, существуют ли границы познания, если только не попробуем преодолеть их. Пока что их признаков не наблюдается. Встречаются препятствия, но все они носят характер временных. Некоторые говорят мне: «Мы никогда не узнаем, как началась Вселенная. Мы никогда не узнаем, что было до Большого взрыва». Эти утверждения демонстрируют примечательное самомнение по поводу того, что мы заранее можем знать список всего, что мы не сможем узнать. Это не только необоснованно, но и не подтверждается всей историей науки, не встретившей пока таких ограничений. В случае космологии наше знание увеличилось так, как никто не мог предполагать 50 лет назад.

Что ещё мы в принципе можем узнать о Вселенной? - 1
Мы не можем увидеть бесконечность, наше поле зрения ограничено 45,3 миллиарда световых лет. Но это не мешает нам понимать законы природы.
Читать полностью »

Мост из ниоткуда: можно ли получить что-либо из ничего? - 1

«Вопрос бытия – темнейший во всей философии». Так заключил Уильям Джеймс, размышляя над самой основной из загадок: как что-то возникло из ничего? Этот вопрос выводит из себя, решил Джеймс, поскольку требует объяснения, отрицая саму возможность его наличия. «Для перехода из ничего в бытие не существует логического моста», писал он.

В науке объяснения строятся на причинах и следствиях. Но если ничто на самом деле ничто, у него нет возможности стать причиной. Дело не в том, что мы не можем найти правильного объяснения – просто перед лицом «ничто» объяснение не работает.

Этот отказ бьёт по больному месту. Мы существа, любящие повествования. Наши простейшие понятия приходят через истории, а как нечто появилось из ничего – это самая главная история, доисторическая повесть, более фундаментальная, чем «путешествие героя» или «парень встречает девушку». Но эта история подрывает суть истории. Эта повесть соткана из самоуничтожения и парадокса.
Читать полностью »

Реликтовое излучение, часть 2: улики «Большого взрыва» - 1

В первой части мы беседовали о небольших флюктуациях температуры в космическом микроволновом фоновом излучении (КМФИ). Сейчас мы переключимся на другой компонент КМФИ, примерно в 100 раз меньший, чем температурный сигнал: поляризацию. И хотя мы с вами обсуждаем концепции, слабо связанные с нашим ежедневным опытом, необходимо помнить, что остаточное излучение Большого взрыва, по сути, всего лишь свет. А свет – это электромагнитная волна, колеблющийся набор электрических полей (Е) и магнитных полей (В), распространяющихся со скоростью света.
Читать полностью »

Если забрать из чего-либо всю энергию, можно достичь абсолютного нуля, самой холодной температуры. Но можно ли достичь самой высокой?

Ничто не теряется, всё только преобразовывается.
— Михаэль Энде

В конце каждой недели мы выбираем из присланных вопросов один для ответа на него. На этой неделе честь отходит к школьному учителю Камерону Питерсу, который спрашивает:

Я учу наукам 8-й класс и мои школьники проходят понятие температуры. В частности мы рассматривали концепцию абсолютного нуля, что это значит и как это связано с движением атомов. Мои ученики хотят знать, существует ли максимальная достижимая в природе температура, или же верхнего ограничения не существует.

Начнём с тех позиций, которые должны быть известны восьмикласснику, и будем постепенно повышать градус.

Читать полностью »

Как космическое микроволновое фоновое излучение – остаточное свечение Большого взрыва – продолжает проливать свет на рождение нашей Вселенной

Реликтовое излучение, часть 1: улики «Большого взрыва» - 1

Анонс результатов работы BICEP2, показавший первое свидетельство того, что гравитационные волны могли появиться в ранней Вселенной, подогрел интерес к космологии у учёных и всех остальных. Гравитационные волны могут поляризовать КМФИ, остаточное свечение Большого взрыва, определённым образом, и именно поляризационный сигнал был обнаружен BICEP2, расположенным на Южном полюсе. Но самые последние данные поступили с телескопа Планка, и судя по ним, большая часть результатов BICEP2 может быть объяснена не гравитационными волнами, но близлежащей пылью, закрывающей наблюдаемое нами КМФИ.

Нам нужно ждать получения дополнительных данных, как от совместной работы BICEP2 и Планка, так и от других экспериментов, чтобы определить, какую долю в отнесённых на счёт гравитационных волн данных заняла космическая пыль. Ясно одно: научные блоги и новостные сайты будут следить за новыми открытиями. Этот текст – попытка помочь авторам будущих статей о новых исследованиях в КМФИ-космологии войти в контекст, начиная с основ КМФИ, как оно сформировалось и что оно может нам рассказать. Основной темой статьи будет интенсивность КМФИ (мы называем её температурой), а в следующей статье я подробнее поговорю о поляризации.
Читать полностью »

Физика на пределе Вселенной - 1

В области космологии интересные вопросы обычно хорошо освещаются в научных работах. Раскрытие тайн тёмной энергии, источника ускоряющегося расширения Вселенной – одна из крупнейших загадок современной науки. Тёмная материя, частицы, которые могут объяснить большое количество наблюдаемых странностей Вселенной, пока никак не даётся учёным, ищущим прямые доказательства её существования. Физика чёрных дыр, с её парадоксами искривления пространства и времени и недавним вниманием благодаря блокбастеру Interstellar всегда готова вызвать восхищённые возгласы.

Все эти области исследований активно разрабатываются космологическим сообществом, а не только являются концепциями, привлекающими внимание людей, не относящихся к учёным. Но если вы посетите университет, где работают космологи, или конференцию по космологии, вы услышите доклады по другим интересным областям нашей науки, расширяющим научное знание, от теорий инфляции до обнаружения гравитационных волн и прочих. В научно-популярной литературе им уделяется сравнительно мало внимания, если сравнивать с «большой тройкой»: тёмная материя, тёмная энергия и физика чёрных дыр. Я хотела бы описать две области, входящие в космологию, и заслуживающие такого же внимания: понимание природы космических лучей сверхвысоких энергий и разметка Вселенной времён тёмных веков.
Читать полностью »

После КМФИ и до того, как появились первые звёзды, смотреть во Вселенной было не на что. Или всё-таки нет?

Если во Вселенной не было света, а, следовательно, и существ с глазами, мы не узнаем, была ли она тёмной. Темнота в этом случае не имеет смысла.
Клайв Стейплз Льюис

На прошлой неделе мы ответили на вопрос о местонахождении космического микроволнового фонового излучения (КМФИ). Вкратце, оно «везде одновременно, но испущено оно было в момент, когда Вселенной было 380 000 лет». На этой неделе я выбрал вопрос Стива Лимпуса, открывающий новый шаг в этой же теме:

Пожалуйста, расскажите нам о времени сразу после КМФИ — о загадочных «тёмных веках». Мне было хотелось узнать, как гравитация влияла на расширяющуюся Вселенную во времена после инфляции и нарушении термального равновесия частиц [decoupling]. А также хотелось бы узнать о первых звёздах и формировании галактик и сверхмассивных чёрных дыр.

В начале и в настоящее время существует изобилие света с высокими энергиями: света, видимого нашими глазами. Но были времена — тёмные времена — когда света не было.

Спросите Итана №89: Тёмные века Вселенной - 1
Читать полностью »

Это самый старый и самый удалённый от нас свет. Но где конкретно он находится?

Сказано было, чтобы мы позволили нашему свету просто светить, и тогда нам не нужно будет рассказывать всем о том, что он светит. Маяки не стреляют из пушек, дабы привлечь внимание к их свету – они просто светят.
Дуайт Л. Муди

Если взглянуть на удалённые части Вселенной, вы будете смотреть в прошлое, из-за того, что скорость света конечна, хотя и очень велика. Так что, посмотрев на самый дальний объект из видимых, на самый первый свет, воспринимаемый нашим оборудованием, мы должны чего-то достичь. В случае с нашей Вселенной, насколько мы знаем, это будет остаточное свечение Большого взрыва: космическое микроволновое фоновое излучение. Все вы отправили большое количество вопросов, и на этой неделе я решил ответить на вопрос Дэвида Инглиша:

Мы видим популярное изображение КМФИ в виде глобуса. Оно нас окружает. Как я понимаю, что КМФИ – это самое раннее изображение Вселенной. Поскольку мы смотрим в прошлое, когда наблюдаем удалённые объекты, то КМФИ по логике должно быть самым дальним из всех. Это значит, что КМФИ находится в конце Вселенной, но это ведь не так. Пространство бесконечно, насколько мы знаем, и его грань мы не видим. Так где же это КМФИ, если не у конца Вселенной?

Начнём с самого Большого взрыва, чтобы затем прийти к КМФИ.

Спросите Итана №88: где находится космическое микроволновое фоновое излучение? - 1
Читать полностью »

Могут ли незажёгшиеся звёзды или звёздные останки вновь зажечь свет во Вселенной?

Один небольшой огонёк создаёт пространство, в котором не может существовать тьма. Свет изгоняет тьму. И как бы она не пыталась, тьма не может покорить свет.
— Дональд Л. Хикс

И хотя кажется неизбежным, что тьма, в конце концов, выиграет, когда последний фотон света покинет поле зрения, этот момент настанет гораздо позже, чем кто-либо ожидает. Среди присланных вами вопросов выделяется следующий, заданный Эндрю Доддсом:

Я обратил внимание на одну звёздную систему – Люман 16 – состоящую из двух коричневых карликов. Мне интересно – возможно ли, что такие системы объединятся друг с другом после падения по спирали, и сформируют красного карлика? И если да, значит ли это, что у нас будут звёзды даже через много триллионов лет?

Сегодня легко смотреть на Вселенную, особенно со всем доступным нам оборудованием, и заключать, что нашему взору предстаёт почти неограниченный запас материала. И чем дольше мы смотрим, тем больше видим!

Спросите Итана №86: последний свет во Вселенной - 1
Читать полностью »


https://ajax.googleapis.com/ajax/libs/jquery/3.4.1/jquery.min.js