Контент опубликован пользователем сайта

Говорят, что...

Есть ли жизнь на бране?

25
Есть ли жизнь на бране?

Вдохновившись постами aniase, решила разместить статью про одну из самых интересных теорий о происхождении и устройстве Вселенной. Приятного чтения!

Похоже, из всего многомерного мира человечеству доступно немногое, но зато самое интересное — брана. До выхода в следующее измерение осталось повысить точность измерений.

Сколько измерений имеет наш мир? «Три, — уверенно ответите вы, — длина, ширина и высота». Почти правильно, если добавить еще и время, которое выполняет роль четвертого измерения. Впрочем, в отличие от нас физики давно уже живут в гораздо более затейливом мире, где измерений 10 или 11, а то и все 26.

Интересно, что первыми заговорили о мире с большим числом измерений вовсе не писатели-фантасты, а физики. Все дело в том, что Эйнштейн, создавая свою теорию гравитации, поступил дальновидно, как и подобает великому уму: в его знаменитых уравнениях общей теории относительности нет никаких ограничений на число измерений — их может быть сколько угодно. Если не давать волю фантазии и подставить, например, три пространственных измерения, а в качестве четвертого — время, получится закон тяготения Ньютона.

В начале 20х годов XX века два теоретика Калуца и Клейн предположили, что мир имеет пять измерений и нашли решения уравнений Эйнштейна для пятимерного пространства. Результат был забавный, но исключительно теоретический: получилось, что мы ощущаем наш обычный мир как четырехмерный, так как пятое измерение настолько мало (как говорят математики, «свернуто»), что его попросту нельзя заметить ни в каких экспериментах. И поскольку никакого практического интереса эти изыскания не имели, они были благополучно забыты на несколько десятилетий.

Вопрос о дополнительных измерениях снова возник в начале 80-х годов прошлого века — с появлением в физике современных струнных теорий.

Странный струнный мир

Теперь стоит подробнее рассказать о том, что же такое «струны». Если раньше элементарными считались точечные объекты- элементарные частицы, то теперь в качестве кирпичиков мироздания рассматриваются струны. У элементарных частиц нет никакой внутренней структуры, а у струны — одно внутреннее измерение. На первый взгляд все просто. Представьте себе колечко, это замкнутая струна, или нитку — это разомкнутая струна. Струны могут вибрировать с разной частотой, создавая поля. Замкнутые струны отвечают за создание массы, то есть гравитационного поля, а разомкнутые — за электромагнитные взаимодействия. А дальше требуются хитроумные математические преобразования, чтобы из этих колечек и ниточек получить законы, описывающие наш реальный мир, — силу притяжения, электромагнитные поля и все остальное.

Казалось бы, кирпичики мироздания должны становиться все проще и проще, как это происходило раньше — от атомов к протонам и электронам. Со струнами все не совсем так. Так, в новой Мтеории, или теории мембран, появившейся в 1995 году, элементарный кирпичик — уже двумерное образование, поверхность, образующая, например, тор или цилиндр. И из таких экзотических объектов, напоминающих мыльные пузыри, оказывается, можно склеить нашу Вселенную еще лучше, чем из кварков и электронов.

Надо сказать, что в струнных теориях речь пока идет только о классической эйнштейновской гравитации. Что до квантовой гравитации, то для теоретиков она остается последней преградой на пути объединения всех физических законов, а уж дойдет ли здесь дело до эксперимента, вообще не ясно, потому что по современным представлениям гравитация была квантовой лишь во времена рождения Вселенной и, может быть, остается таковой и по сей день только в черных дырах. Экспериментаторы, в свою очередь, как люди сугубо практические, относятся к новым теориям с осторожностью, ведь превратить струны в реальные наблюдаемые объекты, чтобы сделать какие-нибудь экспериментальные предсказания, — все еще слишком сложная задача. Но несмотря на многочисленные проблемы струнная модель — это на сегодня наиболее удачная попытка объединить все физические законы и создать общую картину мира, где есть место и всяким частицам, и электрическим зарядам, и гравитации.

Дополнительные измерения и закон Ньютона

Кроме необычных элементарных кирпичиков, у струнных теорий есть еще одно интересное свойство. Оказывается, все они основываются на предположении, что окружающее нас пространство-время имеет больше четырех измерений. На сегодняшний день основных вариантов три: десять измерений — в теории суперструн, 11 — в М-теории и 26 — в так называемой теории бозонных струн.

И тут возникает закономерный вопрос: если принять, что эти модели ближе всего к реальности и мир действительно такой многомерный, то почему же мы эти измерения не видим и не чувствуем? Если измерений всего четыре (три пространственных плюс время), то сила притяжения, согласно закону Ньютона, убывает обратно пропорционально квадрату расстояния. А если измерений больше? Тогда закон притяжения будет уже другим и это станет заметно в эксперименте. На обычных расстояниях в метры, километры или миллиарды километров, как в нашей Солнечной системе, закон Ньютона отлично выполняется и нет никаких признаков лишних измерений, кроме разве что случаев, когда вещи в нашем доме исчезают неизвестно куда. Но пока мы в других измерениях ищем оправдание своей рассеянности, физики вполне серьезно рассматривают вопрос о том, как состыковать наш трехмерный опыт с многомерной действительностью остального мира.

Мир на бране

Поначалу считалось, что есть только одно объяснение незаметности дополнительных измерений: их чрезвычайно малые размеры — порядка 10−33 см. Для сравнения, размер ядра атома водорода составляет примерно 10−13 см. При таких невообразимо мелких масштабах нет никаких надежд на экспериментальную проверку, и потому все разговоры о многомерности до недавнего времени интересовали только самих теоретиков.

Теперь у нас все-таки появились некоторые основания для оптимизма. Было найдено новое решение — модель мира на бране («braneworld»). Слово «брана», как вы уже догадались, — это почти «мембрана». Только мембрана — это двумерная поверхность (например, пленка мыльного пузыря), а брана, или трибрана, может быть трехмерной поверхностью в многомерном пространстве, на которой и находится наш трехмерный мир. Оказалось, что такую конструкцию вполне можно математически описать в рамках теории струн или мембран. При этом вокруг браны простираются другие измерения, которые могут иметь большие и даже бесконечные размеры. А если они не так уж малы, то, по-видимому, должны как-то себя проявлять. Но почему же мы их все-таки не замечаем?

Предполагается, что все частицы и поля как бы привязаны к нашей бране (физики говорят, «локализованы»), а значит, мы не можем «прощупать» другие измерения, поскольку туда просто-напросто почти ничего не проникает. По-видимому, слабее всего связаны с браной гравитоны — гипотетические частицы, переносящие гравитационное взаимодействие. Поэтому если и есть какие-то надежды на то, чтобы заметить дополнительные измерения, то связаны они в первую очередь с исследованиями гравитации. Так загадочные дополнительные измерения и удивительный мир на бране возвращают нас… к закону тяготения Ньютона! Некоторые модели мира на бране предполагают, что нарушение этого классического закона может наступить уже на расстоянии в несколько микрон, а потому проверка закона Ньютона на малых расстояниях — наш шанс заглянуть в пятое, а может, и в десятое измерение.

Проверка закона тяготения

Современный читатель, который всюду слышит про микроны и нанометры, возможно, удивится, узнав, что закон тяготения Ньютона проверен на данный момент только до расстояний порядка 0,2 мм. Но и это потребовало значительных экспериментальных усилий, поскольку гравитационные силы так малы, что их чрезвычайно трудно зарегистрировать. Еще в 1798 году с этой проблемой столкнулся лорд Кавендиш, измеряя силу притяжения на расстоянии примерно 10 см с помощью крутильных весов. Но чтобы проверить закон тяготения на расстоянии всего в тысячу раз меньшем (100 микрон), пришлось повысить точность измерений на целых 12 порядков!

Не удивительно, что прошло двести лет, прежде чем в современных лабораториях удалось поставить такие точные опыты. В одном из последних экспериментов, проведенных в Университете Вашингтона, было использовано довольно сложное устройство, в основе которого та же простая идея крутильных весов. Алюминиевый диск диаметром около пяти сантиметров с десятью отверстиями был подвешен на вольфрамовой проволоке диаметром 20 мкм над медными дисками с таким же числом отверстий. Для экранировки электростатических сил между дисками была натянута фольга из бериллиевой бронзы толщиной 20 микрон. С помощью оптического детектора определялся угол закручивания проволоки при гравитационном взаимодействии дисков, который составлял всего несколько микрорадиан.

Большей точности экспериментаторы надеются достичь с помощью других методик, так называемых высокочастотных. Одна плоская пластинка колеблется с частотой примерно 1 кГц (как на установке в Университете штата Колорадо), а другая, находящаяся над ней, колеблется в ответ под действием сил притяжения. Авторы экспериментов уже сообщают о предварительных результатах, полученных на расстояниях порядка 100 микрон. Пока сенсаций нет. Закон тяготения Ньютона остается непоколебим.

Ждите совета...

Так сколько же измерений у нашего пространства? Теперь нам стоит задуматься, отвечая на этот вопрос, если даже физики, изучающие устройство мира, пока не готовы дать определенный ответ. С одной стороны, грустно ощущать себя плоскими человечками, втиснутыми в рамки какой-то там браны. А с другой стороны, есть и повод для оптимизма: даже если мы одиноки в нашей Вселенной, может так случиться, что разумные существа живут где-то на другой бране и с нетерпением ждут, когда же мы сможем наконец выглянуть из своего трехмерного дома.

Текст взят здесь: popmech.ру

Оставьте свой голос:

555
+

Комментарии 

Войдите, чтобы прокомментировать

Linki
Linki

Почему-то вспомнила новую серию Доктора Кто, где в наш мир пытались пробраться существа из двухмерного мира.)

Linki
Linki

А вообще я безумно жалею, что моих мозгов не хватило на то, чтобы стать физиком. Теория струн, что может быть романтичнее?! Только сингулярность Шварцильда и горизонт событий.

Honey-Princess
Honey-Princess

Linki, эх, а я очень хотела стать физиком именно из-за любви к астрономии. Читала все подряд, что касалось её хоть каким-то боком, в восьмом классе освоила учебник астрономии за 11 кл. Но... на хорошую отметку для поступления в вуз по физике можно было и не рассчитывать, так как она у нас в классе преподавалась раза два в месяц (учитель - директор, ученики стоят в сторонке и ждут). Конечно, надо было пытаться, в конце концов учить самой, нанять репетитора... Теперь жалею,что не сделала этого.

loliruri
loliruri

Honey-Princess, к вам присоединяюсь. Хоть и были пятерки по физике но родители хотели экономиста :D

Honey-Princess
Honey-Princess

loliruri, ого, я тоже экономист)))))

LiaGalahard
LiaGalahard

Linki, интерстеллар не смотрели?

Linki
Linki

LiaGalahard, смотрела конечно)

Atelier
Atelier

Усердно все прочитала, и поняла, что ничего не поняла...Круглая планета с одной жизнью в 100 лет давно уже не катируется?

serayamol
serayamol

Atelier, эх, если бы в сто!

Honey-Princess
Honey-Princess

Atelier, насколько я понимаю, планета как была круглой так и осталась. Речь идет о макро- и микро-мирах.

avosurt
avosurt

спасибо, прочла с интересом... про браны звучит не очень воодушевляюще, но зато поняла теорию этих самых струн)
все в копилочку;)

sorento
sorento

забавно, что теория похожа на двоичный код, только там нолик и единица.

Honey-Princess
Honey-Princess

sorento, мы в Матрице?)

sorento
sorento

Honey-Princess, и судя по тому к каким выводам приходят ученые, мы планктон. В общем-то, да, все сходится. Пойду-ка я покурю.

Honey-Princess
Honey-Princess

sorento, маленький плоский планктон) А вообще, когда задумываешься о размерах хотя бы наблюдаемой Вселенной, то очень сильно ощущаешь, насколько ничтожно мал и уязвим человек...

faina2010
faina2010
Показать комментарий
Lizzee
Lizzee

оооо! первый пост по мою душу за много времени !) прочитала два раза с удовольствием. Глаз радуется, ум тоже)

CocoaBear
CocoaBear

я когда "отходила" от общего наркоза после небольшой операции, ощутила себя "ячейкой", типа мы все такие ячейки какой-то там матрицы ))) гы, потом меня окончательно отпустило, и теперь мне сложно вообразить подобное. Что за мозг у физиков, что они не только могу такое представить, но еще и научно обосновать, чтобы кто-то другой понял ))))

aniase
aniase

CocoaBear, надо же, и мне подобное привиделось, но меня долго не отпускало, дня три была под впечатлением

NataliaMaria
NataliaMaria

Я сегодня начала читать лекции Теслы, а тут такое. Требую продолжения банкета)))

Загрузить еще

Войдите, чтобы прокомментировать

Сейчас на главной

Бен Аффлек извинился перед женщинами за сексуальные домогательства

Бен Аффлек извинился перед женщинами за сексуальные домогательства

Новости 10075 60
"Тина Канделаки, ты ли это": в сети обсуждают идеальный пресс 42-летней журналистки

"Тина Канделаки, ты ли это": в сети обсуждают идеальный пресс 42-летней журналистки

Экстерьер 25803 85
Знакомьтесь, Мария Командная — ведущая жеребьевки чемпионата мира FIFA 2018

Знакомьтесь, Мария Командная — ведущая жеребьевки чемпионата мира FIFA 2018

Новости 4750 41
Эмин Агаларов выпустил первый дуэтный альбом "Прости, моя любовь" и презентовал видеоклип на заглавную песню

Эмин Агаларов выпустил первый дуэтный альбом "Прости, моя любовь" и презентовал видеоклип на заглавную песню

Шоу-бизнес 9111 34
Эмили Ратажковски выпустила коллекцию дерзких купальников и снялась в такой же дерзкой фотосессии

Эмили Ратажковски выпустила коллекцию дерзких купальников и снялась в такой же дерзкой фотосессии

Экстерьер 12343 51
Дженнифер Хадсон рассталась с женихом после 10 лет отношений и требует ограничить его общение с сыном

Дженнифер Хадсон рассталась с женихом после 10 лет отношений и требует ограничить его общение с сыном

Звездные пары 7497 9
Бывшие влюбленные Эмбер Херд и Илон Маск снова проводят время вместе

Бывшие влюбленные Эмбер Херд и Илон Маск снова проводят время вместе

Звездные пары 13293 43
Рената Литвинова, Светлана Хоркина, Ксения Алферова и другие на открытии бутика в ГУМе
Ушел из жизни гитарист группы AC/DC Малькольм Янг
Модная битва: Мелания Трамп против Блейк Лайвли
Не для чужих глаз: Ксения Собчак, Кристина Асмус и другие звезды, которые скрывают лица детей от публики
Серена Уильямс продемонстрировала еще одно свое "свадебное" платье
Подробности венчания Пугачевой и Галкина: новые фото и комментарии из первых уст
Елизавета Боярская впервые опубликовала видео с сыном
Приключения Сары Джессики Паркер в Петербурге: "Сапсан", платье Ulyana Sergeenko и прогулки по городу
Ушел из жизни дизайнер Аззедин Алайя
Второй этап конкурса "Самые стильные в России-2018": casual
Максим Виторган поздравил Ксению Собчак с днем рождения сына: "Спасибо тебе от нас обоих"
Белла Хадид, Алессандра Амбросио, Адриана Лима и другие модели прилетели в Шанхай на шоу Victoria's Secret
Модная битва: Виктория Дайнеко против Дарьи Веледеевой
Ляйсан Утяшева и Павел Воля с детьми открыли горнолыжный сезон в Австрии: фото с семейного отдыха пары
Обнаженная Хайди Клум загорает на пляже и делится фотографиями в соцсети
Модели Лаис Рибейро и Жозефин Скривер поделились бьюти-секретами подготовки к шоу Victoria’s Secret
Последние кадры Меган Маркл со съемочной площадки "Форс-мажоров": дублерша актрисы опубликовала фото с ней
Выступление Кэти Перри на шоу Victoria’s Secret отменено из-за платья с подсолнухами