Космология и физика

Аватар пользователя
Valentina
Сообщений: 1399
Зарегистрирован: 15 мар 2010, 11:17

Re: Космология и физика

Сообщение Valentina » 16 окт 2011, 07:32

Источник: http://znaniya-sila.narod.ru/phisics/ph ... tom_02.htm

Элементарные частицы.

Изображение

Элементарными частицами принято называть мельчайшие известные нам частицы материи. Термин «элементарные» в данном случае должен был бы означать «простейшие, далее не делимые». Частицы же, именуемые элементарными, не вполне соответствуют такому определению, и поэтому термин «элементарные» для них в известной мере условен.

Не существует также чёткого критерия, на основании которого известные нам частицы материи следовало бы относить к категории элементарных. Как правило, к ним относятся все мельчайшие частицы материи, за исключением атомных ядер с атомным номером до единицы включительно, то есть т.н. субъядерные микрообъекты.

В начале 30-х годов XX века, когда были известны только электрон, протон и γ-квант, имелись основания называть эти частицы элементарными, ведь тогда казалось, что из них и состоит вся наблюдаемая материя: ядра и атомы веществ, электромагнитное поле.

Открытия мюона (1936 г.), π-мезона (1947 г.), странных частиц (50-е годы XX в.), так называемых резонансов (т.е. нестабильных частиц) (60-е годы XX в.) существенно усложнило картину. Динамика открытий новых частиц впечатляет. Так, в 1972 году общее число известных стабильных и квазистабильных (т.е. достаточно долго живущих) элементарных частиц, включая античастицы, составляло 55, в 1980 — уже 200, в 1983 — около 300, в 1986 это число приближалось к 400, в настоящее время перечень элементарных частиц и их свойств The Book of the Review of Particle Physics (Обзор состояния физики элементарных частиц), регулярно публикуемый международной организацией Particle Data Group, представляет собой собрание нескольких десятков документов общим объемом более 550 страниц! Несмотря на обилие теорий, порой альтернативных и противоречащих друг другу, в настоящее время сложилась общепринятая теория наиболее общих типов элементарных частиц и их взаимодействий, которая называется стандартной моделью. Стандартная модель с большой точностью подтверждается многочисленными экспериментами, а все предсказанные ею элементарные частицы уже найдены. Однако она не является универсальной Теорией Всего Сущего, поскольку не объясняет все фундаментальные явления и типы взаимодействий, например гравитация не учитывается стандартной моделью.

Большинство элементарных частиц нестабильно. Так, время жизни заряженных π-мезонов (читается: Пи-мезон) составляет 2,56·10-8 сек, нейтральных π-мезонов — 1,8·10-6 сек, они постепенно превращаются в более лёгкие элементарные частицы. Таким образом, требование неразложимости элементарных частиц нарушается. В то же время, неверно было бы считать, что они состоят из продуктов своего же распада, кроме того, одна и та же элементарная частица может распадаться на различные элементарные частицы. Термин «элементарная частица» применительно к известным частицам материи потерял свой простой наглядный смысл. Этот термин в определённом смысле повторил историю слова «атом», которое в переводе с греческого означает «неделимый».

Стандартная модель.

Согласно теории стандартной модели существует два основных вида элементарных частиц: фермионы и бозоны. Фермионы являются элементарными «кирпичиками» окружающего нас вещества, а бозоны — переносчиками взаимодействия между «кирпичиками» — фермионами.

Фундаментальные (калибровочные) бозоны Взаимодействие частиц, имеющих электрический заряд, происходит путём обмена квантами электромагнитного поля — фотонами. Фотон электрически нейтрален. Сильное взаимодействие осуществляется за счёт обмена глюонами (g) — электрически нейтральными безмассовыми переносчиками сильного взаимодействия. Глюоны переносят цветовой заряд (смотри ниже). В слабом взаимодействии принимают участие все лептоны и все кварки. Переносчиками слабого взаимодействия являются массивные W- и Z — бозоны. Существуют положительные W+ — бозоны и отрицательные W- — бозоны, являющиеся античастицами по отношению друг к другу. Z — бозон электрически нейтрален.

Фермионы делятся на кварки и лептоны, которые взаимодействуют друг с другом с помощью двух типов взаимодействия: сильного и электрослабого. В слабом взаимодействии принимают участие все лептоны и все кварки. Существуют положительные W+— бозоны и отрицательные W- — бозоны, являющиеся античастицами по отношению друг к другу, Z— бозон электрически нейтрален.
• кварки участвуют также в сильном взаимодействии за счёт обмена одним из типов бозонов, которые называются глюонами, глюоны электрически нейтральны и безмассовы, переносят цветовой заряд (см. далее абзац "кварки");
• лептоны участвуют в электрослабом взаимодействии за счёт обмена другими типами бозонов: W+ — бозона, W- — бозона и Z— бозона.

Следует отметить, что фермионом или бозоном может быть не только элементарная частица, но и ядро атома, в зависимости от нечетности или четности общего числа его протонов и нейтронов соответственно. Совсем недавно физики открыли странное поведение некоторых атомов в необычных условиях, например, сверхохлажденного гелия.

Аватар пользователя
Valentina
Сообщений: 1399
Зарегистрирован: 15 мар 2010, 11:17

Re: Космология и физика

Сообщение Valentina » 16 окт 2011, 07:43

Источник: http://znaniya-sila.narod.ru/phisics/ph ... tom_02.htm
Интересно знать.

В течение целого столетия учёным казалось, что атомы действительно обладают свойством неделимости, так как во всех взаимодействиях между собой они вели себя как неделимые частицы. Однако в конце XIX — начале XX столетия неделимость атома была поставлена под сомнение. В то время были открыты катодное и рентгеновское излучения, радиоактивность. Всё это указывало на сложный состав и общность структуры разных атомов.

В 1911 г. было установлено, что любой атом состоит из ядра и окружающих его электронов. Этот год можно считать годом рождения ядерной физики, главной задачей которой является изучение атомного ядра.

Первые сведения о структуре ядра были получены в 1919 году, когда в составе ядра открыли протоны. Вначале ошибочно предполагали, что в составе ядра кроме протонов имеются ещё и электроны. Ошибка была исправлена в 1932 году, когда в составе ядра открыли нейтроны. Теперь изучение любого вещества независимо от его состояния (твердого, жидкого, газообразного) и конкретного вида в конечном итоге сводится к изучению свойств и взаимодействия трех частиц: протонов, нейтронов и электронов. Любой атом состоит из этих частиц.

Сравнительно недавно в связи с развитием работ по получению управляемой термоядерной реакции физики ввели на равных правах новое, четвертое состояние вещества — плазму.

Плазма состоит не из атомов, а непосредственно из ядер (или ионов) и электронов, не связанных между собой.

Физики и астрономы предполагают также существование ещё одного состояния вещества — чисто нейтронного. И в этих двух случаях всё сводится к свойствам протонов, нейтронов и электронов.

Изучением свойств элементарных частиц занимается специальная наука — физика элементарных частиц, которая раньше была одним из небольших разделов ядерной физики. Сейчас это изучение продвинулось уже настолько далеко и глубоко, что вновь появилась надежда на сокращение числа первичных элементов, из которых построен мир, и не исключено, что этих элементов будет сравнительно немного

Из чего состоит наш мир?

Отвечая на этот вечный вопрос в очень краткой форме, можно сказать, что на сегодняшний день всё многообразие нашего мира представляется в виде сложной иерархии: все тела состоят из молекул, молекулы — из атомов, атомы — из ядра и электронов, ядро — из протонов и нейтронов, протоны и нейтроны — из кварков, а кварки..., пока наверняка неизвестно из чего, но, вероятно, из струн и бран...

Изображение
Теория суперструн

См.: http://ru.wikipedia.org/wiki/Теория_струн
Теория струн
Суперструны
Теория бозонных струн
М-теория
Гетеротическая струна
Полевая теория струн
Голографический принцип

Ква́рк — элементарная частица в квантовой хромодинамике, рассматриваемая как составная часть адронов. Известно 6 разных видов кварков, для различия которых вводится такое понятие как «аромат». Для краткости кваркам присвоены следующие имена: u-кварк, d-кварк, c-кварк, s-кварк, t-кварк, b-кварк. [1]

См.: http://traditio.ru/wiki/Кварк

Изображение
Протон как структура из двух u-кварков и одного d-кварка.

См.:
- Кварковая модель адронов была впервые выдвинута М. Гелл-Манном и, [5] независимо от него, Дж. Цвейгом [6][7] в 1964 году. [8]
- Происхождение слова кварк связано с Гелл-Манном, который взял это слово как напоминающее звук, издаваемый утками. [35] Пытаясь подыскать подходящее слово, Гелл-Манн нашёл его в романе Дж. Джойса «Поминки по Финнегану», где в одном из эпизодов звучит фраза «Three quarks for Muster Mark!» (обычно переводится как «Три кварка для мюстера Марка!»). [36]

Аватар пользователя
Valentina
Сообщений: 1399
Зарегистрирован: 15 мар 2010, 11:17

Re: Космология и физика

Сообщение Valentina » 16 окт 2011, 08:47

Друзья, обратите внимание, какие поэтические названия дали физики элементарным частицам, кваркам - очаровательный, прелестный, странный, истинный. Физики - лирики, что тут скажешь :)

Изображение

Фундаментальные частицы в стандартной модели, включая фермионы как частицы материи, и бозоны, рассматриваемые как переносчики взаимодействий. Шесть кварков выделены фиолетовым цветом. Три столбца таблицы соответствуют трём поколениям фермионов.

См. http://traditio.ru/wiki/Кварк

Аватар пользователя
Valentina
Сообщений: 1399
Зарегистрирован: 15 мар 2010, 11:17

Re: Космология и физика

Сообщение Valentina » 16 окт 2011, 17:18

Предстоящей ночью мимо Земли пролетит «апокалипсическая» комета
16 октября 2011, 16:50

Изображение

Рой обломков, которые трудно увидеть даже в большой телескоп, разминётся с нашей планетой на расстоянии почти 35 миллионов километров около полуночи по московскому времени, передает РИА «Новости». Как говорят астрономы, возможно, им ничего не удастся увидеть в той точке, где должна была оказаться комета, не исключено, что она окончательно исчезла.

Эта комета, открытая российским астрономом Леонидом Елениным в декабре 2010 года, неожиданно обрела громкую славу среди сторонников теорий заговора и проповедников наступления конца света в 2012 году. Они предсказывали, что с ее приближением к Земле наступит глобальная катастрофа. На снимках предсказатели обнаруживали даже космические корабли, которые «прячутся» за кометой

Подробнее: http://news.mail.ru/society/7080305/?frommail=1

Аватар пользователя
Valentina
Сообщений: 1399
Зарегистрирован: 15 мар 2010, 11:17

Re: Космология и физика

Сообщение Valentina » 19 окт 2011, 20:59

Вести.ru: http://rus.delfi.lv/news/forte/science/ ... d=41176963
14 октября 2011, 11:48
Российские ученые открыли новое атмосферное явление.

Изображение

Российский микроспутник "Татьяна" открыл новое атмосферное явление — молнии, бьющие вверх. Неизвестные до сего момента излучения, которые невозможно увидеть невооруженным глазом, непредсказуемы и не зависят от погодных условий, например, от грозы. И пока их воздействие не изучено, они могут представлять опасность для самолетов.

Микроспутник "Татьяна-2" проработал на орбите 4 месяца, но смог передать данные, которые перевернули представления ученых о процессах, происходящих в земной атмосфере.

В начинке "Татьяны-2" были приборы с ультрафиолетовыми фильтрами — разработка ученых МГУ, которая и позволила зафиксировать абсолютно новые явления в небе. Для удобства, их пока называют молниями. Но от обычных — тех, что можно увидеть в грозу, — они отличаются. Принципиально — двумя вещами: это разряды очень высокой энергии, и бьют они не в землю, а вверх, в ионосферу.

"По протяженности обычные молнии километра 2 высотой: между облаком и землей. Новый вид молний — от 40 до 100 километров, и их поперечный размер — мы привыкли, что молния это тонкий шнур, а эти высокочастотные разряды: спрайты, "эльфы" и "голубые струи", — их поперечный размер достигает 100 километров", — сказал один из научных сотрудников НИИЯФ МГУ.

Сенсационность переданных "Татьяной" сведений заключается в том, что вспышки эти появляются не только там, где есть грозовые облака. Формирование мощных разрядов не зависит от погоды.

Второе открытие — молнии облюбовали не всю поверхность Земного шара. Их, к примеру, нет в Сибири, над пустынями и океанами. Зато много над европейской частью России, в Латинской Америке и над Австралией. Много — это сотни разрядов в секунду, вне зависимости от времени суток.

Сполохи то появляются, то на несколько часов исчезают. Неизученные и непредсказуемые атмосферные явления — это плохо, прежде всего, для авиации. Как там дальше будут вести себя молнии, никто сейчас сказать не может. Московские ученые выяснили — некоторые разряды, бьющие вверх, формируются на 10-километровой высоте, освоенной самолетами.

В ближайшие несколько лет российские ученые хотят отправить в космос целый караван спутников, для того чтобы изучить молнии и понять, чего от них ждать в будущем. Ближайший будет выведен на орбиту в начале следующего года.

Аватар пользователя
Valentina
Сообщений: 1399
Зарегистрирован: 15 мар 2010, 11:17

Re: Космология и физика

Сообщение Valentina » 06 ноя 2011, 17:32

Изображение

Аватар пользователя
Valentina
Сообщений: 1399
Зарегистрирован: 15 мар 2010, 11:17

Re: Космология и физика

Сообщение Valentina » 06 ноя 2011, 17:45

Источник: http://expert.ru/russian_reporter/2011/ ... selennaya/
27 октября 2011
Андрей Константинов.

Мюнхенская Вселенная

Изображение

Вячеслав Муханов
Профессор, космолог, руководитель кафедры астрочастиц Мюнхенского университета имени Людвига — Максимилиана. Родился в 1956 году, учился в МФТИ, с 1992-го работал в Цюрихе, с 1997-го — в Мюнхене. Один из создателей инфляционной теории, которую считают самым важным вкладом в теоретическую физику за последние 30 лет. В 1981 году в сотрудничестве с Г. Чибисовым разработал модель возникновения крупномасштабной структуры Вселенной из квантовых флук­туаций. Предсказания этой теории были недавно подтверждены в экспериментах по измерению флуктуаций температуры реликтового излучения. В 2009 году вместе с А. Старобинским получил Tomalla Prize — одну из самых престижных наград в астрофизике, которую вручают за выдающийся вклад в общую теорию относительности и теорию гравитации.


Вячеслав Муханов — один из самых известных ученых, изучающих Вселенную. Два года назад он стал лауреатом Tomalla Prize. Это еще не Нобелевская премия, но уже близко. Последние пятнадцать лет он работает в Мюнхенском университете имени Людвига — Максимилиана, где с ним и встретился наш корреспондент

Вы — один из творцов современной картины Вселенной, то есть знаете о ней чуть ли не больше всех. Вот я и хочу, чтобы вы по порядку рассказали, на что похожа Вселенная как целое, как она выглядит «сверху»?

Вообще-то космология началась лет сто назад, когда установили, что некоторые размазанные пятнышки на фотографиях звездного неба — это отдельные галактики. В 20-х годах Фридман написал две статьи по поводу того, что Вселенная может расширяться, оценил ее возраст — сейчас он известен точно: 13,7 миллиарда лет — и общую массу.
Все эти звезды, которые мы видим на небе, принадлежат нашей Галактике, всего их в ней около 100 миллиардов. Если из одного конца галактики послать свет, он дойдет до другого конца примерно за 100 тысяч лет. А между двумя галактиками свет в среднем летит 3 миллиона лет. Галактик в нашей Вселенной тоже 100 миллиардов — видите, все очень просто.

А откуда мы знаем, что галактик 100 миллиардов, — мы что, видим всю Вселенную?

Мы видим ближайшие галактики, можем измерить между ними расстояние и можем оценить, сколько галактик приходится на какой-то заданный объем. И мы видим самые яркие объекты, близкие к краю Вселенной.

Это вроде края земли?

Речь идет о крае видимой Вселенной, который находится на расстоянии в 13,7 миллиарда световых лет. Сигнал распространяется максимум со скоростью света. Максимальное расстояние, которое мы можем сегодня увидеть, — это скорость света умножить на время существования Вселенной. С каждым годом к нам приходит свет из все более отдаленных областей, и мы можем видеть чуть больше. Проживем вот еще несколько миллиардов лет — увидим еще кучу галактик.

Шарик или лист?

Если представить Вселенную как поверхность воздушного шарика, который кто-то когда-то начал надувать, — мы ведь должны увидеть ее всю, ведь ее площадь конечна, а раздувается она медленнее скорости света…

Нет, Вселенная, скорее всего, однородна и бесконечна, и чтобы увидеть ее всю, вам нужно бесконечное количество времени. Вы лучше вместо шарика представьте бесконечную резиновую плоскость, которая все время растягивается, расстояние между любыми двумя точками на ней увеличивается. Она была бесконечной и в самом начале, но тогда расстояние между разными точками было намного-намного меньше, была гораздо больше плотность энергии и невероятная температура.

А почему мы думаем, что Вселенная бесконечна?

Это уже спекуляция, некая аппроксимация того, что мы знаем сегодня, наиболее естественная гипотеза. «Большая Вселенная», скорей всего, бесконечна и существует бесконечно долго. Если бы мы прожили миллиарды миллиардов лет, мы увидели бы гораздо больший кусок Вселенной, который по строению может сильно отличаться от нашего куска.

Ученые мужи вроде пишут, что в начале времен была сингулярность и весь «резиновый лист» был одной точкой, космическим яйцом и все такое.

Про сингулярность лучше уже не говорить, это понятие устарело. Представьте себе, что все 100 миллиардов галактик вначале помещались в пространстве размером со спичечный коробок. Но это условный коробок, он не был отделен от остального мира, вокруг было все то же бесконечное пространство, в каждом спичечном коробке которого была энергия, достаточная для того, чтобы породить 100 миллиардов галактик. И вся эта бесконечность расширяется, а может, внутри нее все время рождаются новые и новые «шарики» — локальные Вселенные, подобные нашей.

Стоп-стоп, мы ведь уже договорились, что Вселенная была бесконечна с самого начала.

Это ведь область спекуляций. Может быть, она была бесконечна, а может быть, был маленький шарик, который образовался случайно и растянулся до огромных масштабов. Что мы можем сказать точно — так это то, что в результате доминирования темной энергии произошло стремительное раздувание универсума, инфляция, и образовалась та Вселенная, которую мы видим сегодня.

Когда началась инфляция?

Это было очень рано, через ничтожную долю секунды после рождения Вселенной. Инфляция была обусловлена темной энергией, которая потом распалась и образовала обычные частицы: кварки, фотоны, нейтрино — все-все, что мы знаем. Плотность распределения этих частиц была разной, и из-за этого они под действием гравитации стали объединяться в более крупные структуры.

Наблюдения и предсказания

— Я профессор, у меня кафедра — третья часть этажа тут для меня и моих сотрудников, — рассказывает Муханов. — Раньше во всем университете был один профессор теоретической физики, теперь — семь. Потому что деньги стали давать, после того как атомную, а потом водородную бомбу сделали. Теперь дают по инерции: вдруг еще чего-нибудь такое сделаем. Космологией ведь долго никто серьезно не занимался, к ней переходили люди, которые уже сделали что-то полезное. В России — Зельдович, Сахаров, Гинзбург, то есть создатели атомной и термоядерной бомб. Они знали кучу всяких вещей, которых нормальные физики не знали, потому что они были засекречены.

Но как связаны бомба и космология?

Например, было известно, что в наблюдаемой Вселенной 25% гелия. Но откуда он берется? Только в результате термоядерных реакций. Термоядерные реакции происходят в звездах, но, чтобы получить такую цифру, нужно, чтобы звезды светили в сто раз сильнее, чем сейчас, чтобы небо было в сто раз ярче. Поэтому пришли к выводу, что это вещество образовалось вскоре после рождения Вселенной, и она должна была быть очень горячей. Все наиболее интересное в истории Вселенной происходило в первые минуты и доли секунды.

Давайте снова вернемся к рождению Вселенной. Что мы знаем о том, с чего все началось?

Здесь есть две возможности. Одна возможность такая, что у вас из ничего образовался маленький шарик с массой 105 степени грамма, а в результате инфляции из темной энергии народилось вещества 1055 грамма, на 100 миллиардов галактик. Вторая возможность — может быть, уже до этого момента была какая-то бесконечная Вселенная, а в этой бесконечной Вселенной какой-то кусочек был подхвачен инфляцией и образовал то, что мы видим сегодня.

Значит, сейчас мы можем видеть, что произошло в нашем куске Вселенной за последние 13,7 миллиарда лет?

Вселенная стала оптически прозрачной только через 100 тысяч лет после своего рождения. До этого она была слишком плотной, и весь свет поглощался веществом, его частицы, фотоны, рассеивались среди протонов, нейтронов, электронов. До этого пространство заполняли свободные электрически заряженные частицы, а тут они образовали нейтральные атомы водорода. Через них свет проходит гораздо легче, и вот в этот момент Вселенная становится прозрачной.

И что же мы можем наблюдать во Вселенной возрастом в 100 тысяч лет?

Мы можем видеть, как было распределено вещество. И можем видеть это с помощью реликтового излучения. Оно было открыто в 1964 году совершенно случайно. Сейчас температура этого излучения всего три градуса, а раньше, через 100 тысяч лет после рождения Вселенной, она была три тысячи градусов. Еще раньше, через три минуты после рождения, во Вселенной как бы взорвалась куча термоядерных бомб, в результате чего образовался гелий. Знаете, в термоядерной бомбе энергия выделяется, когда протоны и нейтроны образуют гелий. Так вот, вещество во Вселенной на 75% состоит из водорода, на 25% — из гелия, остальные элементы представлены в совершенно ничтожных количествах.

А как мы узнаем про то, что было со Вселенной до этого?

Непосредственно ничего увидеть нельзя. Выдвигаются гипотезы, на их основании делаются предсказания. Проверяя эти предсказания, мы подтверждаем или опровер­гаем гипотезы. Одно из предсказаний инфляционной теории — о том, что плотность вещества во Вселенной такова, что геометрия пространства является плоской. В течение долгого времени это предсказание противоречило наблюдениям, и только после открытия темной энергии все встало на свои места.

То есть вы чего-то такого ожидали?

Ожидать-то ожидали, но это противоречило тому, что видели, а факты — упрямая вещь. Когда в 80-х мы создавали теории о том, какой она была, то даже и не надеялись, что наши теории в принципе можно будет проверить. Но за последние 30 лет в космологии произошел колоссальный прорыв. Все началось с COBE — эксперимента Cosmic Background Explorer, за который Смут получил в 2006 году Нобелевскую премию. Исследуя реликтовое излучение, они обнаружили, что Вселенная в возрасте 100 тысяч лет была не такой уж однородной — температура в разных местах варьировала на одну тысячную процента.

Тогда ничего не было, ни галактик, ни звезд. Это была смесь газов — водорода и гелия. Но их плотность в одном месте была не в точности такая же, как в другом, были вариации в одну тысячную процента. Ничтожные, но по мере расширения Вселенной неоднородности усиливались, и благодаря им образовались звезды, галактики и все остальные структуры.

От квантов к галактикам.

Но почему возникли эти маленькие неоднородности?

Для меня это как раз самый основной, принципиальный вопрос, которым я занимался. Это мой главный научный результат, который я получил, будучи еще студентом.

За него вы и премию получили?

Tomalla? Да. Так вот, откуда эти неоднородности образовались? Мы предположили, что в зарождающейся Вселенной в первые доли секунды после Большого взрыва тоже была темная энергия. Это другая темная энергия, она с сегодняшней напрямую не связана, но она тоже отвечала за ускоренное расширение Вселенной. Во время этого ускорения неоднородности образовывались из квантовых флуктуаций.

Слышали когда-нибудь про принцип неопределенности Гейзенберга? Он, кстати, учился здесь. Если вы возьмете мельчайший кусочек материи, вам не удастся его зафиксировать, локализовать, он как бы будет дрожать — это так называемая квантовая неопределенность. Это дрожание каждого кусочка материи приводит к тому, что у вас появляются маленькие-маленькие неоднородности, так называемые вакуумные колебания, вакуумные флуктуации, квантовые флуктуации.

Ну, это если я его буду брать. А сам по себе он тоже будет дрожать?

Будет сам по себе.

То есть вот этот вот электрон сам по себе — о нем нельзя сказать, что он находится в каком-то месте и движется с какой-то скоростью: он так не делает.

Да, это квантовые флуктуации, они связаны с тем, что электрон может проявлять себя и как частица, и как волна. Они существенны только в масштабах атома, но если совместить эту модель с моделью инфляции — ускоренного расширения молодой Вселенной и доминирования ранней темной энергии, — они как раз усиливаются настолько, чтобы образовать неоднородности в плотности вещества, благодаря которым потом появятся звезды и галактики. Такой вот скачок от событий в микромире к образованию галактик.

Темные начала

«Темная» — это значит «неизвестно какая»?

Да, темную энергию мы вводим как гипотетическую конструкцию, чтобы усилить эти флуктуации на 50 порядков величины. 50 порядков — немыслимо много. Эта темная энергия обладала свойством антигравитации. Когда Вселенная родилась, она состояла из темной энергии, и та сила, которая сейчас известна как гравитация, тогда действовала как антигравитация — это и называется стадией инфляции, ускоренного расширения.

Потом произошел фазовый переход — из темной энергии образовалось обычное вещество. Вещество обладает гравитацией, которая начинает замедлять расширение. Как на машине: вначале мы разгонялись, а потом нажимаем на тормоза. Но сейчас опять обнаружили темную энергию, которая снова начала доминировать, и сейчас расширение Вселенной опять начинает ускоряться. И за эту темную энергию, которая отвечает за сегодняшнее ускорение Вселенной, как раз только что дали Нобелевскую премию.

Добавим к этому еще темную материю — темную, потому что мы ее непосредственно не видим. Но мы можем измерить исходящую от нее гравитацию и на этом основании сказать, что она тоже входит в галактики и скапливается там.

И где она находится, как распределена?

Она тоже неравномерно распределена. Ну, вокруг Земли, скажем, ее побольше скапливается, из-за того что у Земли есть гравитационное поле. А субстанция, которая называется темной энергией, — это некий конденсат, который равномерно распределен по Вселенной и нигде не скапливается. Плотность этой темной энергии в нашей комнате очень низкая, такая, как если бы я один протон поместил в 1 кубический метр. Она пронизывает всю Вселенную, но из-за низкой плотности ее влияние существенно только для больших масштабов.

Что еще можно сказать о темной материи?

Ее в пять раз больше, чем той материи, которую мы знаем. Она сконцентрирована в галактиках, образует короны вокруг галактик и их скоплений.

А если мы взвешиваем Землю или Солнце, то сколько эта темная материя вносит в их массу?

Очень немного. Внутри Земли плотность обычных частиц гораздо больше, чем плотность этой темной материи. Частицы темной материи не образуют такие сгустки, как частицы обычной материи, потому что не участвуют в электромагнитных взаимодействиях.

Что известно о частицах, из которых состоит темное вещество?

Они, судя по всему, довольно тяжелые, как минимум в тысячу раз тяжелее протона. Есть куча экспериментов, в которых пытаются найти эти частицы, непосредственно увидеть.

Там только один вид частиц или, может быть, разные?

Неизвестно. Естественно, самое простое — предположить, что это один вид частиц. Но природа не всегда следует принципу простоты.

Может, там целый мир со своими структурами и темными человечками?

Нет, без электромагнитных взаимодействий сложных структур не образовать.

Если мы когда-нибудь технически овладеем этой темной энергией, у нас будет антигравитация?

Ну, ее очень мало вокруг. Мы ведь и гравитацию чувствуем только от гигантских объектов типа Земли. А плотность распределения темной энергии еще гораздо меньше, чем плотность вещества, так что мы не сумеем ее накопить в достаточном количестве.

Почему мы говорим, что сейчас темная энергия одна? Может, их сейчас много разных, с чего мы решили, что она едина?

Нет, может быть, их и много, таких энергий, — мы этого не знаем. Единственное, что об этом известно, — то, что есть энергия, которая отвечает за антигравитацию и за то, что Вселенная в целом опять начинает ускоренно расширяться.

Резиновый мир

Первая темная энергия превратилась в обычные частицы, но откуда тогда сейчас взялась новая темная энергия?

Она все время была, скорее всего, просто, пока Вселенная не расширилась до нынешних масштабов, ее плотность была гораздо меньше, чем плотность этих частиц, поэтому ее антигравитационное воздействие было незначительным. У темной энергии есть потрясающее свойство: когда она расширяется, плотность ее не меняется. И она стала доминировать, потому что плотность обычного вещества просто упала.

Может, нынешняя темная энергия — это остатки старой темной энергии. Может быть, там было два сорта темной энергии: одна — которая распалась на частицы, а другая, которой было гораздо меньше, дожила до сегодняшнего момента.

И даже этот небольшой остаток темной энергии составляет большую часть энергии Вселенной сейчас?

Да. Но в нашей комнате, как я говорил, ее очень мало, потому что она однородно распределена. Вещество собрано в звезды и планеты, а она размазана по всему пространству, и в сумме ее получается раз в двадцать больше, чем вещества, потому что звезды и планеты в масштабах Вселенной — это просто маленькие точки в пустоте.

А давно Вселенная опять стала ускоряться?

Когда среднее расстояние между галактиками было приблизительно раза в два поменьше, чем сейчас.

Резина растягивается равномерно. А Вселенная — она разве равномерно растягивается? Ведь между нами расстояние не увеличивается.

Между нами расстояние не увеличивается, потому что между галактиками, которые далеко находятся, действует только гравитационная сила. А здесь, в этой комнате, действуют еще другие силы, например электромагнитная, и она гораздо больше, чем гравитационная. И наша Галактика тоже не расширяется, потому что тут скопилось столько вещества, что гравитационная сила удерживает ее от расширения. Даже целое скопление галактик может образовывать гравитационно связанный объект и не расширяться. Лишь далекие галактики убегают друг от друга.

В каком-то фильме я видел, что скопления галактик тоже связаны и образуют структуру, подобную сотам…

Правильно, они образуют паутинную структуру. Крупные скопления связаны так называемыми филаментами, то есть на линиях между ними тоже много галактик расположено. Между этими линиями-филаментами есть так называемые стенки, где тоже повышенная плотность галактик. А между стенками пустота. И все это образовалось благодаря ничтожным первичным неоднородностям в распределении вещества.

Что мы можем сказать о будущем? Вроде бы раньше были две теории: одна говорила, что мир снова начнет сжиматься, а другая предсказывала вечное разбегание.

То, что Вселенная не начнет сжиматься, — это почти точно, хотя 100% гарантии нет. Если темная энергия не распадется, то далекие галактики исчезнут из нашего поля зрения, потому что у ускоренного расширения есть такое свойство: после того как расстояние между двумя галактиками станет слишком большим, пространство уносит галактику быстрее, чем движется свет. Это как в черной дыре — свет не может убежать из черной дыры и падает в нее вместе с пространством, как лодка с гребцом, который плывет против течения, но скорость течения выше, чем скорость гребца.

Вселенная с темной энергией — она как черная дыра, вывернутая наоборот. После того как галактика ушла на какое-то расстояние, она так сильно начинает бежать от нашей галактики, что свет, который она испускает, до нас добраться уже не сможет. Поэтому, если в будущем эта темная энергия будет доминировать, на небе останутся только звезды, а другие галактики убегут, уйдут за горизонт событий, как принято говорить в космологии. А если темная энергия нестабильная, то она может распасться на обычные частицы, и Вселенная опять перестанет ускоренно расширяться.

А от космологии стоит ждать каких-то практических результатов? Допустим, любители фантастики ждут не дождутся гиперпространственных тоннелей, чтобы путешествовать к звездам.

Это, скорее всего, останется фантастикой, в реальности ничего такого нет и, наверное, не может быть в принципе. Некоторые современные теории — это слишком буйная игра фантазии, теоретические спекуляции. Ничего плохого в этих спекуляциях нет, это просто игра ума людей, которые очень хорошо знают физику. Впрочем, наши работы тоже в свое время были спекуляцией, когда мы их писали, мы и предположить не могли, что все это найдут и измерят

Аватар пользователя
Valentina
Сообщений: 1399
Зарегистрирован: 15 мар 2010, 11:17

Re: Космология и физика

Сообщение Valentina » 13 ноя 2011, 08:45

Теория Эйнштейна под вопросом: ученым удалось превысить скорость света

Изображение

Результаты экспериментов европейских ученых напугали и поставили их самих же в тупик. Не исключено, что существуют элементарные частицы, которые двигаются быстрее скорости света, передает Би-би-си.

В Европейском центре ядерных исследований (ЦЕРН) получили результат, который привел физиков в замешательство. Ученые посылали пучок нейтрино (один из видов элементарных частиц) из научного комплекса в подземную лабораторию, которая расположена в Италии в районе горы Гран-Сассо. Расстояние между этими объектами составляет 732 км.

Частица прибывала в пункт назначения на несколько миллиардных долей секунды раньше, чем если бы передвигалась со скоростью света. Физики произвели 15 тыс. измерений скорости движения этих частиц, прежде чем обнародовать свое исследование.

Сами ученые пока осторожно отзываются о возможном сенсационном открытии и заявляют, что его предстоит изучить и перепроверить. Если результаты эксперимента подтвердятся, то вся физика, построенная на теории относительности Альберта Эйнштейна, окажется под вопросом: по современным представлениям, скорость света является предельной во Вселенной.

Читать полностью: http://top.rbc.ru/society/23/09/2011/616954.shtml

Аватар пользователя
Valentina
Сообщений: 1399
Зарегистрирован: 15 мар 2010, 11:17

Re: Космология и физика

Сообщение Valentina » 10 мар 2012, 12:06

Г. И. Шипов Теория физического вакуума в популярном изложении.

Вступление. А. Эйнштейн и Р. Тагор - беседа о Реальности.

http://lib.rus.ec/b/295127/read

Аватар пользователя
Valentina
Сообщений: 1399
Зарегистрирован: 15 мар 2010, 11:17

Re: Космология и физика

Сообщение Valentina » 10 мар 2012, 12:08

ЧТО ЕСТЬ РЕАЛЬНОСТЬ? Альберт Эйнштейн и Рабиндранат Тагор.
http://www.regels.org/Einstein-Tagor.htm

Изображение

Эйнштейн. Вы верите в бога, изолированного от мира?

Тагор. Не изолированного. Неисчерпаемая личность человека постигает Вселенную. Ничего непостижимого для человеческой личности быть не может. Это доказывает, что истина Вселенной является человеческой истиной.
Чтобы пояснить свою мысль, я воспользуюсь одним научным фактом. Материя состоит из протонов и электронов, между которыми ничего нет, но материя может казаться сплошной, без связей в пространстве, объединяющих отдельные электроны и протоны. Точно так же человечество состоит из индивидуумов, но между ними существует взаимосвязь человеческих отношений, придающих человеческому обществу единство живого организма. Вселенная в целом так же связана с нами, как и индивидуум. Это – Вселенная человека.
Высказанную идею я проследил в искусстве, литературе и религиозном сознании человека.

Эйнштейн. Существуют две различные концепции относительно природы Вселенной:
1)мир как единое целое, зависящее от человека;
2)мир как реальность, не зависящая от человеческого разума.

Тагор. Когда наша Вселенная находится в гармонии с вечным человеком, мы постигаем ее как истину и ощущаем ее как прекрасное.

Эйнштейн. Но это – чисто человеческая концепция Вселенной.

Тагор. Другой концепции не может быть. Этот мир – мир человека. Научные представления о нем– представления ученого. Поэтому мир отдельно от нас не существует. Наш мир относителен, его реальность зависит от нашего сознания. Существует некий стандарт разумного и прекрасного, придающий этому миру достоверность – стандарт Вечного Человека, чьи ощущения совпадают с нашими ощущениями.

Эйнштейн. Ваш Вечный Человек – это воплощение сущности человека.

Тагор. Да, вечной сущности. Мы должны познавать ее посредством своих эмоций и деятельности. Мы познаем Высшего Человека, не обладающего свойственной нам ограниченностью. Наука занимается рассмотрением того, что не ограничено отдельной личностью, она является внеличным человеческим миром истин. Религия постигает эти истины и устанавливает их связь с нашими более глубокими потребностями; наше индивидуальное осознание истины приобретает общую значимость. Религия наделяет истины ценностью, и мы постигаем истину, ощущая свою гармонию сней.

Эйнштейн. Но это значит, что истина или прекрасное не являются независимыми от человека.

Тагор. Не являются.

Эйнштейн. Если бы людей вдруг не стало, то Аполлон Бельведерский перестал бы быть прекрасным?

Тагор. Да!

Эйнштейн. Я согласен с подобной концепцией прекрасного, но не могу согласиться с концепцией истины.

Тагор. Почему? Ведь истина познается человеком.

Эйнштейн. Яне могу доказать правильность моей концепции, но это – моя религия.

Тагор. Прекрасное заключено в идеале совершенной гармонии, которая воплощена в универсальном человеке; истина есть совершенное постижение универсального разума. Мы, индивидуумы, приближаемся к истине, совершая мелкие и крупные ошибки, накапливая опыт, просвещая свой разум, ибо каким же еще образом мы познаем истину?

Эйнштейн. Яне могу доказать, что научную истину следует считать истиной, справедливой независимо от человечества, но в этом я твердо убежден. Теорема Пифагора в геометрии устанавливает нечто приблизительно верное, независимо от существования человека. Во всяком случае, если есть реальность, не зависящая от человека, то должна быть истина, отвечающая этой реальности, и отрицание первой влечет за собой отрицание последней.

Тагор. Истина, воплощенная в Универсальном Человеке, по существу должна быть человеческой, ибо в противном случае все, что мы, индивидуумы, могли бы познать, никогда нельзя было бы назвать истиной, по крайней мере научной истиной, к которой мы можем приближаться с помощью логических процессов, иначе говоря, посредством органа мышления, который является человеческим органом. Согласно индийской философии, существует Брахма, абсолютная истина, которую нельзя постичь разумом отдельного индивидуума или описать словами. Она познается лишь путем полного погружения индивидуума в бесконечность. Такая истина не может принадлежать науке. Природа же той истины, о которой мы говорим, носит внешний характер, т.е. она представляет собой то, что представляется истинным человеческому разуму, и поэтому эта истина – человеческая. Ее можно назвать Майей, или иллюзией.

Эйнштейн. Всоответствии с Вашей концепцией, которая, может быть, является концепцией индийской философии, мы имеем дело с иллюзией не отдельной личности, а всего человечества вцелом.

Тагор. Внауке мы подчиняемся дисциплине, отбрасываем все ограничения, налагаемые нашим личным разумом, и таким образом приходим к постижению истины, воплощенной в разуме Универсального Человека.

Эйнштейн. Зависит ли истина от нашего сознания? Вэтом состоит проблема.

Тагор. То, что мы называем истиной, заключается в рациональной гармонии между субъективным и объективным аспектом реальности, каждый из которых принадлежит Универсальному Человеку.

Эйнштейн. Даже в нашей повседневной жизни мы вынуждены приписывать используемым нами предметам реальность, не зависящую от человека. Мы делаем это для того, чтобы разумным образом установить взаимосвязь между данными наших органов чувств. Например, этот стол останется на своем месте даже в том случае, если в доме никого небудет.

Тагор. Да, стол будет недоступен индивидуальному, но не универсальному разуму. Стол, который воспринимаю я, может быть воспринят разумом того же рода, что имой.

Эйнштейн. Нашу естественную точку зрения относительно существования истины, не зависящей от человека, нельзя ни объяснить, ни доказать, но в нее верят все, даже первобытные люди. Мы приписываем истине сверхчеловеческую объективность. Эта реальность, не зависящая от нашего существования, нашего опыта, нашего разума, необходима нам, хотя мы и не можем сказать, что она означает.

Тагор. Наука доказала, что стол как твердое тело – это одна лишь видимость и, следовательно, то, что человеческий разум воспринимает как стол, не существовало, если бы не было человеческого разума. Вто же время следует признать и то, что элементарная физическая реальность стола представляет собой не что иное, как множество отдельных вращающихся центров электрических сил и, следовательно, также принадлежит человеческому разуму.

В процессе постижения истины происходит извечный конфликт между универсальным человеческим разумом и ограниченным разумом отдельного индивидуума. Непрекращающийся процесс постижения идет в нашей науке, философии, в нашей этике. Во всяком случае, если бы и была какая-нибудь абсолютная истина, не зависящая от человека, то для нас она была бы абсолютно не существующей.
Нетрудно представить себе разум, для которого последовательность событий развивается не в пространстве, а только во времени, подобно последовательности нот в музыке. Для такого разума концепция реальности будет сродни музыкальной реальности, для которой геометрия Пифагора лишена всякого смысла. Существует реальность бумаги, бесконечно далекая от реальности литературы. Для разума моли, поедающей бумагу, литература абсолютно не существует, но для разума человека литература как истина имеет большую ценность, чем сама бумага. Точно так же, если существует какая-нибудь истина, не находящаяся в рациональном или чувственном отношении к человеческому разуму, она будет оставаться ничем до тех пор, пока мы будем существами с разумом человека.

Эйнштейн. Втаком случае я более религиозен, чемвы.

Тагор. Моя религия заключается в познании Вечного Человека, Универсального человеческого духа, в моем собственном существе. Она была темой моих гиббертовских лекций, которые я назвал «Религия человека».


2-я беседа: 19 августа 1930 года


Тагор: Мы сегодня с доктором Менделем обсуждали новые математические расчёты, допускающие случайность в мире элементарных частиц; получается, что драма жизни не несёт в себе тотальной предопределённости.

Эйнштейн: Хотя в пользу этого и могут свидетельствовать факты, это ещё не повод распрощаться с причинностью.

Тагор: Может и так, но идея причинности должна выводиться не из мира элементов; существует некая иная сила, создающая из элементов упорядоченную вселенную.

Эйнштейн: Кто-то пытается постичь порядок, прибегая к метафизике. Суть же заключается в том, что крупные элементы, комбинируясь, задают направленность существованию, в мельчайших же элементах этот порядок просто неощутим.

Тагор: Таким образом, в корне существования заложена дуальность, противоречие между свободным импульсом и направляющей волей, которая подчиняет этот импульс и направляет развитие вещей по некоей отлаженной схеме.

Эйнштейн: Современная физика не находит здесь противоречия. Облака могут показаться издали чем-то целым; при более близком рассмотрении, вы обнаружите беспорядочные капли воды.

Тагор: Я усматриваю параллели в человеческой психике. Наши страсти и желания хаотичны, но характер способен обуздать эти элементы и привести их в гармонию. Разве не происходит что-то подобное и в физическом мире? Разве элементы восстают и действуют наперекор индивидуальному импульсу? И разве нет такого же принципа и в физическом мире, который бы управлял элементами и упорядочивал их в стройную систему?

Эйнштейн: Даже на уровне элементов присутствует статичный порядок; например, элементы радия будут всегда поддерживать свой собственный, присущий им порядок.

Тагор: А иначе вся драма существования была бы слишком бессвязной. Есть постоянная гармония между случаем и предопределённостью, извечный источник чего-то нового и живого.

В человеческих делах также существует элемент гибкости, некоторая свобода в пределах ограниченной сферы, благодаря которой выражается наша личность. Это как музыкальная система в Индии, которая не так уж строго фиксирована, как в западной музыке. Наши композиторы дают чёткую, законченную схему, систему мелодии и ритма, и в неких определённых рамках музыкант может импровизировать. Он должен подчиниться закону данной мелодии, и тогда он сможет спонтанно выразить своё музыкальное чувство в соответствии с предписанной формой. Мы ценим наших композиторов за их талантливость, но также ожидаем и от исполнителя, что, создав вариации, он украсит и обогатит композицию. В созидании мы следуем центральному закону жизни, но если мы не будем уклоняться от него, мы обретём достаточную свободу в рамках нашей личности для наиболее полного самовыражения.

Эйнштейн: Это возможно лишь тогда, когда традиция музыкального исполнения находится на высоком уровне, так чтобы влиять на людские умы. В Европе музыка слишком отдалилась от народного искусства и мироощущения и стала чем-то вроде тайного искусства со своими собственными условностями и традициями.

Тагор: Вы должны полностью подчиняться этой вашей чрезмерно сложной музыке. В Индии мерой свободы для исполнителя служит его творческая личность. Он может исполнять песню композитора как свою собственную, если он способен постичь общий закон мелодии.

Эйнштейн: В искусстве должны быть высокие стандарты, чтобы полностью выразить идею, заложенную в исходной мелодии, и придумать на неё вариации. В нашей стране вариации часто заданы заранее…

Тагор: Если в своём поведении мы сможем придерживаться закона добродетели, мы будем иметь настоящую свободу для самовыражения. Таков принцип поведения, но характер, воплощающий этот принцип, и личность являются нашими собственными творениями. В нашей музыке существует дуальность свободы и предписанного порядка.

Эйнштейн: Существует ли свобода в песенном тексте? Я хочу сказать, может ли певец свободно вставлять свои собственные слова в исполняемую песню?

Тагор: Да. У нас в Бенгалии есть такой вид исполнения - киртан, как мы это называем – когда певцу даётся свобода комментировать, вставлять слова, которых нет в исходном текстовом варианте песни. Это вызывает большой энтузиазм, т.к. аудитория постоянно захвачена какими-то прекрасными, спонтанными проявлениями чувств певца.

Эйнштейн: Является ли метрическая форма довольно строгой?

Тагор: Да, пожалуй, так. Вы не можете переступить за рамки заданной композиции; исполнитель во всех своих вариациях должен сохранять ритм и метрику, которые чётко закреплены. В европейской музыке у вас есть относительная свобода с метрикой, но не с мелодией.

Эйнштейн: Можно ли исполнять индийскую музыку без слов? Понимает ли кто песню без слов?

Тагор: Да, у нас есть песни с ничего не значащими словами, которые как бы заменяют ноты. В Северной Индии музыка является самостоятельным искусством, а не просто интерпретацией слов и мыслей, как в Бенгалии. Музыка очень сложна и утончённа, и сама по себе является завершённым миром мелодии.

Эйнштейн: Она не полифонична?

Тагор: Инструменты используются, но не для гармонии, а для сохранения ритма, для большего объёма и глубины. Разве мелодия в вашей музыке страдает от наложения гармонии?

Эйнштейн: Иногда она действительно сильно страдает. Иногда гармония слишком "раздувает" мелодию.

Тагор: Мелодия и гармония – это как линии и цвета на картине. Простой графический рисунок уже может обладать совершенной красотой; использование цвета порой только вносит неясность и бессодержательность. В то же время, в комбинации цвета и линий рождаются великие творения, если цвет не подавляет их и не обесценивает.

Эйнштейн: Это прекрасное сравнение; к тому же, линия намного древнее цвета. Видимо, ваши мелодии намного богаче по структуре, чем наши. Вероятно, то же самое может быть сказано и в отношении Японской музыки.

Тагор: Сложно проанализировать эффект, оказываемый на наши умы восточной и западной музыкой. Я глубоко впечатлён западной музыкой; я чувствую, что это великая музыка, обширная по структуре и величественная по своей композиции. Наша музыка затрагивает меня глубже, поскольку в ней чувствуется глубокий лирический посыл. Европейская музыка эпична по своему характеру, очень многое вкладывается в её сочинение; по своей структуре, эта готическая музыка.

Эйнштейн: Вот вопрос, на который мы, европейцы, не в состоянии ответить должным образом. Мы хотим знать, отражает ли наша музыка условные или фундаментальные человеческие чувства, насколько естественно чувствовать переход от консонанса к диссонансу, или же это принимаемая нами условность.

Тагор: Фортепиано несколько смущает меня. Гораздо большее удовольствие мне доставляет скрипка.

Эйнштейн: Интересно знать, какое впечатление произвела бы европейская музыка на индийца, который никогда не слушал её в молодости.

Тагор: Как-то я попросил одного английского музыканта сделать анализ одного классического произведения и объяснить мне, благодаря каким элементов возникает красота выбранного пассажа.

Эйнштейн: Сложность в том, что по-настоящему хорошую музыку, будь-то западную или восточную, нельзя подвергнуть анализу.

Тагор: Да, ведь то, что глубоко затрагивает слушателя, находится за его пределами.

Эйнштейн: Весь наш фундаментальный опыт, в т.ч. наши реакции на искусство, всегда будут пронизаны подобной неопределённостью, как в Европе, так и в Азии. И красный цветок, который я вижу перед собой, может означать для вас совершенно другое, нежели для меня.

Тагор: И всё же идёт постоянный процесс примирения между ними, индивидуальный вкус приходит в соответствие с универсальным стандартом.


Вернуться в «Наука и новое космическое мышление»

Кто сейчас на форуме

Количество пользователей, которые сейчас просматривают этот форум: нет зарегистрированных пользователей и 1 гость